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自从钻木取火之后人类第一次烧烤起,烹饪的炉灶在不断地进步,电磁炉(图甲)是百万年间的一次炊具革命——发热主体就是锅自己。电磁炉要用铁锅的原因众说纷纭,我们来揭秘其中原理。电磁炉可以看作一个变压器:炉盘相当于原线圈,锅底既是副线圈又是负载,通过电磁感应产生涡流来加热食物。由于没有铁芯,炉盘的能量传输会有一定损耗,传输效率为η。锅底感应的电动势与原线圈电压的比值称作耦合系数,设为n。一方面铁锅是顺磁质,耦合系数很高,适合做锅体;另一方面铁锅的电阻较为合适,这是由炉盘中的阻抗匹配决定的。电磁炉工作原理可简化为图乙,电源为频率、有效值恒定的电压U,炉盘中配有定值阻抗Rx,锅体回路中的电阻相当于负载。
(1)若通过匹配阻抗Rx的电流为I,求锅体中感应的电动势有效值;
(2)若锅体等效电阻为R,求流过匹配阻抗Rx的电流;
(3)更换不同锅体,相当于调节负载电阻,设传输效率η和耦合系数n都不变,求锅体等效电阻R为多大时加热食物的功率最大。

【答案】(1)若通过匹配阻抗Rx的电流为I,锅体中感应的电动势有效值为n(U-IRx);
(2)若锅体等效电阻为R,流过匹配阻抗Rx的电流为
n
2
U
R
+
n
2
R
x

(3)更换不同锅体,相当于调节负载电阻,设传输效率η和耦合系数n都不变,锅体等效电阻R为
n
2
R
x
η
时加热食物的功率最大。
【解答】
【点评】
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发布:2024/4/20 14:35:0组卷:175引用:2难度:0.6
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