基于磁涡旋的安全防触电电热水器

本期点评专家

谭迪熬  中国发明协会院士专家咨询工作委员会首任专家，中国发明协会中小学创造教育分会会长，科技创新教育特级教师，教育部国培计划专家库专家。

电热水器是人们居家生活不可或缺的家用电器之一，但在使用过程中，存在因漏电而造成触电事故的隐患。

在一次物理课上，老师展示了这样一个实验：让圆形磁铁在水杯外上下快速运动，为水杯里的冷水加热。这令我十分好奇：如果将其中的科学原理运用到电热水器中对水进行加热，不就可以解决电热水器漏电的问题了吗？于是，我确立了“基于磁涡旋的安全防触电电热水器”的发明项目。

一、研究过程

（一）查阅书籍

首先，我到图书馆查找有关电热水器的书籍，了解电热水器的构造和工作原理。

（二）设计图纸

绘制基于磁涡旋的安全防触电电热水器设计图纸，并就设计思路请教了专业人员。

（三）制作过程

本装置主要由高速电机、磁铁圆盘、铜质水管、水箱等构成。在家长的协助下，我网购了上述器材及焊接制作用具。

制作时，先将磁铁圆盘固定在高速电机的轴上，在磁铁圆盘的外围3～5毫米处固定一根环形导水铜管，让磁铁与铜管的间距为2～5毫米，铜管两端分别与水箱相连，用于加热时水的循环。

测试时，打开开关让电机工作。当磁铁圆盘旋转后，铜管的温度不断上升，再提高电机转速，让温度上升得更快，这样就能将电机旋转的机械能转化成热能。在铜管内灌水并利用水泵使其循环，水立马就沸腾了，这说明铜管的温度在100 ℃以上。

二、工作原理

利用电磁感应产生涡流，将水加热，即打开电源，电机高速旋转带动磁铁圆盘高速旋转。每相邻两块磁铁之间的极性是相反的，高速旋转的磁铁圆盘会产生快速交变的磁场，使磁铁圆盘附近的铜管产生涡流，让铜管迅速升温继而带动水温上升。

三、创新点

（一）安全性高

基于磁涡旋的安全防触电电热水器中的电路、加热元件与水路（如水箱、加热管等）通过物理隔离的方式隔开，使水与电完全分离。该电热水器内部的电磁线圈采用无电极设计，稳定可靠，不会产生电弧、火花等安全隐患，不会出现漏电现象。

（二）加热速度快

利用电磁感应产生涡流加热铜管，使铜管里的水循环加热，其加热速度比传统电热水器的更快，用户可在短时间内获得热水。

（三）加热效率高

采用电磁感应原理加热水流转化率高，能更快地将水加热到所需温度。

（四）维护成本低

该电热水器内部采用不锈钢材质，具有良好的耐腐蚀性和耐高温性，降低了维护成本。

（五）节能效果好

基于磁涡旋的安全防触电电热水器是把机械能转化为热能，用电量较少，可省电节能。（指导老师：杨红梅）

作者心声

发明使人进步，创新催人奋发。在本作品的设计与制作实践过程中，我的创新思维得到提升，也锻炼了应用创新思维解决生活实际问题的能力。

总之，这项作品的设计制作过程是我学习、体验、收获的过程。今后，我会继续努力，争取发明出对人类更有价值的作品，使人们的生活更便捷、更美好。

专家点评

宋佳宣同学的基于磁涡旋的安全防触电电热水器，是一件创新实践作品。这是由于其核心技术已经出现。例如，2002年5月8日，内蒙古赤峰市郝春利的“磁能涡流电热水器”已申请实用新型专利并获得授权；2021年8月16日，相关产品的报道与使用方法视频已在网上出现。但这一作品的完成过程，充分体现了宋佳宣同学对创新实践的热爱，具有对相关技术的学习与应用能力，这对她的成长有一定的帮助。

党的十八大以来，教育改革不断深化，科学有效的大中小学一体化拔尖创新人才贯通培养机制正在形成。宋佳宣同学的这一行为，正是当前我国中小学校与学生要大力提倡的，而拔尖创新人才最显著的特点是具有原始创新能力。

因此，建议同学们在选定科技创新课题时，尽量避开“专业性较强，且需具备较为深厚的专业基础的‘A’类项目”，它受人关注、容易“撞车”；而要力求选择贴近生活的“B”类项目，以促使自身的原创能力获得实质性提升。