Hogyan működik az indukciós tűzhely?
Külcsínre olyan, mint a jól ismert kerámiaüveg főzőlap, de a felület alatt nem fűtőszálak, hanem indukciós tekercsek találhatóak. Amikor ezekre a tekercsekre váltóáramot kapcsolunk, azaz bekapcsoljuk a főzőlapot, az áram áthaladása a réztekercsen gyorsan váltakozó mágneses mezőt hoz létre. Ha mágnesezhető edényt (pl. vas lábost) teszünk a főzőlapra, az indukcióvonalak behatolnak az edény anyagába, és áram indukálódik benne. Az áram hatására, az edény anyagának elektromos ellenállása miatt az edény alja felmelegszik, és felmelegíti az ételt. Természetesen csak addig, míg a változó mágneses térben tartjuk az edényt, illetve a tekercs be van kapcsolva.
Az indukciós főzőlapon való főzéshez kizárólag olyan főzőedények alkalmasak, amelyek mágnesezhetők. Nem árt tudni, hogy a legtöbb acél és öntöttvas főzőedény ilyen. Ezzel ellentétben alumínium-, réz-, üveg- és egyes rozsdamentes acélból készült edények nem használhatók ilyen tűzhelyeken. Egy egyszerű mágnessel megállapítható, hogy a meglévő főzőedényeink vagy a megvásárolni szándékozott edények vajon alkalmasak-e az indukciós tűzhelyen való főzésre.
Könnyen belátható, hogy rendkívül praktikus, célszerű, energiatakarékos, biztonságos, úgymond konyhabarát, a főzés jövőjét alapvetően megújító háztartási eszközről van szó. Azonban ennél a tűzhelynél is leselkednek ránk veszélyek. Vigyázat! A tűzhely lapja nem melegszik, azonban a főzés után forró lehet a tűzhely felülete.
Forrás: http://www.alternativenergia.hu/az-uj-energiatakarekos-konyhai-vivmany-indukcios-fozolap/2461 és http://www.indukcios.com/fozolap-mukodese.html
a) Milyen elektromágneses jelenségen alapul az energia átadása az indukciós tűzhelyben található tekercs és az edény anyaga között? Nevezzen meg egy hétköznapi életben gyakran használt eszközt, amely ugyanezen az elven működik!
A jelenség a nyugalmi elektromágneses indukció. Az eszköz a transzformátor.
(Ha a vizsgázó csak az elektromágneses indukciót adja válaszként, 1 pontot kap a 2‑ből.)
2+1 pont
b) Miért jobb az ilyen tűzhely hatásfoka a hagyományos, pl. gáztűzhelyek hatásfokánál?
b) Itt a tűzhely közvetlenül az edény anyagát melegíti, így kisebb a hőveszteség.
1+1 pont
c) Hogyan dönthető el a mágnes segítségével, hogy egy edény alkalmas‑e az indukciós főzőlapon való főzésre?
c) Ha az edény anyaga és a mágnes között vonzást tapasztalunk, az edény alkalmas az indukciós tűzhelyen való használatra.
(Nem bontható a pontszám.)
2 pont
d) Miért előnyös az indukciós tűzhely használata? Soroljon fel legalább három érvet!
d) Jobb hatásfok; energiatakarékos; nincsen nyílt láng; ha levesszük a tűzhelyről az edényt, nincs melegítés; könnyen szabályozható.
(Helyes tényezőnként 1‑1 pont, max. 3 pont.)
1+1+1 pont
e) Milyen hátránya van az indukciós tűzhely használatának?
e) Csak megfelelő edénnyel működik. Jelenleg az áram drágább, mint a gáz (egységnyi energiamennyiségre vonatkoztatva). Az edény levétele után a tűzhely forró maradhat, és ez nem látszik, így veszélyes lehet.
(Legalább 1 jó válasz esetén max. 1 pont.)
1 pont
f) Mekkora a hatásfoka annak az indukciós tűzhelynek, amivel $800\ \mathrm{W}$ átlagos teljesítmény mellett $0,5\ \mathrm{óra}$ alatt tudtunk átadni az ételnek $1,2\ \mathrm{MJ}$ hőenergiát?
$\eta =83,3\%$
f)
Adatok:
$Q_{\mathrm{hasznos}}=1,2\ \mathrm{MJ}$
$P_{\mathrm{fűtő}}=800\ \mathrm{W}$
$t=0,5\ \mathrm{h}$
$h=1800\ \mathrm{s}$
$$Q_{\mathrm{befektetett}}=P_{\mathrm{fűtő}}\cdot t$$
$$Q_{\mathrm{befektetett}}=1\ 440\ 000\ \mathrm{J}$$
$$Q_{\mathrm{befektetett}}=1,44\ \mathrm{MJ}$$
(képlet, eredmény)
1+1 pont
$$\eta =\frac{Q_{\mathrm{hasznos}}}{Q_{\mathrm{befektetett}}}$$
$$\eta =\frac{1,2\ \mathrm{MJ}}{1,44\ \mathrm{MJ}}$$
$$\eta =0,833$$
$$\eta =83,3\%$$
Az eredményt nem kell feltétlenül százalékban megadni.
(képlet, behelyettesítés, eredmény)
1+1+1 pont
Összesen: 16 pont