Bye-bye, burners. brizmaker / iStock / Picha za Getty Pamoja

Ili kuzuia mabadiliko ya hali ya hewa, wataalam wengi wametaka mabadiliko makubwa kutoka kwa mafuta hadi umeme. Lengo ni elektroniki michakato kama kupokanzwa nyumba na kuwezesha magari, na kisha kutoa mahitaji ya nguvu ya umeme kwa kutumia vyanzo vya chini au sifuri-kaboni kama upepo, jua na umeme wa maji.

Zaidi ya miji 30 huko California, pamoja Berkeley na San Francisco, wamehamia katika mwelekeo huu kwa kupiga marufuku huduma ya gesi asilia katika majengo mengi mapya. Hivi sasa matumizi ya nishati katika majengo yanazalisha zaidi ya 40% ya uzalishaji wa gesi chafu ya San Francisco.

Kuna chaguzi za moja kwa moja za umeme za kupokanzwa majengo na maji ya moto na kukausha nguo, lakini kwenda kwa umeme kunaweza kuwa na utata zaidi jikoni. Jiko la jadi la umeme ni maarufu polepole kuwaka na kupoa. Pia huweka masuala ya usalama kwa sababu coil zao za kupokanzwa zinaweza kukaa moto kwa dakika kumi baada ya kuzimwa.

Je! Mpishi mzito ni nini? Njia mbadala ya teknolojia ya juu ni uingizaji wa sumaku. Teknolojia hii ilipendekezwa kwanza zaidi ya miaka 100 iliyopita na ilionyeshwa katika Maonyesho ya Dunia ya Chicago ya 1933. Leo majiko ya kuingiza magnetic na viti vya kupika ni kawaida huko Uropa na Asia, lakini hubaki teknolojia ya niche huko Merika As miji na majimbo zaidi yanaelekea kwenye umeme, hapa angalia jinsi induction ya sumaku inafanya kazi na faida na hasara zake kwa kupikia.

{vembed Y = glH71fM9Oe4}
Mhandisi wa Umeme Bill Kornrumpf anaelezea jinsi upikaji wa uingizaji wa sumaku unavyofanya kazi.

Inapokanzwa bila moto

Mimi ni mhandisi wa umeme aliyebobea katika utafiti wa uwanja wa umeme. Kazi yangu nyingi inazingatia matumizi ya tiba ya matibabu - lakini ikiwa unaonyesha tishu za kibinadamu au sufuria juu ya kitovu kwenye uwanja wa umeme, kanuni hizo ni sawa.

Ili kuelewa ni nini uwanja wa umeme, kanuni kuu ni kwamba malipo ya umeme huunda uwanja karibu nayo - kimsingi, nguvu ambayo inaenea pande zote. Fikiria juu ya umeme tuli, ambayo ni malipo ya umeme mara nyingi huzalishwa na msuguano. Ikiwa unasugua puto kwenye nywele zako, msuguano utachaji puto na malipo ya umeme tuli; basi wakati unainua puto mbali na kichwa chako nywele zako zitainuka, hata ikiwa puto haigusi. Puto linavuta nywele zako na nguvu ya umeme inayovutia.

Kuhamisha mashtaka ya umeme, kama umeme unaotiririka kupitia waya, huzalisha sehemu za sumaku - maeneo ya nguvu ya sumaku karibu na njia ya sasa. Dunia ina uwanja wa sumaku kwa sababu mikondo ya umeme inapita katika msingi wake uliyeyushwa.

Sehemu za sumaku pia zinaweza kutoa uwanja wa umeme na ndio sababu tunatumia neno uwanja wa sumakuumeme. Dhana hii iligunduliwa katika miaka ya 1830 na Mwanasayansi wa Kiingereza Michael Faraday, ambaye alionyesha kuwa ikiwa vifaa vyenye umeme, kama waya, vimewekwa kwenye uwanja unaosonga wa sumaku, uwanja wa umeme huundwa kwa kondakta. Tunaita hii induction ya sumaku. Ikiwa kondakta ameundwa kuwa kitanzi, umeme wa sasa utazunguka kitanzi.

Ugunduzi wa Faraday uliunda msingi wa maendeleo ya motors umeme. Kazi yake pia ilionyesha njia ya kupasha joto vifaa bila kutumia chanzo cha joto cha jadi kama moto.

Joto linatoka wapi?

Vifaa vyote vina upinzani, ambayo inamaanisha kuwa wakati umeme unapita kati yao, mtiririko utakuwa kuzuiliwa angalau kwa kiasi fulani. Upinzani huu husababisha nishati zingine za umeme kupotea: Nishati inageuka kuwa joto, na matokeo yake kondakta huwasha moto. Katika utafiti wangu wa kibaolojia tunachunguza kutumia uwanja wa sumaku ya masafa ya redio ili kupasha joto tishu mwilini kwa kusaidia tishu kupona.

Badala ya vifaa vya kuchoma moto vya kawaida, sehemu za kupikia kwenye vifuniko vya kuingiza huitwa hobs, na zinajumuisha waya zilizowekwa ndani ya uso wa mpishi. Kwa ufanisi wa hali ya juu, wahandisi wanataka kadri inavyowezekana ya nishati ya uwanja wa sumaku inayozalishwa na kila hobi kufyonzwa na cookware iliyokaa juu yake. Shamba la sumaku litaunda uwanja wa umeme chini ya vifaa vya kupikia, na kwa sababu ya upinzani sufuria itawaka, ingawa hobi haina.

Vipu vya sumaku chini ya uso wa glasi ya kauri ya mpishi hutengeneza uwanja wa sumaku ambao hutuma kunde moja kwa moja kwa vifaa vya kupika. Mapigo haya ya sumaku ndio yanayopika kupika. Jiji la San Jose

Kwa utendaji bora, majiko ya kuingiza magnetic na viti vya kupika vinahitaji kufanya kazi kwa masafa ya uwanja wa sumaku - kawaida, 24KHz. Pia zinahitaji sufuria zilizotengenezwa kwa vifaa ambavyo sehemu za sumaku hazipiti kwa urahisi. Vyuma vyenye chuma cha juu au yaliyomo kwenye nikeli hunyonya sehemu za sumaku, kwa hivyo ndio chaguo bora zaidi kwa kupikia induction. Chuma huchukua sehemu za sumaku kwa urahisi kuliko nikeli na ni ghali sana, kwa hivyo vifaa vyenye msingi wa chuma hutumiwa sana kwa vifaa vya kupikia vya uingizaji.

Msikivu zaidi na salama, lakini ni ghali zaidi

Kwa kuwa vifuniko vya kuingiza vinahitaji kitu cha kunyonya nyuzi za sumaku ili kutoa joto, ni salama kiasili kuliko kitanda cha jadi cha umeme. Kuweka mkono wako kwenye hobi hakutapunguza moto mkono wako kwa kiwango chochote kinachoonekana. Na kwa kuwa mifumo hii inapika kupika bila kupokanzwa hobi moja kwa moja, hobs hupoa haraka baada ya vifaa vya kupika kuondolewa, ambayo hupunguza hatari ya kuchoma.

Vyombo vya kupika yenyewe huwa na joto na hupoa haraka, na udhibiti wa joto ni sahihi sana - moja ya mali muhimu ambayo hupika thamani katika majiko ya gesi. Jingine lingine ni kwamba vifuniko vya kuingiza kawaida huwa na nyuso laini - mara nyingi glasi au kauri - kwa hivyo ni rahisi kusafisha.

Vyombo vya kupikia vya kisasa vya kuingiza nguvu ni sawa na nishati kama jiko la umeme wa jadi na karibu mara mbili sawa na jiko la gesi. Lakini hii haimaanishi kuwa hawana gharama kubwa kufanya kazi. Katika sehemu nyingi za Merika gesi asilia ni nafuu sana kuliko umeme, wakati mwingine kwa sababu ya tatu au nne. Kwa sehemu hii inaelezea kukubalika kwa upana wa vifuniko vya kuingizwa huko Uropa, ambapo hadi hivi karibuni gesi asilia ilikuwa ghali zaidi kuliko umeme.

Sababu nyingine ambayo imeathiri kupitishwa ni kwamba jiko la kuingiza na viti vya kupika kawaida gharama zaidi kuliko jiko la jadi au jiko la umeme, ingawa sio hivyo. Na wapishi watalazimika kuchukua nafasi ya aluminium, shaba, chuma cha pua isiyo na waya na sufuria za kauri, ambayo hakuna ambayo inafanya kazi vizuri kwenye vifuniko vya kuingiza. Angalia moja ya haraka ni kwamba ikiwa sumaku inashikilia chini ya sufuria, sufuria itafanya kazi kwenye kitovu cha kupikia.

Licha ya mambo haya, ninatarajia kuwa maagizo ya upunguzaji wa matumizi ya gesi asilia yatasababisha upanuzi mkubwa wa matumizi ya majiko ya kuingiza umeme na viti vya kupika. Hatua hizi kawaida huzingatia majengo mapya, kwa hivyo hayatahitaji mabadiliko ya gharama kubwa ya nyumba zilizopo.

Vijana wa pekee na familia ambao huhamia katika makazi haya mapya wanaweza kuwa bado hawajapata vyakula vingi vya kupika, na wana uwezekano wa kufahamu usalama unaohusishwa na uingizaji wa sumaku, haswa ikiwa wana watoto. Na wachukuaji mapema ambao wako tayari kulipia zaidi umeme kutoka kwa vyanzo vya kijani, au kwa gari mseto au umeme, wanaweza wasikasirike juu ya kulipa dola mia chache zaidi kwa kitanda cha kupikia cha sumaku na sufuria ambazo hufanya kazi nayo.

Katika ngazi ya kitaifa, Amerika inaweza kupitisha aina fulani ya bei ya kaboni katika siku za usoni, ambayo ingeongeza gharama ya gesi asilia. Na pia kuna wasiwasi unaokua juu ya uchafuzi wa hewa ya ndani kutoka kwa vifaa vya gesi. Zaidi ya karne baada ya kupendekezwa kwanza, siku ya kupikia ya kuingiza sumaku kwenye jua inaweza kuwa imefika.

Kuhusu Mwandishi

Kenneth McLeod, Profesa wa Sayansi ya Mifumo, na Mkurugenzi, Sayansi ya Kliniki na Maabara ya Utafiti wa Uhandisi, Chuo Kikuu cha Binghamton, Chuo Kikuu cha Jimbo la New York

Makala hii imechapishwa tena kutoka Mazungumzo chini ya leseni ya Creative Commons. Soma awali ya makala.