再见，燃烧器。 brizmaker / iStock / Getty Images Plus

为了遏制气候变化，许多专家呼吁 从化石燃料到电力的巨大转变。 目标是使房屋供暖和为汽车供电等过程实现电气化，然后使用低碳或零碳源（如风能，太阳能和水力发电）产生增加的电力需求。

加利福尼亚州30多个城市，包括 伯克利 和 旧金山，已通过禁止大多数新建筑中的天然气服务朝这个方向发展。 当前建筑物中的能源使用产生 旧金山温室气体排放量的40％以上.

对于建筑物，热水和干衣的加热，有直接的电气选择，但是在厨房中使用电气可能会引起更多争议。 众所周知，传统的电炉加热和冷却速度很慢。 它们还带来安全问题，因为它们的加热线圈在关闭后会保持数十分钟的高温。

一个认真的厨师怎么办？ 一种高科技的替代方法是磁感应。 这项技术最早是在100多年前提出的， 在1933年芝加哥世界博览会上展示。 如今，电磁感应炉灶和灶具在欧洲和亚洲很常见，但仍然存在 美国的利基技术 As 更多城市和州向电气化迈进，这是电磁感应的工作原理以及烹饪的利弊。

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电气工程师Bill Kornrumpf描述了电磁感应烹饪的工作原理。

无火加热

我是一个 专门从事电磁场研究的电气工程师。 我的大部分工作都集中在药物治疗应用上，但是无论您是将人体组织还是灶台上的锅暴露在电磁场中，原理都是相同的。

要了解什么是电磁场，关键原理是电荷在其周围产生一个电场-本质上是一种向各个方向延伸的力。 想一想静电，静电通常是由摩擦产生的电荷。 如果您在头发上擦气球，那么摩擦力会使气球带上静电； 那么当您将气球从头上抬起时，即使气球没有碰到它，头发也会升起。 气球以诱人的力量拉动您的头发。

移动的电荷，像流过电线的电流一样，会产生磁场-围绕电流路径的磁力区域。 由于电流在其熔融核中流动，因此地球具有磁场。

磁场也会产生电场，这就是为什么我们使用术语电磁场的原因。 这个概念是在1830年代由 英国科学家迈克尔·法拉第（Michael Faraday）他的研究表明，如果将导电材料（例如电线）放在移动的磁场中，则会在导体中产生电场。 我们称之为磁感应。 如果导体形成回路，则电流将在回路周围流动。

法拉第的发现构成了 电动机的发展。 他的工作还展示了一种无需使用传统热源（例如火）即可加热材料的方法。

热量从哪里来？

所有材料都具有电阻，这意味着当电流流过它们时， 至少有一点阻碍。 这种电阻会导致一些电能损失：电能转化为热量，从而使导体变热。 在我的生物医学研究中，我们研究了使用射频磁场加热人体组织以达到 帮助组织愈合.

代替传统的燃烧器，电磁炉灶台上的烹饪点称为炉灶，由嵌入炉灶台表面的线圈组成。 为了获得最大效率，工程师希望每个炉架产生的磁场能量尽可能多地被炉具上的炊具吸收。 磁场将在炊具的底部产生电场，并且由于阻力，即使灶具不加热，锅也会加热。

灶台陶瓷玻璃表面下方的电磁线圈会产生磁场，将脉冲直接发送到炊具。 这些电磁脉冲加热炊具。 圣何塞市

为了获得最佳性能，电磁炉和炉灶需要在高磁场频率（通常为24KHz）下运行。 他们还需要用磁场不易通过的材料制成的锅。 铁或镍含量高的金属会吸收磁场，因此它们是感应烹饪的最有效选择。 铁比镍更容易吸收磁场，而且价格便宜得多，因此，铁基材料最常用于磁感应炊具。

反应更快，更安全，但价格更高

由于电磁炉灶需要一些东西来吸收磁场以产生热量，因此它们本质上比传统的电炉灶更安全。 将手放在炉架上不会使您的手发热到任何明显的程度。 并且由于这些系统无需直接加热炉架就可以加热炊具，因此炉具在移除炊具后会迅速冷却，从而降低了烫伤的风险。

炊具本身往往会快速升温和降温，并且温度控制非常精确，这是在燃气灶上烹饪价值的关键特性之一。 另一个优点是电磁炉通常具有光滑的表面（通常是玻璃或陶瓷），因此易于清洁。

现代电磁炉的能源效率与传统电炉一样，约为燃气炉的两倍。 但这并不一定意味着它们的运行成本较低。 在美国许多地方 天然气远比电便宜，有时是三到四倍。 这部分解释了欧洲对电磁炉灶具的广泛接受，直到最近，天然气在天然气中的使用要比电价昂贵得多。

影响采用的另一个因素是电磁炉和灶台通常 成本比传统燃气或电炉高，尽管实际上并非如此。 而且厨师将不得不替换铝，铜，非磁性不锈钢和陶瓷锅，它们都不能在电磁炉上有效地工作。 快速检查一下，如果磁铁粘在锅的底部，则该锅将在电磁炉上工作。

尽管有这些因素，我预计减少天然气使用条例将导致电磁炉和炉灶的使用大大扩展。 这些措施通常侧重于新建建筑物，因此不需要 现有房屋的昂贵改造.

搬到这些新住所的年轻单身人士和家庭可能尚未购买很多炊具，并且可能会喜欢与磁感应相关的安全性，尤其是在有孩子的情况下。 愿意为绿色能源，混合动力汽车或电动汽车支付更高价格的早期采用者可能不会为为与之配套的电磁炉灶和锅多付几百美元而感到沮丧。

在国家一级，美国可能 采用某种形式的碳定价 在不久的将来，这将提高天然气成本。 而且人们也越来越关注 燃气具对室内空气的污染。 首次提出以来，已经有一个多世纪的历史了，电磁感应烹饪的日子可能已经到了。

关于作者

系统科学教授兼临床科学与工程研究实验室主任Kenneth McLeod， 宾厄姆顿大学纽约州立大学

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