【课题研究】
灶具历史演变的研究
一
课题提出
灶具是日常生活中不可货缺的一部分，
很久以前我们的祖先就开是吃熟食着意味着一定
会有一种可以加热食物的工具，
从此在人见就有了灶具诞生的原由了。
灶具分为很多，
有煮
的，有蒸的，有烤的，有炸的，还有熬的„„„
..
只要你想的出来就会有跟这种食物相匹配
的灶具。过了这么多年人在变，
食物在变，科技也随之发生翻天覆地得变化。为了了解这些
我们似熟非熟的灶具进行了研究调查
二
研究建议
研究方法：
先从网络了解，
查阅并相关资料，
并从市场上了解询问一些与现代的新型灶具，
自行完成开
题。经老师指导后进行分析归纳总结。
小研究形式：
(1)
初步了解，以自行查阅资料及周边调查来完成。
(2)
深入研究，请教指导老师。
(3)
精拣精炼，归纳所学所得完成论文版开题。
对灶具的演变进行三步走策略
:
(1)
初步了解，以自行查阅资料及周边调查来完成。
(2)
深入研究，请教指导老师。
(3)
精拣精炼，归纳所学所得完成论文版开题
小组成员
丘智伟
邱剑锋
陈华生
陈小杰
陈凯
李振华
曹兰和
负责人
丘智伟
指导教师
曾志山
相关学科
语文，文学历史
分组分工：
丘智伟，丘剑锋，曹兰和
归纳资料完成论文版开题
陈华生，李振华
查找网络科学资料
陈小杰，陈凯
查找网络社会资料
研究内容：
研究内容全部归结去灶具的历史演变。
灶具的演变及背景：
。
⒈
灶具是日常生活中不可货缺的一部分，很久以前我们的祖先就开是吃熟食着意味着一定
会有一种可以加热食物的工具，
从此在人见就有了灶具诞生的原由了。
灶具分为很多，
有煮
的，有蒸的，有烤的，有炸的，还有熬的„„„
..
只要你想的出来就会有跟这种食物相匹配
的灶具。过了这么多年人在变，
食物在变，科技也随之发生翻天覆地得变化。为了了解这些
我们似熟非熟的灶具进行了研究调查。
⒉
我们组全部组员达成一致意见，
都同意对该课题进行相对应的研究
,
并且都对该课题有相
对浓厚的兴趣，
认为该课题便于查找资料和社会调查，
应次我们在高二学习时岁该课题展开
了深入的研究调查。
3.
我们组具有良好的团队精神，这对我们的研究带来了很大的帮助，也给我们减轻了很多不
必要的麻烦。
在这次研究中，
我们各自发挥出自己的擅长之处，
努力的将灶具的历史演变这
个课题进行了深入的研究。灶具是人们日常中必不可少的东西
,
更是我们一定要去了解的东
西。
4.
古代的灶具，现在的灶具，未来的灶具的好奇加很深的好感。
研究目的与假设：
灶具是日常生活中不可货缺的一部分，
很久以前我们的祖先就开是吃熟食着意味着一定会有
一种可以加热食物的工具，从此在人见就有了灶具诞生的原由了。灶具分为很多，有煮的，
有蒸的，有烤的，有炸的，还有熬的„„„
..
只要你想的出来就会有跟这种食物相匹配的灶
具。过了这么多年人在变，食物在变，科技也随之发生翻天覆地得变化。为了了解这些我们
似熟非熟的灶具进行了研究调查。
如：古代灶具的了解介绍，现代家用和非家用灶具的了解介绍，未来灶具的探索介绍。
再加
上充分详细的历史演变过程来更好的表现。
一、蜂窝煤炉
蜂窝煤火炉遍及城乡，废火炉到处可见．
火炉的结构主要有四部分：炉胆、二次热风通
道、草木灰和外壁．
当火炉中的煤燃烧时，
与炉胆紧挨着的两根铁管中的空气受热膨胀，
密度变小，
迅速上
升．管中的热空气在炉口冲出，与煤一次燃烧后的热气体中的
CO
相遇，发生二次燃烧，所
以这两根与炉胆紧挨着的铁管可称谓“二次热风通道”
，它的作用是使燃料尽可能的充分燃
烧．在炉胆与炉外壁之间填充了草木灰，草木灰是热的不良导体，能减小热横向向外传导，
从而减少热的散失．
可见，这种火炉尽可能地使燃料充分燃烧，尽可能地减小热损失，
提高
了燃料的利用率，称它为“节能炉”是名符其实的．
二、电磁灶
灶具是将其他形式的能量（如化学能、太阳能、电磁能等）转化成热能，以供人们烹饪
之用的装置．随着科学技术的发展，灶具也从炭薪灶、煤灶发展成燃气灶（如沼气、煤气、
液化石油气等）
、
太阳灶，
继而发展成使用二次能源的新型电气灶具
（如微波灶、
电磁灶）
．
发
展新型灶具的基本原则是：
快速方便效率高，
安全可靠污染少．
电磁灶正是符合这一原则的
新型灶具．本文就电磁灶的基本结构和工作原理以及使用特点作一简要介绍．
（一）基本结构和工作原理
电磁灶是利用电磁感应原理来进行加热的灶具，
按感应加热电流频率的高低，
可分为中
频和工频两类．工频电磁灶直接应用工频交流电，结构简单，但由于频率低，热效率也低，
且振动和噪声大．中频电磁灶使用
15
千赫以上的中频交流电，因而热效率较高，国外电磁
灶具发展也是中频优于工频．
本文就中频电磁灶作一介绍．
其基本结构如图
1
所示．
灶台台
面是一块平整度高、
高强度、
耐冲击的非金属平板．
台面下面装有中频感应加热平面线圈
（或
称励磁线圈）以及中频电力转换装置，控制系统．台面上放置平底烹饪锅．
中频电磁灶的工作原理如下：工频（
50
赫）电源电流通过桥式整流装置转换成直流电，
然后通过中频电力转换装置（逆变器）转换成
15
千赫以上的中频电流，此中频电流流过扁
平的螺旋形加热线圈（螺旋中心有圆柱形磁芯）
，产生中频交变磁场，这磁力线穿过非金属
灶台面板进入金属烹饪锅体内．
在烹饪锅体内，
由于电磁感应产生强大涡电流，
发出大量焦
耳热，
这焦耳热就是烹饪的热源．
从原理上讲，
电磁灶中所发生的电磁现象与带有空气隙的
变压器中的电磁现象非常相似．
平面励磁线圈相当于变压器的初级线圈，
烹饪锅体相当于变
压器的次级线圈，灶台板相当于变压器的空气隙．
（二）对烹饪锅的要求
电磁感应理论证明，
涡电流的发热功率与交流电的频率平方成正比
（这就是为什么中频
电磁灶效率高于低频灶的原因）
，此外，烹饪锅的发热功率还与锅的表面电阻以及励磁线圈
的安匝数平方成正比．对于中频，铜、铝等材料表面电阻很小，为了保证锅体的发热功率，
如果使用铝或铜锅，
要求增大励磁线圈的安匝数．
然而，
这样一来，励磁线圈本身的铜损也
会大大增加，从而降低效率．因此，
铜质和铝质锅体不能用于中频电磁灶．
普通铁锅导磁系
数大，在励磁线圈同样大小的安匝数条件下，能产生更大的涡电流．此外，铁锅比铜、铝锅
有较大的表面电阻，
因而具有很好的加热性能，
可以使电磁灶做得小巧、
省料，
价格也低廉．
为
了减小气隙的磁阻．
铁锅均应做成平底锅．
如果用某些铁磁性不锈钢制作烹饪锅，
在保证机
械强度条件下锅体可以做得很薄，
以进一步提高锅体的发热功率．
有的锅体，
也可做成复合
板形式．
（三）电力转换与控制电路
用于中频电磁灶的电力逆变装置形式很多，有些产品采用大功率静态感应晶体管元件，
有的采用高速半导体开关元件、
高速二极管并配以中频电容器、
中频线圈等元件，
实际采用
的电路差别很大，
因而电路设计与元器件采用也有不同．
设计中频电磁灶的实际电路时要注
意以下要求：
（
1
）烹饪性能．如加热功率，功率控制范围，热效率，功率因数等．
（
2
）振荡性能．如起振的可能范围，负荷变化时的稳定性等．
（
3
）元器件性能．
图
2
所示是一种中频电磁灶用的电力转换电路，其振荡频率为
20
千赫，最大功率
1.3
千瓦．在图
2
中，
3
为控制电路，其作用是实现安全防护，调整输出功率，显示与稳定电路
工作状态．
（四）电磁灶的使用特点
电磁灶使用简便，安全系统完备可靠，只要按说明书上介绍的规定操作，可以进行煮、
蒸、焖、炸、烧、炒等各种烹饪，并可随意调节温度．使用时应防止锅体长时间干烧，以免
灶面温升过高而致裂．锅体底部应尽量做得大些、平整些，以提高灶的热效率．
电磁灶与电炉等普通电热灶具相比，具有热效率高（已达
80%
以上）安全性好（没有
明火）
、温控准确、清洁卫生、费用低廉（耗电费只有电炉灶的
63%
）等显著优点，是正在
发展中的一种新型电热灶具．
三、电饭锅
电饭锅，也叫电饭煲，是“保温式自动电饭锅”的简称；是一种以煮饭为主的新型电热
炊具．它的热效率在
80
％以上，具有用电省、速度快、安全、卫生的优点．目前市场上所
销售的电饭锅，尽管品种繁多，外观造型竞相媲美，内煲容积各不相同，功率也大小不等，
但是它们的基本构造、工作原理却相差无几．额定功率大致在
350
到
1550
瓦之间，内煲容
积大约在
0.6
列
6.5
立升之间．普通家用电饭锅所采用的电源电压都是交流有效值为
220
伏
的市电电压．
从构造上讲，电饭锅有内锅和外锅体（简称锅体）
．内锅是一铝制煲状容器，可以从锅
体内取出自如．
因为铝是热的良导体，它和发热盘接触良好时，易于传热，
吸收发热盘产生
的热能，用于烧饭或煮炖．锅体用于盛放内锅．内锅锅沿恰好座落在锅体上，底部与发热盘
紧密接触，
内锅外壁与锅体内壁间有一约
5
毫米厚的空气隙．
因空气隙处于不完全封闭状态，
对流缓慢，可减少发热盘和内锅工作时的能量散失．锅体正面（有商标的一面）有指示灯，
以显示煲的工作状态，指示灯是利用氖泡中的稀薄气体——氖气的辉光放电的原理制成
的．起辉电压
60
到
80V
，产生橙色的光，再透过红色或黄色的透明塑料薄片透出红色或黄
色的色光．指示灯的下面是一按键开关，它和磁钢限温器联合控制主电源开关的开启与闭
合．锅体配有电源连线插孔，可以看到一圆盘形发热盘，
也叫电热盘．
发热盘的正中开有直
径为
45
毫米的圆孔，
用于安放装在发热盘正中的限温器．
发热盘从外表看是一带孔的铝盘，
铝盘内部有一“
”形电热管，电热管通过铸铝固定在发热盘的内部．电热管的“
”形开口
处为两根引出电极，
从发热盘的底部引出．
电热管的表层是一空心紫铜管或空心铁管，
内部
有一螺旋弹簧状的镍铬合金电阻丝，
电阻丝与空心管之间有一耐温导热固体绝缘层，
使电阻
丝固定在空心管内部且与管壁绝缘．
不可忘记，
整个电热丝与发热盘体间是相互绝缘的．
发
热盘是一将电能转换成热能的装置．
当电流通过电热丝时，
由于电流的热效应而产生的热能
供铝盘所吸收，
使整个发热盘的温度升高，
通过内锅与发热盘的紧密接触，
把热量以传导的
方式传递给内锅，提供烧饭或煮炖所需的能量．把锅体倒置，拧开底板螺钉，打开底盖，可
以看到底盘内的一切，里面有电源连接器，超温熔断器、
杠杆式主电源开关、控温器和磁钢
限温器以及整个内部电路．
下面以爱德牌保温式自动电饭锅为例，
叙述它的工作原理．
它的电器原理图如下图所示：
使用时，把内锅放入锅体内，轻轻转动内锅，
使内锅与发热盘接触良好，然后将锅体侧
的电源线插好，
再与室内电源插座相联接．
此时煮饭指示红灯亮，
说明电饭锅与户内电源连
接完好．只要电饭锅与户内电源连接完好，即使未按电饭锅按键开关，煮饭指示红灯
D1
应
该亮，电饭锅已开始加温，但处于低温工作状态（
68
℃）
，电流路径是从电源火线
组成回
路．
（正半周时，假定上端头为火线，以下同）因控温器双金属片两触点温升到
68
℃即自动
分离断开，故低温维持在
68
℃左右，饭烧不熟）
，按下按键开关
K1
，煮饭或其他煮炖开始，
D1
灯亮．这里需要特别说明的是，只有在内锅压住限温器磁钢外弹簧时，按键开关才按得
下，限温器内上、下两块磁钢才能吸合在一起．如果以手按键开关的力为动力，限温器磁钢
拉杆拉杠杆另一端的力为阻力，则电饭锅主电源开关
K1
实际上是一个费力杠杆．电饭锅开
关
K1
的两个触点是常开的，只有在内锅座落在发热盘上，压住限温器，使限温器内部上片
磁钢位置下移，
同时又按下按键开关，
使限温器下片磁钢位置上移，
上下两磁钢间的内弹簧
被压缩，两磁钢互相吸合成一体，按键开关的两个触点才是闭合的．因此电饭锅在煮饭时，
依靠限温器两块永久磁铁的吸合，才能维持主电源开关
K1
的闭合．这时电路中的电流路径
是从电源的火线→超
组成回路．煮饭或煮炖时，由于
R2
和
D2
的支路被
K1
所短接，所以
D2
灯不亮，当煮饭终了时，内锅中水干饭熟以后，内锅锅底温度超过
102
℃时，限温器内
的内弹簧由于热胀而伸长，同时上、下两片磁钢的磁性减弱（高温退磁原理）
，两磁钢的引
力减小从而被分离，按键开关被自动起跳开启，煮饭指示灯
D1
熄灭，与此同时保温指示黄
灯
D2
亮，因为早在
K1
未起跳前，控温器
K2
的双金属片由于热胀冷缩的原理在
68
℃时两
触点早已分离，
此时电路中电流路径是从电源火线→超温熔断器→发热盘电阻丝→保温指示
灯
D2
→分压电阻
R1
→电源零线组成回路，且电路中电流很小．由于分压电阻
R1
和
R2
的
阻值约在
50K
—
200K
之间，而电热丝的直流电阻约在
30
Ω
到
150
Ω
之间，所以并联在电热
丝两端的
R1
和
D1
支路的端电压远小于起辉电压，
D1
灯不亮．
同时电阻丝两端的电压也远
小于
220V
，处于保温状态．值得注意的是，当按键开关刚刚起跳时，由于两磁钢的磁性较
弱，
磁引力不足以克服杠杆长臂端的自重而使杠杆平衡，
所以开关总是按不下．
必须待发热
盘温度低于
102
℃时，磁钢磁性恢复，而且要重新按一下按键，按键开关
K1
才能闭合．电
饭锅在保温过程中，如果时间过长，温度低于
68
℃，控温器
K2
的双金属片两触点接通，发
热盘重新加温，
保温指示
D2
熄灭，
D1
灯亮，
电路中电
组成回路．
一旦内锅温度高于
68
℃，
控温器
K2
又自动分离，
D2
灯又亮，如此周而复始，往复循环．图中超温熔断器，则相当
于一只温控保险丝，熔断温度为
180
℃到
200
℃之间，远小于铝的熔点
660
℃．一旦电饭锅
底部通风散热不良，
或因电源电压过高，
或因限温器磁钢拉杆受阻失灵，
致使发热盘温度超
过
180
℃，超温熔断器即被熔断，切断整机电源，从而起到防止本机主部件——发热盘的熔
化烧毁的作用．有一点要强调的是，因电饭锅限温器的动作温度是
102
℃，常压下水的温度
不可能超过
100
℃，这就是电饭锅开关烧水煮汤不跳而烧饭跳的原因．
四、微波炉是怎样给食物加热的
随着经济的发展和社会的进步，
人们的生活水平在不断地提高。
说到生活我们首先想到
的就是衣、食、住、行，而其中最重要的方面就是吃饭了，要吃饭就必须把生食做熟，把生
水烧开，这都离不开加热的灶具。几千年来，人类利用各种各样的灶具，从烧柴草，到烧煤
炭，煤油，发展到现在烧煤气，天然气，以及使用电炉，可以说人类在逐步摆脱做饭时烟熏
火燎，
严重污染环境的时代，
做饭的速度和卫生条件都得到了很大的改善。
但上述各种炊事
方式给食物加热的原理是相同的，
都是燃料燃烧或电热丝发热产生的热量，
通过加热灶具炊
具后再加热食物，
同时还不可避免地向外界散失较多的热量。
由于对于固态食物的加热，
主
要通过传导由表及里地逐层传热，直至中心，
而食物中热传导的速度是有限的，因此，
要烧
熟食物就得花费较长的时间，耗费较多的燃料，其热效率较低。
现在一种新型的炊事灶具——微波炉，
已开始进入了百姓的家庭。
用微波炉来烧菜做饭，
看不到明亮的火光，
也不是从食物容器的下面加热，
食物却很快就熟了。
那么微波炉是如何
给食物加热的呢？
顾名思义，
微波炉是利用微波加热食物的。
微波就是波长很短的电磁波，
它是由交变的
电场和磁场组成的，
微波具有比通常的无线电波大得多的能量。
微波的传播过程中遇到物体
时，依物体材料的不同，会不同程度的被反射、透射或吸收。图
1
为微波炉的工作原理图，
它主要由磁控管、天线、波导管、搅拌器和箱体组成。磁控管利用电能产生微波，微波由天
线末端发射出去，
经过中空的波导管传到微波炉上壁的微波山口处，
在出口处有形如风扇叶
片的搅拌器把微波分散开，
射出的微波一部分直接射到食物上，
一部分通过微波炉的内壁反
射到食物上，使食物能从各个方面得到较为均匀的微波照射。
微波炉对食物的加热原理完全不同于其它的灶具，
它不是靠热传递，
而是靠食物本身的
有极分子的振荡产生热量。
一般食物中总是含有水分的。
从电介质的角度来说，
分子可分为
两类：一类是无极分子，其分于的正负电荷中心重合，如
H2
，
O2
，
CO2
等；另一类是有极
分子，其分子的正负电荷中心不重合，如
H2O
，
H2S
等。由于水分子是有极分子，我们可
形象的把水分子画成如图
2
所示的一头带正电，一头带负电的分
子模型。
在没有电场作用时，
食物中的水分子的排列是杂乱无章的，
极性的取向也是各
向均等的。
在有电场作用时，食物中的水分子形成有序排列，
若电场方向改变，有极分子的
有序排列方向也随之改变，
如图
3
所示。
由于微波是一种每秒振荡上百亿次的电磁场，
食物
放在这样的电磁场中，
水分子的排列方向就要每种钟随之改变上百亿次，
这样，
大量水分子
吸收了微波的能量而高频率的剧烈的转动，
便产生了大量的内能，
使食物的温度升高。
由于
微波对食物的加热不是利用由表及里的热传递方式，
而是靠食物自身的有极分子的振荡产生
热量，进行表里如一的直接加热，从而能够将食物在较短的时间内烧熟。
微波只有在射入材料并被有极分子吸收时，
才能转化成热量。
由于微波炉的金属内壁只
能反射微波，则它不会被加热，
而陶瓷、
玻璃、
耐热无毒塑料及纸质等非金属材料做成的器
具，
则能够透过微波但并不吸收，
这样微波携带的能量能够绝大部分的转化成直接给食物加
热的热量，因而使用微波炉烧菜做饭，不仅食物受热均匀，节省时间，而且热量散失少，热
效率高。因此，微波炉越来越受到人们的青睐。
了解了微波炉的加热原理之后，我们在使用微波炉时就应该注意以下几个问题：
1
．不能用微波炉加热无水分的食物。如煎炸食物，爆炒花生等。
1234567890ABCDEFGHIJKLMNabcdefghijklmn!@#$%^&&*()_+.一三五七九贰肆陆扒拾，。青玉案元夕东风夜放花千树更吹落星如雨宝马雕车香满路凤箫声动玉壶光转一夜鱼龙舞蛾儿雪柳黄金缕笑语盈盈暗香去众里寻他千百度暮然回首那人却在灯火阑珊处
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