電磁調理器は鍋を温めるのに、鍋の上に手を置いたときに熱くならないのはなぜでしょうか?

火鍋料理店に行って火鍋を食べる場合、火鍋を温める方法は基本的に2つあります。一つは直火で焼く「銅鍋しゃぶしゃぶ」、もう一つは直火を使わない電磁調理器です。一部のネットユーザーは、電磁調理器が鍋を加熱し始めても、触っても熱くないという現象を発見した。

電磁調理器は本当に加熱時に熱くならないのでしょうか？手で熱を感じることができなければ、どうやって鍋を温めることができるのでしょうか?今日は電磁調理器についてお話しましょう。

電磁誘導

電磁調理器の原理は中学校物理の重要な知識ポイントである電磁誘導であり、多くの「物理負け犬」にとっては悪夢です。覚えるのは大変ですが、日常生活で広く使われています。各種発電所から電磁調理器まで、あらゆるものがこれに関係しています。

簡単に言えば、電磁誘導現象とは、変化する磁場の周囲に誘導電界が発生することを指します。この電界内に導体があると、導体内の電子が方向性を持って動き、誘導電流が発生します。

電磁調理器の内部構造。画像出典: Wikipedia

電磁調理器の内部には、変化する磁場を生成するために使用される大きな銅コイルがあります。この磁場の変化の周波数は一般に 20kHz 以上です (つまり、1 秒間に 20,000 回以上変化します)。このように急速に変化する磁場は、電磁調理器の表面に対して垂直な領域に誘導電界を生成します。

この誘導電界領域に鉄鍋などの導体を置くと、鉄鍋の底に無数の誘導電流が発生します。これらの誘導電流は渦電流と呼ばれます。

渦電流により、鉄鍋自体に一定の抵抗が生じます。ジュールの法則によれば、これらの電流は鉄鍋の底に熱を発生させ、それによって加熱効果を実現します。

すべてのポットではない

電磁調理器で加熱可能

自宅に電磁調理器がある場合、すべての鍋がそれで加熱できるわけではないことに気づくでしょう。電磁調理器用の鍋は鉄鍋とステンレス鍋が一般的です。キャセロール鍋、セラミック鍋、アルミ鍋、銅鍋などの鍋は電磁調理器では使用できません。

キャセロールやセラミック鍋を電磁調理器で加熱できない理由は簡単に理解できます。前述したように、渦電流は導体が変化する磁場内に置かれたときにのみ発生するからです。土鍋や陶器の鍋は明らかに導体ではないので、表面に置いても熱は発生しません。

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アルミ鍋と銅鍋はどちらも導体なのに、なぜ熱を発生できないのでしょうか?

実際、変化する磁場の中で誘導電流を生成することもできます。しかし、それらは強磁性材料ではなく、透磁率が低すぎるため、十分に強い渦電流を生成することができません。さらに、透磁率が低く、表皮深さが比較的大きく、鉄よりも抵抗が低くなります。これにより、アルミニウム鍋や銅鍋における電流の熱効果は、鉄鍋ほど顕著ではありません。したがって、これらすべての要素を考慮すると、アルミ鍋や銅鍋などの鍋は電磁調理器には適していません。

冒頭でも述べたように、電磁調理器に手を当てても熱さを感じません。これは、私たちの手が導体かつ強磁性体であるという要件を満たしていないためです。手の中に渦電流は発生せず、もちろん加熱されることもありません。

これは、電磁調理器で卵を加熱すると、鉄鍋の中の卵の半分は加熱されて白くなるのに対し、電磁調理器に直接触れている半分は透明な卵白のままであるとインターネットで見られるのと同じ理由です。

鉄鍋の中の卵は温まっていますが、電磁調理器と直接触れている部分は冷たいままです。画像クレジット: Yuppiechef

ただし、ここで注意しておきたいのは、加熱中は電磁調理器の表面は冷たいのですが、鍋が加熱された後は電磁調理器の表面に手で触れてはいけないということです。熱い鉄鍋の熱が電磁調理器の表面に伝わり、このとき触れると火傷をします。

電磁調理器には放射線がありますか？

電磁調理器とセラミック調理器について調べていると、「電磁調理器には放射線があるが、セラミック調理器にはない」という説が出てきます。この声明は信頼できない。電磁調理器や電気コンロからの放射線は非電離放射線であり、通常の使用では人体に害を及ぼすことはありませんので、心配する必要はありません。

電気炉ワイヤーストーブ画像出典: 電子商取引プラットフォームのスクリーンショット

しかし、電磁調理器を使用する際に本当に注意が必要なグループが 1 つあります。それは、ペースメーカーを使用している人々です。

2006 年に行われた電磁調理器とペースメーカーの関係に関する研究では、電磁調理器は一般的にペースメーカーに影響を与えないが、電磁調理器に非常に近い場合、電磁調理器の高さが胸のすぐ下の場合、ペースメーカーが特定の種類のペースメーカーである場合など、特定の条件下では、電磁調理器がペースメーカーに影響を及ぼす可能性があることが判明しました。

英国心臓財団の公式ウェブサイトにもペースメーカーと電磁調理器に関する質問と回答が掲載されており、ペースメーカーを装着している患者は電磁調理器から60センチ（約2フィート）以上離れるように推奨されている。

そのため、家庭内にペースメーカーを装着している人がいる場合は注意が必要で、電磁調理器ではなくセラミックコンロの使用を検討する必要があります。そのような状況がない場合は、自由に選択できます。

参考文献

[1] スウィーニー、ミカ；ドルス、ジェフ;フォーテンベリー、ブライアン;シャープ、フランク（2014）。誘導調理技術の設計と評価 (PDF) (レポート)。 ACEEE 建物のエネルギー効率に関する夏季調査。

[2] https://www.allaboutcircuits.com/technical-articles/lossy-transmission-lines-introduction-to-the-skin-effect/

[3] Irnich W、Bernstein A D.電磁調理器は心臓ペースメーカーに影響を及ぼすか？[J]ヨーロッパ、2006年、8(5):377-384。

[4] https://www.bhf.org.uk/informationsupport/heart-matters-magazine/medical/ask-the-experts/induction-hobs-and-pacemakers

企画・制作

著者: Science Scraps ポピュラーサイエンスライター

レビュー丨上海工程科学大学教授孫明軒

企画丨Fu Sijia

編集者：傅思佳