وداعا أيها الشعلات. brizmaker / iStock / Getty Images Plus

للحد من تغير المناخ ، دعا العديد من الخبراء إلى ذلك تحول هائل من الوقود الأحفوري إلى الكهرباء. الهدف هو كهربة العمليات مثل تدفئة المنازل وتشغيل السيارات ، ثم توليد احتياجات الطاقة الكهربائية المتزايدة باستخدام مصادر منخفضة الكربون أو خالية من الكربون مثل الرياح والطاقة الشمسية والطاقة الكهرومائية.

أكثر من 30 مدينة في ولاية كاليفورنيا ، بما في ذلك بيركلي و سان فرانسيسكو، سارت في هذا الاتجاه من خلال حظر خدمة الغاز الطبيعي في معظم المباني الجديدة. حاليا استخدام الطاقة في المباني يولد أكثر من 40٪ من انبعاثات غازات الاحتباس الحراري في سان فرانسيسكو.

هناك خيارات كهربائية مباشرة لتدفئة المباني والماء الساخن وتجفيف الملابس ، ولكن قد يكون استخدام الكهرباء أكثر إثارة للجدل في المطبخ. من المعروف أن المواقد الكهربائية التقليدية بطيئة في التسخين والتبريد. كما أنها تشكل مشكلات تتعلق بالسلامة لأن ملفات التسخين الخاصة بها يمكن أن تظل ساخنة لعشرات الدقائق بعد إغلاقها.

ما هو الطباخ الجاد ليفعل؟ أحد البدائل عالية التقنية هو الحث المغناطيسي. تم اقتراح هذه التقنية لأول مرة منذ أكثر من 100 عام و تم عرضه في معرض شيكاغو العالمي عام 1933. تعد المواقد الحثية المغناطيسية وأسطح الطهي شائعة اليوم في أوروبا وآسيا ، لكنها لا تزال قائمة تقنية متخصصة في الولايات المتحدة As المزيد من المدن والدول تتجه نحو الكهربة، إليك نظرة على كيفية عمل الحث المغناطيسي ومزايا وعيوب الطهي.

{vembed Y = glH71fM9Oe4}
يصف المهندس الكهربائي بيل كورنرومبف كيفية عمل الطهي بالحث المغناطيسي.

تدفئة بدون لهب

أنا مهندس كهربائي متخصص في البحث الميداني الكهرومغناطيسي. يركز الكثير من عملي على تطبيقات العلاج الطبي - ولكن سواء كنت تعرض الأنسجة البشرية أو مقلاة على سطح موقد للحقول الكهرومغناطيسية ، فإن المبادئ هي نفسها.

لفهم ما هي المجالات الكهرومغناطيسية ، فإن المبدأ الأساسي هو أن الشحنة الكهربائية تخلق حقلاً حولها - بشكل أساسي ، قوة تمتد في جميع الاتجاهات. فكر في الكهرباء الساكنة ، وهي شحنة كهربائية تنتج غالبًا عن الاحتكاك. إذا فركت بالونًا على شعرك ، فإن الاحتكاك سيشحن البالون بشحنة كهربائية ثابتة ؛ فعندما ترفع البالون بعيدًا عن رأسك ، سيرتفع شعرك ، حتى لو لم يلمسه البالون. يسحب البالون شعرك بقوة كهربائية جذابة.

تنتج الشحنات الكهربائية المتحركة ، مثل الكهرباء المتدفقة عبر الأسلاك ، مجالات مغناطيسية - مناطق من القوة المغناطيسية حول مسار التيار. للأرض مجال مغناطيسي لأن التيارات الكهربائية تتدفق في قلبها المنصهر.

يمكن أن تنتج الحقول المغناطيسية أيضًا مجالات كهربائية وهذا هو سبب استخدامنا لمصطلح المجالات الكهرومغناطيسية. تم اكتشاف هذا المفهوم في ثلاثينيات القرن التاسع عشر عالم إنجليزي مايكل فاراداي، الذي أظهر أنه إذا تم وضع مادة موصلة للكهرباء ، مثل السلك ، في مجال مغناطيسي متحرك ، يتم إنشاء مجال كهربائي في الموصل. نسمي هذا الحث المغناطيسي. إذا تم تشكيل الموصل في حلقة ، فسوف يتدفق تيار كهربائي حول الحلقة.

شكل اكتشاف فاراداي الأساس لـ تطوير المحركات الكهربائية. أظهر عمله أيضًا طريقة لتسخين المواد دون استخدام مصدر حرارة تقليدي مثل النار.

من أين تأتي الحرارة؟

تتمتع جميع المواد بمقاومة ، مما يعني أنه عندما يتدفق التيار الكهربائي من خلالها ، سيكون التدفق أعاقت إلى حد ما على الأقل. تؤدي هذه المقاومة إلى فقدان بعض الطاقة الكهربائية: تتحول الطاقة إلى حرارة ، ونتيجة لذلك يسخن الموصل. في بحثي الطبي الحيوي ، نتحرى استخدام الحقول المغناطيسية للترددات الراديوية لتسخين الأنسجة في الجسم تساعد الأنسجة على الشفاء.

بدلاً من المواقد التقليدية ، تسمى أماكن الطهي الموجودة على مواقد الحث بالمواقد ، وتتكون من ملفات سلكية مدمجة في سطح الموقد. لتحقيق أقصى قدر من الكفاءة ، يريد المهندسون أن يتم امتصاص أكبر قدر ممكن من طاقة المجال المغناطيسي التي ينتجها كل موقد بواسطة أواني الطهي الموجودة عليه. سيخلق المجال المغناطيسي مجالًا كهربائيًا في الجزء السفلي من إناء الطهي ، وبسبب المقاومة سوف تسخن المقلاة ، على الرغم من أن الموقد لا يعمل.

تولد الملفات المغناطيسية الموجودة أسفل سطح الزجاج الخزفي للموقد مجالًا مغناطيسيًا يرسل نبضات مباشرة إلى أواني الطهي. هذه النبضات المغناطيسية هي التي تسخن أواني الطهي. مدينة سان خوسيه

للحصول على أفضل أداء ، يجب أن تعمل مواقد الحث المغناطيسي وأفران الطهي بتردد مجال مغناطيسي عالٍ - عادةً ، 24 كيلو هرتز. كما أنها تتطلب أوانيًا مصنوعة من مواد لا تمر بها المجالات المغناطيسية بسهولة. المعادن التي تحتوي على نسبة عالية من الحديد أو النيكل تمتص الحقول المغناطيسية ، لذا فهي أكثر الخيارات فعالية للطهي التعريفي. يمتص الحديد المجالات المغناطيسية بسهولة أكبر من النيكل وهو أقل تكلفة بكثير ، لذا فإن المواد القائمة على الحديد هي الأكثر استخدامًا في أواني الطهي بالحث المغناطيسي.

أكثر استجابة وأكثر أمانًا ، لكنها أكثر تكلفة

نظرًا لأن مواقد الحث تتطلب شيئًا لامتصاص الحقول المغناطيسية من أجل إنتاج الحرارة ، فهي في جوهرها أكثر أمانًا من المواقد الكهربائية التقليدية. لن يؤدي وضع يدك على الموقد إلى ارتفاع درجة حرارة يدك إلى حدٍ ملحوظ. ونظرًا لأن هذه الأنظمة تسخن أواني الطهي دون تسخين الموقد مباشرةً ، فإن المواقد تبرد بسرعة بعد إزالة أواني الطهي ، مما يقلل من خطر الإصابة بحروق.

تميل أواني الطهي نفسها إلى التسخين والتبريد بسرعة ، والتحكم في درجة الحرارة دقيق للغاية - وهي إحدى الخصائص الرئيسية التي تساعد في طهي قيمة في مواقد الغاز. ميزة أخرى هي أن مواقد الحث تحتوي عادة على أسطح ملساء - غالبًا من الزجاج أو السيراميك - لذا فهي سهلة التنظيف.

مواقد الحث الحديثة موفرة للطاقة مثل المواقد الكهربائية التقليدية وحوالي ضعف كفاءة مواقد الغاز. لكن هذا لا يعني بالضرورة أنها أقل تكلفة في التشغيل. في أجزاء كثيرة من الولايات المتحدة الغاز الطبيعي أرخص بكثير من الكهرباء، أحيانًا بمعامل ثلاثة أو أربعة. يفسر هذا جزئيًا القبول الأوسع لأفران الحث الحراري في أوروبا ، حيث كان الغاز الطبيعي حتى وقت قريب أغلى بكثير من الكهرباء.

العامل الآخر الذي أثر في التبني هو أن المواقد الحثية وأسطح الطهي نموذجية تكلف أكثر من المواقد الغازية أو الكهربائية التقليدية، وإن لم يكن الأمر كذلك إلى حد كبير. وسيتعين على الطهاة استبدال الأواني المصنوعة من الألمنيوم والنحاس والفولاذ المقاوم للصدأ غير الممغنط والسيراميك ، والتي لا يعمل أي منها بشكل فعال على مواقد الحث الحراري. أحد الاختبارات السريعة هو أنه إذا التصق المغناطيس بقاع الإناء ، سيعمل الوعاء على موقد الحث.

على الرغم من هذه العوامل ، أتوقع أن تؤدي قوانين الحد من استخدام الغاز الطبيعي إلى التوسع الكبير في استخدام مواقد الحث المغناطيسي ومواقد الطهي. تركز هذه التدابير عادةً على المباني المشيدة حديثًا ، لذلك لن تتطلب ذلك تحويلات باهظة الثمن للمنازل القائمة.

قد لا يكون العزاب والأسر الصغار الذين ينتقلون إلى هذه المساكن الجديدة قد حصلوا على الكثير من أدوات الطهي ، ومن المحتمل أن يقدروا السلامة المرتبطة بالحث المغناطيسي ، خاصة إذا كان لديهم أطفال. والمتبنين الأوائل الذين هم على استعداد لدفع المزيد مقابل الكهرباء من المصادر الخضراء ، أو لسيارة هجينة أو كهربائية ، قد لا ينزعجوا من دفع بضع مئات من الدولارات إضافية مقابل موقد الحث المغناطيسي والمقالي التي تعمل معها.

على المستوى الوطني ، يجوز للولايات المتحدة اعتماد شكل من أشكال تسعير الكربون في المستقبل القريب ، مما سيرفع تكلفة الغاز الطبيعي. وهناك أيضا قلق متزايد حول تلوث الهواء الداخلي من أجهزة الغاز. بعد أكثر من قرن من اقتراح الطهي لأول مرة ، ربما يكون يوم الطهي بالحث المغناطيسي قد حل في الشمس.

عن المؤلف

كينيث ماكليود ، أستاذ علوم النظم ، ومدير مختبر أبحاث العلوم والهندسة السريرية ، جامعة بينغهامتون ، جامعة ولاية نيويورك

يتم إعادة نشر هذه المقالة من المحادثة تحت رخصة المشاع الإبداعي. إقرأ ال المقال الأصلي.