生活中的物理：电烤箱

生活中的物理：电烤箱

电烤箱构造

电烤箱由箱体、箱门、电热元件、控温与定时装置组成。

①箱体多用薄钢板制成，一般为双层，其间为空气夹层或充填绝热材料。

②箱门上装有耐高温玻璃，以便观察食物烤制情况。

③电热元件常用外表涂敷远红外辐射材料的金属

管式。一般电烤箱都有上下两只电热元件，有的还在箱

侧加装一、二只。

④控温元件主要采用双金属片式。80年代以后，

电子式控温元件也已逐步推广。⑤定时装置常用发条

式和电动式，前者定时范围在1小时以内，后者可达

数小时。有的电烤箱中还设一食物托盘，由微电机驱动，

低速旋转，使食物烤制更为均匀。20世纪80年代初出

现电脑电烤箱，采用温度传感器、重量传感器、湿度传感器和微处理机，可以根据预先输入的烤制程序，自动选取最佳烤制模式，使烤制过程最优化和自动化。

类型

电烤箱所用的发热元件大致可分为三类：一类是选用一根远红外管和一根石英加热管的电烤箱，它是所有的电烤箱中档次较低的类型。不过，基本的电烤功能还是能实现的，只是烤的速度相对会慢一点。因此，它比较适合经济状况一般，但却需要买电烤箱的家庭以及单身一族。另一类是采用两根远红外管和一根石英加热管的电烤箱，这类烤箱的特点是加热速度比较快。不过，与前者相比，价格要稍微高出一些，一般贵上一两百元。还有一类则是在附件中备有一根紫外线加热管，可附带用于高温消毒。它能杀菌消毒，卫生程度较高，而且加热速度快，所以价格就比较贵了，它适合于经济条件好的消费者。

电烤箱的工作原理

电烤箱是利用电热元件所发出的辐射热来烘烤食品的电热器具，利用它我们可以制作烤鸡、烤鸭、烘烤面包、糕点等。根据烘烤食品的不同需要，电烤箱的温度一般可在50-250℃范围内调节。

电烤箱主要由箱体、电热元件、调温器、定时器和功率调节开关等构成。其箱体主要由外壳、中隔层、内胆组成三层结构，在内胆的前后边上形成卷边，以隔断腔体空气；在外层腔体中充填绝缘的膨胀珍珠岩制品，使外壳温度大大减低；同时在门的下面安装弹簧结构，使门始终压紧在门框上，使之有较好的密封性。

电烤箱的加热方式可分为面火（上加热器加热）、底火（下加热器加热）和上下同时加热三种。

启迪智慧：

1．小明家买了一台电烤箱，有低、中、高三个档位的发热功率。如图是其内部简化电路图，开关S1可分别与触点a、b接触。已知：R1=48.4Ω,R2=96.8

Ω，电源电压保持不变。请分析和解答以下问题：

（1）当开关S1置于a端、S2闭合时，电烤箱处于_________档位；

当开关S1置于b端、S2断开时，电烤箱处于___________档位(选填

“高”、“中”或“低”)。

（2）电烤箱在中档位工作时，消耗的电功率是多少?

（3）电烤箱在高档位工作时，对食物加热6 min，消耗的电能

为多少?

2．有一种电加热恒温箱，工作原理如图19所示。控制电路由电压

为U1=9V的电源、开关、电磁继电器（线圈电阻不计）、电阻箱R0和热敏电阻R1组成；工作电路由电压为U2=220V的电源和电阻为R2=44Ω的电热丝组成。其中，电磁继电器只有当线圈中电流达到60mA时，衔铁才吸合，切断工作电路；热敏电阻R1的阻值随温度变化关系如图20所示。

（1）求电热丝工作时的功率和在10min内产生的热量。

（2）如果恒温箱的温度设定为50℃，求电阻箱R0应接入电路的阻值。

（3）若要提高恒温箱的设定温度，电阻箱R0接入电路的阻值应调大还是调小？简要说明理由。

参考答案：

1.解：在现代生活中电烤箱是我们日常生活经常接触的东西，但是我们对它的工作原理并不是十分熟悉，通过本题的计算学习，我们就能基本上了解电烤箱的工作原理。

（1）当开关S1置于a端、S2闭合时，电阻R1、R2并联，电烤箱的功率： P =U2/R并。

当开关S1置于b端、S2闭合时，R2被短路，电路中只有R1工作，电烤箱的功率：P′=U2/R1。

当开关S1置于b端、S2断开时，电阻R1、R2串联，电烤箱的功率： P″=U2/R串。

因为R串>R1>R并，所以P″

即：当开关S1置于a端、S2闭合时，电烤箱处于高档位；

当开关S1置于b端、S2闭合时，电烤箱处于中档位；

当开关S1置于b端、S2断开时，电烤箱处于低档位。

（2）当开关S1置于b端、S2闭合时为中档位，电烤箱消耗的电功率： P =UI =U2/R1= (220 V) 2/48. 4Ω=1000W。

（3）当开关S1置于a端、S2闭合时，电烤箱在高档位，电阻R1与R2并联，电烤箱消耗的总功率： P总=P1+P2=U2/R1+U2/R2= 1500W。

2.答案：（1）6.6×105J （2）50Ω（3）调大若恒温箱设定温度提高，热敏电阻的阻值R1将减小。衔铁吸合工作电流即线圈中的电流仍需60mA，即要求控制电路中的总电阻不变，所以R0的阻值必须调大。