陈士元

☆创新实验☆

电饭锅温度控制原理与探究性物理实验

陈士元

一、金属热胀冷缩和磁性材料居里点的物理原理

初中学生学习了物理热现象中金属物质热胀冷缩的原理，金属热胀冷缩的微观原理是在金属固体中，金属离子间力的作用比较大，绝大多数金属离子被束缚在平衡位置附近做微小的振动。温度升高，金属离子的无规则运动加剧，加剧到一定程度，离子间的作用力已经不能把金属离子束缚在固定的平衡位置附近。宏观表现为金属受热温度升高后体积膨胀。高中学生在磁场章节磁性材料中学习了磁性物质的居里点，任何物质在磁场的作用下都能或多或少地被磁化，只是被磁化程度不同。像铁那样能够被强烈磁化的物质叫铁磁性材料。磁化后的铁磁性物质，它们的磁性并不因外磁场消失而完全消失，仍然剩余一部分磁性。铁磁性物质按剩余磁性的情形分为两种，一种如碳钢、钨钢、铝、镍、钴的合金等，它们的剩余磁性较强而且不易消失，能够保留较强的磁性，这种材料叫做硬磁性(又称永磁材料)，另一种如软铁、硅钢、镍铁合金，它们的剩余磁性较弱而且容易消失，这种材料叫做软磁性材料。实验指出，当温度高达一定程度时，硬磁性材料将消失而成为软磁性材料，这一温度叫居里点。电饭锅中使用的是居里点为105℃左右的稀土磁性材料。金属热胀冷缩、磁性材料居里点这两个物理原理在电饭锅温度控制中得到了很好的应用。……