理科の知識(IHと電磁石)

個別指導塾の学習空間、習志野藤崎・西白井教室の竹村です。
寒い日が続きますね。深夜に帰宅する方々は、ガスコンロで料理を温めつつ暖をとることもあると思います。

…生徒のみなさんには当分無縁な(であってほしい)ことだとは思いつつ。
最近暖をとれない調理機器もありますね!今日は家庭によって関心が分かれそうなこれ。
○IHクッキングヒーター単体では暖をとれない理由
理解するには、原理を知る必要があります。

電磁石の特徴は小学校で習ったと思います。
また、配線ミスなどで、電気を流し続けた導線が熱くなるのを見たことがある方も多いでしょう。
なんの話って、IHと言われる調理器具は、この辺りの事をフルに利用しているんです。
順を追ってみてみましょう。
※平易な説明にするため、正確さに欠ける表現使ってますが、ご容赦を。

1.電流(&金属)→磁場 (電磁誘導)
電磁石がまさにこれですね。
導線に電流を流すと、導線は磁石であるかのようにふるまいます。
電流の流れ方を調節すれば、磁場の様子も調節できます。
磁場ってなぁにと言われたら、磁石のまわりにあるものと答えておきます。
次行きましょう。

2.磁場&金属→電流 (誘導電流)
導線の近くで磁石を動かすと、電流が流れます。
例えばコイルの中で磁石を動かすと、電流計が反応する程度の電流が流せます。
※補足:より正確には、磁場の変化が重要です。
うまくすれば、相手の金属に触れずに電流が流せるわけですね。
もうひとつ。

3.電流→熱 (ジュール熱)
金属にただ単に電流を流すと熱くなります。
熱くなるんです。
電磁石に電池付けっぱなしで放置しちゃった人、いませんか?アブナイです!
もう基本原理が分かりましたね(?)

装置内に強い電流を流し、1の原理で強い磁場を発生させます。
ただし磁場は目に見えず、生身の人間には、そのあるなしを判別するのは困難です。
※補足:流すのは交流である必要がある。磁場が強いだけでは2につながらない。
これがIH本体の基本の仕組みです。
そこに金属製の鍋等を十分に近づけると、2の原理で電流が流れます。
そして3の原理です。流れるだけで何もしない電流は、熱になります。
つまり鍋そのものが熱くなります。

そうなんです、IH本体は熱をほぼ発しません。
「近づけた金属を発熱させる装置」と見るのが分かりやすいと思います。
IHで暖を取りたければ、発熱させる金属が必須です。
最悪つけっぱなしで放置しても、火災の危険性はほぼありません。
※「ない」とは言い切りません。科学者の習性です。

火災の恐れがなくて良いと見るか、融通が利かないと見るかは判断の分かれる所でしょう。
なお、この1→2の併せ技は、スマホの非接触充電や、もっというと通信技術として広く使われてます。
ただ、3が主な狙いになるほどハイパワーなのは他にないかも。
話の都合、細かいところかなりごまかしているので、興味を持った人はぜひ、高校以降で詳しく学んでほしいところ!
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