Принцип работы микроволновки физика: Как работает СВЧ печь. Принцип работы. Статьи о микроволновках и микроволнах

Содержание

Микроволновка с точки зрения Физики: есть ли вред?

🔹«Не стой рядом с работающей микроволновкой! Она же излучает радиацию!»😱
«Вы что, не знаете, что она разрушает молекулы еды?»😱 — наверное, каждый из нас хотя бы раз в жизни слышал подобное от родственников, друзей или коллег.🤦🏻‍♀️ Вокруг вопроса о вреде микроволновых печей ходит много легенд, всему виной обывательское незнание и высосанные из пальца псевдонаучные выводы. 😏

📍ПРИНЦИП РАБОТЫ микроволновой печи основан на способности электромагнитных волн сверхвысокой частоты (2 450 МГц) оказывать воздействие на продукт, вызывая его разогрев🍵 из-за увеличения тепловых колебаний молекул вещества.☝🏻 Любой пищевой продукт содержит достаточно большое количество воды. Воздействие электромагнитных волн приводит к тому, что молекулы воды сдвигаются, раскачиваются, сталкиваются, ударяются друг о друга, передавая энергию соседним молекулам.➡️ Это вызывает выделение большого количества тепла. За счёт этого и происходит нагревание еды, поскольку вода содержится в любом из пищевых продуктов.


📍 УСТРОЙСТВО:
В микроволновой печи СВЧ-излучение создаётся с помощью специального генератора — магнетрона. Антенна магнетрона излучает микроволны, которые по волноводу через специальное окошко, закрытое радиопрозрачным экраном, попадают в металлическую камеру, где и располагается приготавливаемый продукт.

✔️Миф 1: магнитное излучение от микроволновок опасно.

Нагрев в печи происходит вследствие воздействия микроволнового излучения на разогреваемый продукт. Близкие по диапазону частоты используются для сотовых телефонов📱, Bluetooth, wi-fi, цифрового TV📺 и тп. Пользоваться микроволновкой не вреднее,чем телевизором.😉

✔️Миф 2: в микроволновке изменяется молекулярная структура продуктов.

Никаких изменений в самом продукте не происходит, так как воздействие СВЧ-излучения влияет только на нагрев продукта,🍵 так что еда, приготовленная в микроволновке, не вредна.☝🏻

✔️Миф 3: микроволны радиоактивны.☣️

Это рассуждения людей далеких от физики.😏 Волны, которые излучает магнетрон – неионизирующие. Ни на продукты, ни на людей радиоактивного влияния они оказывать не могут.

Физики разобрались с формированием плазмы из винограда в микроволновке

Взаимодействие ягод винограда с микроволновым излучением

Aaron Slepkov / YouTube

Канадские ученые объяснили популярный в интернете эксперимент по созданию плазмы из ягоды винограда в домашней микроволновой печи. Авторы статьи в Proceedings of the National Academy of Sciences показали, что плазма зажигается за счет высоких значений энергии в области контакта двух половин и наличия ионов щелочных металлов на проводящей поверхности ягод.

Больше двадцати лет популяризаторы науки демонстрируют эксперимент, в котором они разрезают ягоду винограда, оставляя мостик из кожуры, ставят в микроволновую печь и наблюдают появление искр. На эмиссионном спектре такой плазмы можно увидеть линии натрия и калия, которые в высокой концентрации содержатся в кожице винограда. Это свидетельствует о том, что эти элементы ионизируются под действием сильного электрического поля на поверхности ягод. Образовавшиеся ионы щелочных металлов в свою очередь взаимодейстуют с микроволновым излучением и вызывают каскад ионов воздухе, формируя растущую и уже независимую от ягод плазму.

В научной литературе у феномена образования ионного газа не было объяснения до тех пор, пока группа канадских ученых под руководством Аарона Слепкова (Aaron D. Slepkov) из университета Трент не занялись его подробным рассмотрением в лабораторных условиях. Ученые помещали в микроволновую печь две ягоды винограда или два гидрогелевых шарика, которые состоят практически полностью из воды, и следили с помощью тепловизора за распределением тепловой энергии под воздействием микроволнового изучения. Для того, чтобы определить положение самых горячих областей на поверхности ягод, их предварительно обернули в термобумагу, которая темнела при нагреве до температуры около 85 градусов Цельсия. 

Распределение энергии в ягодах винограда под действием микроволнового излучения.

Hamza K. Khattak, Pablo Bianucci & Aaron D. Slepkov, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019

Изучение распределения тепловой энергии в области контакта двух ягод с помощью термобумаги.

Hamza K. Khattak, Pablo Bianucci & Aaron D. Slepkov, Proceedings of the National Academy of Sciences, 2019

На основе тепловизионных изображений исследователи сделали вывод о том, что больше всего тепловой энергии выделяется в точке соприкосновения двух сфер. Причем, судя по экспериментам с термобумагой, даже не на поверхности, а в пространстве между ними (наиболее крупное темное пятно оказалось в среднем слое бумаги). Теоретическое моделирование взаимодействия гидрогелевых шариков с микроволновым излучением подтвердило эти эмпирические данные.  

Авторы работы утверждают, что скопление энергии происходит за счет процессов, сходных с резонансом Ми — две водяных сферы когерентно усиливают микроволновое излучение, достаточное для ионизации калия и натрия и возникновения плазмы.Такой поверхностный резонанс позволяет возбуждать молекулы в областях размеров, на которые невозможно воздействовать традиционными оптическими методами. 

По словам авторов работы, результаты их экспериментов пригодятся в исследованиях в области нанофотоники и для создания новых приборов на основе принципов резонанса. Около года назад российские ученые создали наноантенны, длину волны излучения которых можно изменять, варьируя их химических состав.

Алина Кротова

Устройство и принцип работы микроволновой печи. Микроволновая печь

Вишняков Василий Николаевич 983

Микроволновая печь давно заняла свое место на кухне квартиры или частного дома, в комнате отдыха современного офиса и за барной стойкой небольших кафе. Простота использования создает обманчивое впечатление простоты конструкции, и мало кто задумывается о принципах работы такого привычного бытового прибора.

Цены в интернет-магазинах:

entero.ru 8 610 Р

entero.ru 35 800 Р
whitegoods.ru 12 234 Р

Немного физики

Испокон веков эфир пронизывали десятки видов электромагнитного излучения. Свет солнца и звезд, тепло, идущее от костра и таинственный ультрафиолет, придающий коже бронзовый или шоколадный оттенок – лишь разные проявления одного и того же физического процесса.

Разные длины волн по-разному воздействуют на органы чувств человека, о существовании многих можно догадаться лишь по косвенным признакам. Видимый свет (длина волны от 380 до 780 нм) вызывает химические реакции в клетках сетчатки, формируя картину окружающего мира. Согревающее тепло костра (от 2,5 до 2000 мкм) невидимо глазу, но поглощается поверхностью кожи, даря ощущение уюта и покоя.

Волны дециметрового диапазона, с длиной волны от 10 до 100 см и частотой от 300 МГц до 3 ГГц лучше всего поглощаются полярными молекулами воды. Попадая в зону действия электромагнитного поля, молекулы Н2О выстраиваются в упорядоченные структуры, расположенные вдоль силовых линий. Так как поле переменное, то и молекулы постоянно перестраиваются, соударяясь между собой и передавая свои колебания «соседям». И при чем же здесь разогрев? А при том, что температура любого тела, однородного или нет, прямо пропорционально зависит от кинетической энергии его атомов и молекул. Чем интенсивнее колебательные движения – тем выше температура. Такой процесс преобразования энергии электромагнитных колебаний в тепловую энергию физического тела носит название «дипольный сдвиг».

А так как больше всего воды – до 98% массы – содержит животная и растительная органика, волны дециметрового диапазона более всего подходят для разогрева, а следовательно, и приготовления пищи.

Цены в интернет-магазинах:
whitegoods.ru 114 200 Р

entero.ru 11 646 Р

securitymag.ru 33 395 Р

Как устроена микроволновка?

Сердцем всей конструкции является излучатель дециметровых волн или магнетрон. По сути, это мощная электронная лампа, дополненная внешним источником магнитного поля. Электроны, направляясь от катода к аноду, отклоняются под действием постоянного внешнего магнитного поля, двигаясь по все более и более искривленной орбите. Образованные таким образом электронные облака имеют в своей структуре дефекты или «червоточины», появление и исчезновение которых сопровождается генерацией электромагнитной волны. Магнетрон бытовой микроволновой печи излучает волну частотой 2450 МГц. Данная частота наиболее полно поглощается молекулами Н2О, что было установлено экспериментальным путем.

За обеспечение энергией магнетрона отвечает высоковольтный трансформатор — устройство, способное преобразовывать переменный ток стандартной бытовой сети в постоянный ток высокого напряжения. Вывод излучения в рабочую камеру осуществляется через волновод магнетрона – отверстие в рабочей камере лампы, закрытое прозрачным для данной длины волны материалом.

Рабочая камера микроволновой печи металлическая, снабженная герметично закрывающейся металлизированной дверцей. Как правило, оснащена также вращающимся столиком, предназначенным для равномерного разогрева продуктов.

Есть тут и блок управления, отвечающий за выбор мощности и продолжительности работы магнетрона. Интересно реализована регулировка мощности печи. Магнетрон выдает постоянное количество энергии в единицу времени. Изменение мощностных характеристик достигается определенным количеством включений и выключений излучателя в минуту. Такой метод называется широтно-импульсной модуляцией. В зависимости от модели, микроволновая печь может оснащаться кварцевым или тэновым грилем и нагнетающим вентилятором для реализации конвекционного режима приготовления продуктов.

Цены в интернет-магазинах:
refro.ru 92 050 Р

Немного истории

Патент на первый магнетрон был выдан в 1924 году чешскому физику А. Жачеку. Вскоре после этого действующие модели были созданы в СССР и Японии. Долгое время магнетроны использовались как источники радиоволн сантиметрового диапазона для радарных систем.

Патент на первую микроволновую печь получил американский физик Перси Спенсер. Работая в лаборатории над усовершенствованием радарной системы, Спенсер забыл свой бутерброд на включенном магнетроне. Спустя какое то время его внимание привлек аппетитный запах поджаренного хлеба, сыра и бекона.

В 1949 году началось серийное производство СВЧ печей по военному заказу. Первая модель была высотой в рост человека, весила 340 килограмм и стоила до 3000 долларов. При мощности 3 кВт, она использовалась исключительно для быстрой разморозки продуктов.

В СССР первые микроволновые печи появились в начале 80-х годов двадцатого столетия. Производство было налажено на заводах ЗИЛ и Южмаш. Позже выпуск освоил Тамбовский «Электроприбор» и Днепровский машиностроительный завод.

Midea Микроволновая печь AM820CWW-W Electrozon 4 390 Р

Легенды и мифы, связанные с микроволновкой

Как и всякий, широко распространенный бытовой прибор, микроволновка приобрела не только сторонников, но ярых противников всякой «чертовщины». В их устах ни в чем не повинный кусок жести и моток проводов приобрел воистину ужасные свойства, о которых и не подозревал бедный Перси Спенсер.

  • Микроволновая печь превратится в бомбу, если внутрь поместить любой железный предмет и нажать на кнопку включения. Неправда, просто в рабочей камере забегают красивые, но абсолютно безопасные искорки, спровоцированные блуждающими токами Фуко.
  • Если включить печку при открытой или негерметично закрытой дверце, мощное СВЧ излучение уничтожит всю электронику в радиусе нескольких метров. Неправда, не рекомендуется только готовить мобильники в микроволновке, да и то из-за трудновыводимого запаха сгоревшей пластмассы.
  • Яйца в скорлупе нельзя варить в микроволновой печи. Нет, можно. Правда, трудновато потом отмывать рабочую камеру. Пар, образовавшийся от закипания белка и желтка, разорвет скорлупу и раскидает содержимое по всему объему печи.

И в завершение

Надеемся, что после прочтения данного материала читатель стал яснее понимать физические принципы, лежащие в основе работы микроволновой печи. Что, в свою очередь, позволит избавиться от смешных, но таких живучих страхов и фобий перед обычным и крайне полезным бытовым прибором!

Рассказать друзьям

Микроволновая печь — один из незаменимых приборов на кухне, без которого сегодня домохозяйкам приходится сложно. Все прекрасно знают, как ею пользоваться: ставите блюдо, нажимаете 1-2 кнопки и ждете 2-3 минуты, после чего остается достать уже разогретую пищу. Однако мало кто понимает принцип работы микроволновки, то есть то, как работают основные ее элементы. Попробуем разобраться в этом вопросе.

Принцип работы микроволновки

Все СВЧ-печи работают по одному принципу, и в роли основного элемента выступает магнетрон — специальное устройство, способное излучать волны малой длины и частотой 2450 МГц. В современных приборах его мощность составляет 700-1000 Вт. Отметим, что при работе он сильно нагревается, поэтому возле него устанавливают вентилятор, который выполняет сразу несколько функций: в первую очередь, он отводит тепло от магнетрона, во вторую — обеспечивает циркуляцию воздуха в камере микроволновой печи. В свою очередь, это обеспечивает равномерный разогрев продуктов.

Собственно, на этом и основан весь принцип работы микроволновки: магнетрон подает короткие волны с высокой частотой, которые воздействуют на пищу и разогревают ее. Конечно, подобное объяснение является примитивным, но и оно дает возможность понять суть процесса.

Более подробное объяснение

Микроволны, излучаемые магнетроном, проходят в камеру печи через специальный волновод — канал с металлическими стенками, отражающими магнитное излучение. После того как эти волны попадают в камеру, они воздействуют на пищу, а точнее — на молекулы воды, которые содержатся в любом продукте питания. В результате диполи (молекулы) под действием микроволн начинают быстро перемещаться, тереться друг о друга, что способствует выделению тепловой энергии. Так и происходит нагрев еды.

Особенность микроволн заключается в том, что они могут проникать вглубь до 3 сантиметров. Остальной объем продукта нагревается от верхнего слоя. Такой принцип работы магнетрона в микроволновке объясняет, почему после разогрева еда может быть горячей сверху и одновременно холодной внутри. Вглубь тепло проникает из-за естественной теплопроводности.

Если вы использовали подобный прибор ранее, то не могли не заметить, что в процессе разогрева он вращается. Это необходимо для того, чтобы микроволны попадали на все участки разогреваемых продуктов.

Защита от микроволн

Учитывая принцип работы микроволновки, логично задуматься о вреде ее для здоровья человека. Безусловно, излучаемые магнетроном микроволны являются вредными для человека. Однако после открытия дверцы магнетрон прекращает свою работу, поэтому человек физически не может ощутить на себе их влияние. А чтобы они не выходили за пределы камеры для разогрева, предусмотрена специальная защита. Все ее стенки выполнены из металла, который отражает волны, и те не могут покинуть пределы прибора. Что касается стеклянной дверцы (она просто обязана быть, чтобы пользователь мог видеть процесс разогрева или приготовления), то она покрыта специальной сеткой, отражающей микроволны. Если эту сетку убрать, то волны могут покидать пространство камеры, и это может реально навредить человеку. Недопустимо использовать СВЧ-печь, если есть повреждение, например, уплотнителя дверцы или ее сетки.

Кстати, учитывая тот факт, что металл отражает микроволны, металлическую посуду использовать недопустимо.

Конструкция устройства

Все СВЧ-печи работают одинаково, следовательно, они имеют один и тот же состав деталей. В частности, можно выделить следующие конструктивные элементы:

  1. Магнетрон — основной агрегат, который является источником микроволн.
  2. Камера с вращающимся подиумом и металлическими стенками, отражающими радиоволны.
  3. Трансформатор для повышения напряжения.
  4. Дверца с защитной сеткой и прозрачным стеклом.
  5. Коммуникации и схема управления.
  6. Волновод.
  7. Вентилятор для охлаждения магнетрона.

Все эти элементы принимают то или иное участие в работе печи.

Работа магнетрона

Как уже было сказано, магнетрон — это сердце СВЧ-печи. Он представляет собой электровакуумный диод, выполненный из большого анода цилиндрической формы. Сам анод является медным, он сочетает в себе 10 секторов медной стенки.

В центре устройства находится стержневой катод, внутри канала которого расположена нить. Он предназначается для эмиссии электронов. Чтобы устройство генерировало микроволны, нужно создать в полости магнитное поле. Для этого применяются кольцевые магниты высокой мощности — они находятся по торцам детали. А для создания эмиссии к аноду подают напряжение, равное четырем тысячам вольт. Для достижения такого напряжения вступает в дело трансформатор в микроволновке. Принцип работы любой модели предполагает его наличие.

Также внутри прибора есть проволочные петли, которые подключаются к катоду, а тот к излучательной антенне. Именно с этого элемента микроволны попадают непосредственно в сам волновод, откуда они выходят и попадают в камеру с пищей.

Контроль мощности

Если для готовки еды требуется меньше мощности, то магнетрон может циклически включаться или отключаться. В науке подобная технология называется широтно-импульсной модуляцией.

Для того чтобы прибор мощностью 400 Вт выдал её половину в течение 20 секунд, то его активируют на 10 секунд, после чего отключают питание на те же 10 секунд. Конечно, все это происходит на полной автоматизации.

Охлаждение магнетрона

Отметим, что при работе прибор выделяет большое количество теплоты, следовательно, его нужно охлаждать. Для этого само устройство устанавливают в пластинчатый радиатор, а рядом располагают кулер. Он обдувает радиатор и отводит тепло от магнетрона. Если вентилятор не будет работать, то устройство может просто перегреться в процессе работы и банально выйти из строя. Но чтобы этого не произошло, его дополнительно комплектуют специальным термопредохранителем — защитным устройством.

Назначение предохранителя

Для того чтобы гриль и магнетрон не перегревались, в некоторых моделях устанавливают специальные термопредохранители (термореле). Они могут быть разными. В частности, основное отличие заключается в количестве тепла, которое они способны выдерживать.

Это устройство достаточно простое в плане своей работы. Оно выполнено из алюминиевого сплава, крепится при помощи фланцевого соединения, обеспечивающего надежный контакт с тем участком, на котором производится замер температуры. Внутри корпуса установлена биметаллическая пластина, которая может сопротивляться определенной температуре. И если значение температуры выходит за определенную границу, то пластина сжимается и активирует толкатель, и он размыкает цепь контактной группы. Подача электричества на агрегат после этого прекращается, магнетрон отключается и постепенно остывает, пластина возвращается в свое исходное положение по мере остывания магнетрона. Через определенное время контакты снова замыкаются.

Вот такой простой принцип работы микроволновки, в частности предохранителя от перегрева. Отметим, что в дешевых моделях этот элемент может отсутствовать, так как он совершенно не нужен для нормального функционирования устройства. Это лишь элемент защиты, повышающий надежность и срок службы печи, не более того.

Роль кулера

Говоря о том, как работает микроволновка, принцип работы необходимо объяснять с учетом всех конструктивных элементов, которые в ней могут применяться. Кулер — один из них. Безусловно, это важный компонент системы, без которого устройство и работа микроволновки не будут полноценными.

Его задачаи:

  1. Охлаждение магнетрона. Это самая важная задача, без которой магнетрон сгорел бы в первый же день использования печи.
  2. Охлаждение других компонентов, которые выделяют тепло при работе. В частности, речь идет о микросхемах.
  3. В моделях, где есть гриль, кулер производит охлаждение термореле.
  4. Создание избыточного давления в камере, где находится еда. Из-за этого пары и воздух выводятся через вентиляционные пути.

Чаще всего для выполнения всех этих функций достаточно всего одного вентилятора. Благодаря наличию в камере воздуховодных отверстий сам воздух распространяется равномерно.

Устройство камеры

В принципе, физика работы микроволновки сложной не является, ведь еще со школы известно, что сильное электромагнитное излучение опасно для человека. Именно оно исходит от магнетрона и поступает в камеру с пищей, поэтому в этом устройстве необходима сильная многоуровневая система защиты.

Вся рабочая камера внутри покрывается эмалью, что блокирует электромагнитное излучение. Сверху находится металлический кожух, препятствующий проникновению волн в помещение. А для защиты стеклянной дверцы предусматривается стальная сетка с мелкими ячейками — она блокирует излучение частотой до 2450 Гц и длиной волн до 12 см.

Отметим, что дверца — это самое слабое место, через которое микроволны могут просочиться, поэтому она должна максимально прочно прилегать к корпусу и не иметь зазоров. Если будет щель, то эксплуатация прибора запрещается. В этом случае необходимо поправить петли дверцы и вернуть ее в исходное положение.

К тому же алгоритм работы микроволновки предусматривает использование специального защитного устройства от включения с открытой дверцей. Подобная система может быть реализована по-разному, чаще всего используются микропереключатели, контролирующие положение дверцы. Эти переключатели могут выключать магнетрон, передавать информацию о положении дверцы на блок управления.

Панель управления

Она есть на любой модели. В старых устройствах панель управления представлена в виде всего лишь двух (или даже одного) механических переключателей. Одним задается режим работы (разогрев, размораживание и т. д.), другим время. Схема примитивная, но рабочая и простая.

Однако современные модели оснащаются большой сенсорной панелью. Такие панели управления предоставляют пользователю большой функционал и даже возможность программировать режим. Например, можно задать определенное время старта разогрева пищи, длительность процесса, можно даже указать еду или блюда, которые будут разогреваться. И хотя кажется, что такие приборы являются более совершенными, в техническом плане отличий мало. Электронная панель управления не меняет то, как работает микроволновка.

Блок управления

Командоаппарат есть в каждом устройстве (не только в СВЧ-печах), где в определенный момент должно быть выполнено то или иное действие. Благодаря ему обеспечиваются разные функции. В частности, прибор с его помощью может поддерживать заданную температуру, включать или отключать печь после заданной операции.

В более старых СВЧ-печах это устройство представлено в виде двух электромеханических переключателей — они и отвечают за описанные выше функции и играют важную роль в общем устройстве микроволновки. Конечно, со временем электроника развивалась, и в результате появились полностью электронные блоки управления. Сейчас в СВЧ-печах (и не только в них) применяются микропроцессоры и специальные программы, в соответствии с которыми прибор может выполнять ту или иную функцию:

  1. Встроенные часы.
  2. Размораживание пищи.
  3. Подача звукового сигнала о завершении процесса размораживания, приготовления или разогрева еды.

Заключение

Теперь вы более точно понимаете, как работает микроволновка. Принцип работы данного устройства относительно прост. Он основывается на элементарных законах физики.

Закрепим изученное: магнетрон (основной элемент СВЧ-печи) излучает очень короткие радиоволны с высокой частотой. Они воздействуют на молекулы воды, из-за чего те начинают активно двигаться. Этот процесс сопровождается выделением теплоты. Учитывая тот факт, что волны проникают неглубоко в пищу, нагревается только поверхность продуктов, а далее за счет естественной теплопроводности тепло переходит вглубь.

Это и есть основной принцип работы микроволновки. Устройство и основные элементы мы также рассмотрели в данной статье. Все они являются классическими и используются в абсолютно всех моделях от любых производителей. На данный момент описанная выше рабочая схема является единственной, хотя разные производители могут использовать отличающиеся по каким-либо параметрам модули. К примеру, в одной модели может быть использован более мощный магнетрон, который сможет разогреть еду гораздо быстрее. В других компактных моделях этот элемент может иметь низкую мощность, что позволяет создать прибор небольших размеров. Подобных отличий сотни, но принцип работы от этого не меняется совершенно. Конечно, более сильный магнетрон определяет то, сколько работает микроволновка по времени для разогрева пищи одного объема. Поэтому, если не любите ждать, то лучше выбирать модель помощнее.

На этом все. Мы полностью разобрали устройство этого предмета бытовой техники и ответили на большинство вопросов, с ним связанных.

Микроволновая печь.
Микроволно́вая печь или СВЧ-печь — электронное устройство, предназначенное для подогрева или быстрого приготовления пищи, размораживания продуктов с использованием электромагнитных волн дециметрового диапазона (как правило с частотой 2450 МГц).
В промышленности эти печи используются для разморозки, сушки, плавления пластмасс, обжига керамики, разогрева клеев и т. д. В некоторых промышленных печах частота излучения может изменяться (так называемые англ. variable frequency microwave, VFM).
В отличие от классических печей (например, духовки), разогрев продуктов в микроволновой печи происходит не только с поверхности, но и по объёму продукта, содержащему полярные молекулы (например, воды), так как радиоволны данной частоты проникают и поглощаются пищевыми продуктами на глубине примерно 2,5 см. Это значительно сокращает время разогрева продукта.

Устройство
Источником микроволнового излучения является высоковольтный вакуумный прибор — магнетрон. Для того, чтобы антенна магнетрона излучала микроволны, к нити накала магнетрона необходимо подать высокое напряжение (порядка 3-4 кВ). Поэтому сетевого напряжения питания (220 В) магнетрону недостаточно и питается он через специальный высоковольтный трансформатор. Мощность магнетрона современных микроволновых печей составляет 600-900 Вт. Вырабатываемые магнетроном микроволны поступают в полость печи по волноводу — каналу с металлическими стенками, отражающими СВЧ-излучение. В одних микроволновках волны входят в полость только через одно отверстие (как правило, в верхней части полости), в других — через два отверстия: у «потолка» и у «дна». Если заглянуть в полость печи, то можно увидеть слюдяные пластинки, которые закрывают отверстия для ввода микроволн. Пластинки не позволяют попадать в волновод брызгам жира с разогреваемой пищи, а проходу микроволн они совершенно не мешают, поскольку слюда прозрачна для излучения. Слюдяные пластинки (обтюраторы) со временем пропитываются жиром, становятся рыхлыми, и их нужно менять на новые.

Полость микроволновки изготавливается из металла, который может иметь различное покрытие. В самых дешевых моделях СВЧ-печей внутренняя поверхность стенок полости покрыта краской «под эмаль». Такое покрытие не отличается особой стойкостью к воздействию высоких температур, поэтому не применяется в моделях, где дополнительно к микроволнам используется гриль.

Более стойким является покрытие стенок полости эмалью или специальной керамикой. Специальное покрытие (биокерамическое — Moulinex, антибактериальное — LG) представляет собой специальное соединение, которое спекается при высокой температуре, благодаря чему покрытие камеры представляет собой абсолютно гладкую поверхность. Стенки с таким покрытием легко моются и выдерживают высокие температуры. Недостатком эмали и керамики является их хрупкость по отношению к ударам. Ставя посуду во внутрь микроволновки, нетрудно случайно задеть стенку, а это может повредить нанесенное на неё покрытие. Поэтому, если вы приобрели СВЧ-печь с эмалевым или керамическим покрытием стенок, обращайтесь с ней осторожно.
Наиболее прочными и стойкими в отношении ударов являются стенки из нержавеющей стали. Положительное свойство этого материала — прекрасное отражение микроволн. Минус — то, что если хозяйка уделяет не слишком много внимания очистке внутренней поверхности СВЧ-печи, то не удаленные вовремя брызги жира и пищи могут оставить следы на нержавеющей поверхности.

Основные компоненты магнетронной микроволновой печи:
— металлическая камера, в которой концентрируется высокочастотное излучение и куда помещаются разогреваемые продукты;
— трансформатор — источник высоковольтного питания магнетрона;
— СВЧ-излучатель — магнетрон;
— волновод для передачи излучения от магнетрона к камере;
— цепи управления и коммутации;
— вращающийся столик (стеклянная тарелка) — необходим для равномерного разогрева продукта со всех сторон;
— схемы и цепи, обеспечивающие управление (таймер) и безопасность (блокировки режимов) устройства;
— вентилятор, охлаждающий магнетрон и проветривающий камеру.

Очень важным элементом микроволновой печи является дверца. Она должна дать возможность видеть, что происходит внутри, и при этом исключить выход микроволн наружу. Дверца представляет собой многослойный пирог из стеклянных или пластмассовых пластин.

Кроме того, между пластинами обязательно есть сетка из перфорированного металлического листа. Металл отражает микроволны назад, в камеру печи, а отверстия перфорации, которые делают его прозрачным для обзора, имеют диаметр не более 3 мм. Вспомнив, что длина волны СВЧ-излучения равна 12,25 см, становится ясно, что через трехмиллиметровые отверстия такой волне не пройти.
Чтобы излучение не нашло лазейки там, где дверца прилегает к срезу полости, по периметру дверцы находится уплотнитель из диэлектрического материала. Он плотно прилегает к переднему торцу корпуса СВЧ-печи при закрытии дверцы. Толщина уплотнителя составляет около четверти длины волны СВЧ-излучения. Здесь используется расчет, основанный на физике волн: волны в противофазе гасят друг друга. Благодаря точно подобранной толщине уплотнителя обеспечивается так называемая отрицательная интерференция волны, проникшей внутрь материала уплотнителя, и отраженной волны, выходящей из уплотнителя наружу. Благодаря этому уплотнитель служит ловушкой, которая надежно гасит излучение.
Чтобы полностью исключить возможность генерации микроволн при открытой дверце камеры, используется набор нескольких дублирующих друг друга независимых выключателей. Эти выключатели замыкаются контактными направляющими на дверце печи и разрывают цепь питания магнетрона даже при небольшой неплотности закрытия дверцы.

ПРИНЦИП РАБОТЫ.
Существует распространённое мнение о том, что микроволновая печь разогревает пищу «изнутри наружу». На самом же деле микроволны идут снаружи внутрь, задерживаются в наружных слоях пищи, потому разогрев равномерно влажного продукта происходит приблизительно так же, как и в духовой печи (чтобы убедиться в этом — достаточно подогреть варёный картофель «в мундире», где тонкая кожура достаточно защищает продукт от высыхания). Неверное представление вызвано тем, что микроволны не воздействуют на сухие материалы, которые обычно бывают на поверхности продуктов, и поэтому их нагревание в некоторых случаях начинается глубже, нежели при других способах нагрева (хлебные изделия, к примеру, разогреваются именно «изнутри», и именно по этой причине — хлеб и булочки снаружи имеют подсохшую корочку, а большинство влаги сосредоточено внутри).
Практически все бытовые печи позволяют пользователю регулировать уровень излучаемой мощности. Для этого нагреватель (магнетрон) периодически включается и выключается, согласно установке регулятора мощности (т. е. сам магнетрон имеет только два состояния — вкл./выкл., но чем больше длительность включённого состояния, по отношению к выключенному — тем больше излучённая мощность печи в единицу времени — метод так называемой широтно-импульсной модуляции). Эти периоды включения/выключения можно наблюдать во время работы печи (слышать изменения шума, производимого работающей печью, а также — по изменению внешнего вида некоторых продуктов (надувания некоторых воздушных продуктов, в том числе — пакетов) и т. п.) во время включения и выключения магнетрона.
Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому невозможно приготовить еду в металлической посуде. Металлическая посуда и металлические приборы (ложки, вилки), находящиеся в СВЧ-печи в процессе нагревания, могут вывести её из строя.
Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») — даже этот тонкий слой металла сильно нагревается вихревыми токами и это может разрушить посуду в области металлического напыления.
Нельзя нагревать в микроволновке жидкость в герметично закрытых ёмкостях и целые птичьи яйца — из-за сильного испарения воды внутри них создаётся высокое давление и, вследствие этого, они могут взорваться. Из этих же соображений не рекомендуется сильно разогревать сосисочные изделия, обтянутые полиэтиленовой плёнкой (либо перед разогревом необходимо проткнуть каждую сосиску вилкой).
Разогревая в микроволновке воду, также следует соблюдать осторожность — вода способна к перегреванию, то есть, к нагреванию выше температуры кипения. Перегретая жидкость способна почти мгновенно вскипеть от неосторожного движения. Это относится не только к дистиллированной воде, но и к любой воде, в которой содержится мало взвешенных частиц.

СВЧ печи или так называемые микроволновки стали устройствами, которые располагаются на кухне практически каждого человека. С их помощью можно легко подогреть уже приготовленную продукты, или же разморозить их. Некоторые умельцы научились готовить в СВЧ-печи огромное количество блюд или произвести дезинфекцию губки или тряпочки. Если вас интересует принцип работы и устройство микроволновой печи, то мы постараемся ответить на него в данной статье.

Для того, чтобы пользователю было удобно управлять устройством, в его конструкцию был включён интуитивно понятный интерфейс, который оснащается системой защиты от детей и программами для быстрого приготовления пищи. В случае возникновения каких-либо неисправностей, Вы сможете, в большинстве случаев, исправить их самостоятельно.

Для того, чтобы разогреть пищу, вам необходимо поместить посуду с продуктами в микроволновую печь и выбрать программу, в случае применения быстрого разогрева, необходимо установить время. Продукты нагреваются путём воздействия на них мощного электромагнитного излучения. Частота микроволновки, которые устанавливают на кухне, составляет 2450 МГц. Как происходит, нагрев пищи: Высокочастотные волны проникают вглубь продуктов и начинают воздействовать на полярные молекулы (чаще всего воду), приводя их в циклическое движение вдоль силовых линий электромагнитных полей.

Благодаря применению данного способа, нагрев пищи происходит не только снаружи, но и внутри продуктов. В большинстве моделей, используемых на кухне, этот показатель составляет от 2.5 до 3х сантиметров.

Для генерации радиоволн данной частоты, применяют специально устройство, называемое магнетроном, который представляет из себя электровакуумный диод состоящий из крупного цилиндрического анода, выполненного из меди, который сочетает в себе 10 секторов стенки, и они также изготовлены из меди.

В центре устройства расположен стержневой катод, с нитью внутри канала. Катод предназначен для эмиссии электродов. Для того, чтобы агрегат генерировал СВЧ-излучение, нужно создать магнитное поле в полости магнетрона. Для этого используют мощные кольцевые магниты, которые располагаются по торцам детали.

Для создания эмиссии, необходимо к аноду подать напряжение в четыре тысячи вольт, а к нити канала всего три.

Для съёма энергии, в строении устройства предусмотрены проволочные петли, которые подключены к катоду, а тот в свою очередь выведен в так называемую «излучательную антенну». С данного устройства вырабатываемое излучение уходит непосредственно в волновод, который и распределяет его по всей главной камере. Зачастую стандартная мощь данного элемента, который устанавливают в большинстве моделей микроволновок, составляет порядка 810 Вт.

Если для подогрева или приготовления пищи необходима меньшая мощность, то магнетрон попросту циклично включается и отключается.

В науке данное явление называют широтно-импульсной модуляцией. Для того, чтобы устройство выдало 400 Вт, а именно половину от своей выходной мощности в течении 20-секундного интервала, необходимо на 10 секунд обесточить магнетрон, а после чего подать электроэнергию на те же 10 секунд.

Устройство в процессе работы генерирует большое количество тепла, поэтому для его охлаждения, элемент устанавливают в пластинчатый радиатор, для того, чтобы он постоянно обдувался воздушными потоками, благодаря небольшому кулеру, встроенному в микроволновку. В случае перегрева, данный элемент конструкции может просто на просто выйти из строя, по этому его оснащают защитным устройством, а именно термопредохранителем.

Для того, чтобы обезопасить магнетрон и гриль, который устанавливают в некоторых моделях микроволновок, от перегрева, в конструкции предусмотрена установка термореле, или как их ещё называют термопредохранители. Они разделяются по способности выдерживать различное количество тепла, для того, чтобы узнать какой именно у Вас, необходимо найти на корпусе устройства наклейку с информацией или посмотреть в техническом паспорте устройства.

На самом деле устройство довольно просто в принципе понимания его работы. Корпус изделия изготовлен из алюминиевого сплава. Крепление устройства происходит при помощи фланцевого соединения, которое способно обеспечить плотное прилегание с тем участком, где непосредственно будут производиться замеры температур. Внутри корпуса располагается биметаллическая пластина, которую изготавливают с расчетом на сопротивление определенным температурам.

В случае превышения заданного порога, пластина попросту сжимается и тем самым приводит в действие толкатель, который предназначен для размыкания контактной группы. Подача электроэнергии прерывается и печь перестаёт функционировать. Постепенно остывая, пластина возвращает свою изначальную форму и заново замыкает контакты.

Кулер – это один из наиважнейших компонентов СВЧ печи, без него будет полноценного функционирования устройства. Благодаря нему осуществляются следующий функциональные задачи:

  • Охлаждение магнетрона, для обеспечения его исправной работы.
  • Охлаждение иных компонентов системы, которые также могу выделять тепло, таких как электронные схемы.
  • Некоторые модели микроволновок оборудованы функцией гриля и для охлаждения термореле устанавливают кулер.
  • Для создания избыточного давления в полости где размещают пищу. Благодаря чему происходит отвод воздуха и паров, которые удаляются через специализированные вентиляционные пути.

В микроволновых печах охлаждение осуществляется с помощью одного вентилятора, который распределяет воздух по камере при помощи специальных воздуховодных отверстий, которые направляют воздух на запчасти для их охлаждения.

Так как магнетрон излучает сильное электромагнитное излучение, которое может нанести вред человеческому организму и домашним питомцам, в устройстве применяют многоуровневую систему защиты.

Рабочая камера устройства покрывается эмалью для блокирования излучения, а сверху закрывается металлическим кожухом, который полностью пресекает его выход наружу.

Для защиты стеклянного окошка, в дверце устройства, применяют сетку с мелкими ячейками, которая изготовлена из стали, и она блокирует излучение до 2450 Гц, с волнами длиной до 12 см.

Дверца должна хорошо прилегать к корпусу и не иметь никаких зазоров. В случае, когда просвет между ними увеличивается, необходимо проверить петли и вернуть её в изначальное состояние.

Между ними могут образовываться постоянные электромагнитные волны, которые располагаются непосредственно в месте соприкасания дверцы и корпуса устройства, и имеет нулевое амплитудное значение, именно поэтому излучаемые волны не смогут распространится за пределы корпуса. Данный метод в науке был назван как «СВЧ дроссель».

Устройство защищено от включения с открытой камерой системой микропереключателей, которые контролируют и фиксируют положение дверцы в нём. Чаще всего в устройстве предусмотрено от трёх подобных переключателей:

  1. Выключающий магнетрон.
  2. Контролирующий лампочку подсветки.
  3. Переключатель контролирующий положение дверцы и информирующий блок управления о её положении.

Блок управления устройством

Командоаппарат устанавливаются в каждое устройство выпускаемое на данный момент, он обеспечивает выполнение двух функций:

  1. Поддержание заданной мощности устройства.
  2. Выключение устройства после выполнения заданной операции.

В старых моделях устройство выполнено из двух электромеханических переключателей, которые отвечали за вышеописанные функции. С течением времени технологии развивались и были придуманы блоки с электроуправлением. На данный момент в устройства устанавливают микропроцессоры, которые могут оснащается дополнительными программами для упрощения пользования, некоторыми функциями: автоматическая разморозка продуктов и приготовление определённых блюд, встроенные часы, индикаторы отображающие мощности, звуковые сигналы о завершении процесса.

Командный панель управления оснащается личным блоком питания, который подпитывает его автономном режиме, во время работы микроволновой печи.

Вывод

В данной статье мы рассмотрели принцип работы и устройство микроволновой печи, ознакомились с её внутренней составляющей и возможным применением устройства в домашнем пространстве. Несомненно, она сможет облегчить жизнь любого на кухне и сэкономит уйму времени.

Первым, кто обнаружил возможность сверхвысокочастотного излучения к нагреву продуктов, был инженер из США Перси Спенсер . Именно он и запатентовал микроволновку .

Судя из рассказов очевидцев, идея её создания пришла ему в голову, когда он стоял несколько часов возле магнетрона и обнаружил растаявшим у себя в кармане кусочек шоколада.

Устройство способно разогревать пищу без энергии тепла и этим больше походит на радиопередатчик, чем на привычную нам кухонную плиту. Главным действующим элементом являются СВЧ-микроволны – это одна из форм электромагнитной энергии , наподобие световых и радиомагнитных волн.

Со скоростью света они распространяются по направлению к предмету в виде сверхвысокочастотных волн, длина которых колеблется от 0,01 до 1 м.

СПРАВКА! СВЧ микроволны используются также в гражданской радиолокации, радионавигации, спутниковом телевидении, мобильной связи и т. д. Микроволны в естественной среде излучаются солнцем и измеряются определёнными приборами.

Устройство микроволновой печи

Как устроена микроволновая печь? Духовой шкаф с панелью управления, волновод, вращающаяся подставка, трансформатор, конденсатор и магнетрон – вот основные элементы построения микроволновой печи.

Схема работы микроволновки заключается в следующем: с панели управления электрический ток поступает в трансформатор, далее в конденсатор, где наращивается мощность и передаётся в магнетрон.

ВАЖНО! К нити накала подаётся высокое напряжение (порядка 3-4 КВт), чтобы его антенна могла излучать довольно сильные СВЧ волны.

Взаимодействующее с молекулами воды в еде электромагнитное поле частотой 2450 Мгц, преобразуется волноводом, содержащимся в любой микроволновке.

Термопредохранители или термореле служат для безопасности прибора и не допускают его перегрева.

Принцип действия предохранителя очень простой. В том месте, где необходимо контролировать температуру, крепится его алюминиевый корпус с помощью специального соединения из фланца. Таким образом, обеспечивается максимальный термоконтакт. Металлическая пластина, находящаяся внутри термореле, принципиально настроена на конкретную температуру.

Микроволновые печи также снабжены вентиляторами , которые засасывают воздух извне, и далее через воздуходув системой вентиляции распространяют его внутрь корпуса. Двигатель у вентиляторов представляет собой обычный однофазный асинхронный двигатель переменного тока.

ВАЖНО! Для избегания включения открытой микроволновки предусмотрена система из трёх микропереключателей . Один из них отключает магнетрон. Следующий включает подсвечивающую лампу. А третий предназначен для оповещения блока управления об открытии дверцы.

К основным функциям блока управления можно отнести:

  • регулирование мощности прибора;
  • автоматическое отключение по истечении запрограммированного срока.

Как работает микроволновая печь

Так как микроволны, которые производит печь, воздействуют именно на молекулы воды. Другими словами, всё что нужно – это содержание небольшого количества воды в пище, расположенной в камере.

Увеличение температуры еды в печи под действием микроволн напоминает процесс, когда согреваются руки, если мы сильно их растираем. Сходство заключается также в том, что, когда одна ладонь трётся о поверхность другой, тепло просачивается в мягкие ткани. По такому же принципу работают микроволны, а именно на небольшой поверхности (1–3 см), не проникая глубоко внутрь предмета.

Излучаемые микроволны соприкасаются с молекулами воды заставляя их двигаться всё быстрее и разогревать продукты. В капле воды находится миллионы молекул, и когда в них попадает микролуч, он проникает в пищу на глубину 2,5 см, заставляя их раскачиваться под действием электромагнитного поля. В процессе этого трения выходит тепло.

Таким образом, быстрее нагреваются продукты с высоким содержанием жидкости.

ВАЖНО! До сих пор учёные спорят насколько вредна микроволновка и как она влияет на качество продуктов. Однако Всемирная организация здравоохранения утверждает, что СВЧ-печи не оказывают вреда ни на человека , ни на потребляемую пищу.

Как работают дополнительные функции СВЧ

Практически все современные печи имеют режим гриля . Когда не только камера нагревается внутри, но и тепло подаётся с помощью специального тента — изогнутого металлического прибора, расположенного вверху камеры. Их называют ТЭНами — от «теплоэлектронагреватель».

В современных духовках дополнительно к режиму гриля есть режим конвекции . Когда камера эффективно продувается от ТЭНа гриля к пище. Система представляет собой циркулятор. Конвективная теплопередача, применительно к печи, — это передача тепла при помощи молекул воздуха. Использование вентилятора и называется обычно режимом конвекции.

Современные модели имеют ряд встроенных в компьютер рецептов и способов приготовления блюд.

Читайте также…

как выбрать свч-печь

История создания и принцип работы микроволновой печи? Как выбрать СВЧ печь?


В нашем современном мире, где каждый второй человек попросту не имеет свободного времени, микроволновая печь стала неотъемлемым бытовым прибором, экономящим наше время. Разогрев пищи на обычной плите отбирает в несколько раз больше времени, нежели обычная микроволновая печь. К тому же, огромный плюс — это удобные таймеры, которые оповестят Вас о том, что еда готова в необходимый момент времени, не вынуждая стоять Вас рядом, как в случае с кухонной плитой. Из-за такого существенного отличия возникают вопросы:

В чем разница? И как же это работает?

Микроволновая печь в разобранном виде будет представлять собой три главные составляющие всего процесса: трансформатор, волновод и магнетрон. Магнетрон — это вакуумное устройство, генерирующее высокочастотные волны, являющиеся основой, необходимой для работы микроволновой печи. Но для их генерации магнетрону не хватает стандартного напряжения в 220В, поэтому питается устройство посредством трансформатора. И, по скольку, такие процессы повлекут за собой высокие температуры и, как следствие, перегрев техники, в схему добавлен вентилятор, который осуществляет непрерывное охлаждение магнетрона. Волновод — это следующий «пункт» приема волн, который представляет собой канал с металлическими стенками, способными отражать излучение. После прохода через него волны отправляются в короб микроволновой печи предварительно пройдя через слюду. Слюда — это, практически, фильтр СВЧ печи, защищающий всю электронику от воздействия пара и жира, который неизбежно возникает во время использования микроволновки. Это довольно сложный физический принцип, который, конечно же, и был придуман физиком.

История создания микроволновой печи:

В 1942 году берет начало история создания принципа работы всех микроволновых печей. Принадлежит открытие американскому физику Перси Спенсеру. Именно он обнаружил, что микроволны обладают тепловым воздействиям. Правда, каким именно образом — доподлинно неизвестно. Существует два разных предположения, одно, из которых гласит о том, что во время работы с излучателем сверхвысокочастотных волн, как это бывает со всеми заработавшимися людьми, физик опрометчиво положил свой бутерброд на устройство. Позже, прервавшись на обеденный перерыв, Спенсер с удивлением обнаружил, что его бутерброд нагрелся. По другой же версии у физика в кармане была шоколадная плитка, которая растаяла в последствии работы все с тем же излучателем СВЧ волн. Спустя более трех лет после такого открытия, физик получил патент на использования микроволн для приготовления пищи. А через два года в военных столовых появились первые микроволновые печи. Конечно, первые СВЧ печи были не сильно похожи на современные модели микроволновых печей. Размер первой микроволновой печи достигал роста человека, вес равнялся около 340 кг., а цена за современную громадину доходила до нескольких тысяч долларов. Большого ажиотажа и спроса микроволновая печь не вызвала, что повлекло за собой последующую борьбу за её оптимизацию и эргономичность, чем и занимались всевозможные производители и инженеры последние полвека, благодаря чему на сегодняшний день мы имеем великое многообразие моделей СВЧ печей, от которого зачастую разбегаются глаза и возникает вопрос:

Как выбрать микроволновую печь?

Как и любую другую бытовую технику — по наиболее главным, присущим ей, критериям:

Объём:

  • Малый:19 литров и меньше. Рекомендуется для разморозки и подогрева пищи;
  • Средний: 20-25 литров. Удачный вариант для семьи из трех-четырех человек. Многие модели с таким объемом оснащены грилем, позволяющем приготовить блюда с хрустящей корочкой;
  • Большой: Для семьи от пяти человек и больше. Могут быть оснащены конвекцией и грилем;

Мощность:

Мощность является отнюдь немаловажным фактором. Чем выше мощность, тем быстрее Ваше блюдо будет готово. Так же показатели мощности прямо пропорционально зависят от объема камеры: чем больше объем — тем выше должна быть мощность. Но не стоит забывать об энергорасходе, который так же увеличивается с показателями мощности;

Покрытие:

От покрытия зависит не только внешний вид, а еще удобство использования и вкус пищи. Виды покрытий делятся:

  • эмалевое покрытие: распространенные вид, за счет того, что его довольно просто отмыть;
  • керамическое покрытие: ударопрочное, так же легко удалить жир и остатки пищи;
  • нержавеющая сталь: долговечность, имеет устойчивость к резким сменам температуры, поэтому такое покрытие часто встречается в печах с грилем и конвекцией. Более тяжело отмыть;

Эти параметры дают базу для того, чтобы будущий пользователь без труда составил свое мнение о том, какая именно CВЧ печь ему будет наиболее полезна еще до похода в магазин. Так же стоит обратить внимание на возможности СВЧ печи (гриль, конвекция) и режимы (защита от детей, автоматическая очистка или приготовление, и т. д.).

В нашем интернет-магазине Вы можете выбрать простые микроволновые печи соло.

Микроволновая печь презентация, доклад

Текст слайда:

ПРИНЦИП РАБОТЫ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ

В состав продуктов питания входят многие вещества: минеральные соли, жиры, сахар, вода. Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул, то есть таких, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом — отрицательный. Подобных молекул в пище предостаточно — это молекулы и жиров и сахаров, но главное, что диполем является молекула воды — самого распространенного в природе вещества.
Каждый кусочек овощей, мяса, рыбы, фруктов содержит миллионы дипольных молекул.
В отсутствие электрического поля молекулы расположены хаотично.
В электрическом поле они выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, «плюсом» в одну сторону, «минусом» в другую. Стоит полю поменять направление на противоположное, как молекулы тут же переворачиваются на 1800. Частота микроволн 2450 МГц. За один период волны поле меняет свое направление дважды: был «плюс», стал «минус», и снова вернулся исходный «плюс». Значит, поле, в котором находятся наши молекулы, меняет полярность 4 900 000 000 раз в секунду! Под действием микроволнового излучения молекулы кувыркаются с бешеной частотой и в буквальном смысле трутся одна о другую при переворотах. Выделяющееся при этом тепло и служит причиной разогрева пищи.
Продукты нагреваются под действием микроволн примерно так же, как нагреваются наши ладони, когда мы быстро трем их друг о друга. Сходство состоит и еще в одном: когда мы трем кожу одной руки о кожу другой, тепло проникает вглубь мышечной ткани. Так и микроволны: они работают только в относительно небольшом поверхностном слое пищи, не проникая внутрь глубже, чем на 1-3 см. Поэтому нагрев продуктов происходит за счет двух физических механизмов — прогрева микроволнами поверхностного слоя и последующего проникновения тепла в глубину продукта за счет теплопроводности.
Отсюда сразу следует рекомендация: если нужно приготовить в микроволновке, например, большой кусок мяса, лучше не включать печь на полную мощность, а работать на средней мощности, но зато увеличить время пребывания куска в печи. Тогда тепло из наружного слоя успеет проникнуть вглубь мяса и хорошо пропечет внутреннюю часть куска, а снаружи кусок не подгорит.

Как убивает микроволновка?boeffblog.ru | boeffblog.ru

Каждый из уважающих себя физиков должен хоть раз рассказать про микроволновку. 

Поэтому не буду нарушать традицию.

Это “опасное” изобретение есть практически у каждого, и счастливые обладатели сего блага цивилизации хоть раз, но задумывались: “А как оно на нас влияет?” 

 Зайдя в интернет, можно найти много противоречивой информации от “известных ученых из Англии”, которые провели ряд исследований и обнаружили …

Так какие же виды опасности может таить микроволновка (СВЧ печь)?

1. Вред микроволнового излучения, которое лежит в основе работы бытового прибора;

2. Вредное воздействие на разогреваемую еду.

Но прежде, давайте определимся, излучение бывает двух видов: радиоактивное и нерадиоактивное.

СВЧ печь создает нерадиоактивное излучение, которое также может наносить вред организму! По стандарту плотность излучения на расстоянии 0.5 м от печи не должно превышать 5мВт/см2. Во время тестов, проведенных на большом количестве старых и новых микроволновок, результат составил менее 1% от максимально допустимой плотности излучения.

Таким образом, микроволновки устроены так, что все вредное излучение остается внутри камеры и не выходит наружу (металлические стенки и металлические нити на стекле дверцы). Однако этот принцип работает только в условиях полностью исправной микроволновки без дефектов корпуса. Тонким моментом является щель дверцы – лучше в нее не смотреть

Воздействие на еду

Т.к. излучение переменное, да ещё высокой частоты, то дипольные молекулы воды в еде периодически (очень быстро) меняют свое направление. Молекулы сдвигаются, раскачиваются, сталкиваются, ударяются друг о друга, передавая энергию соседним молекулам. Это вызывает выделение большого количества тепла.
Соответственно СВЧ печь не влияет на состав продуктов, а лишь раскачивает молекулы воды 

Интересные факты:

1) Военные инженеры во время разработок радаров для определения скоростных характеристик, случайно обнаружили, что под действием микроволн растаяла конфета. Затем они решили нагреть кукурузу и получили первый попкорн под действием микроволн. В следующем эксперименте было яйцо, которое взорвалось прямо перед лицом одного из экспериментаторов.

2) Ученые на протяжении 17 лет принимали радиосигналы из космоса, написали кучу научных работ по этим явлениям. Но на самом деле источником сигналов оказалась микроволновка. Сигналы появлялись в тот момент, когда радиотелескоп был направлен в сторону микроволновки, дверца которой открывалась до завершения ее работы.

принцип работы и устройство :: SYL.ru

Микроволновая печь – один из незаменимых приборов на кухне, без которого сегодня домохозяйкам приходится сложно. Все прекрасно знают, как ею пользоваться: ставите блюдо, нажимаете 1-2 кнопки и ждете 2-3 минуты, после чего остается достать уже разогретую пищу. Однако мало кто понимает принцип работы микроволновки, то есть то, как работают основные ее элементы. Попробуем разобраться в этом вопросе.

Принцип работы микроволновки

Все СВЧ-печи работают по одному принципу, и в роли основного элемента выступает магнетрон – специальное устройство, способное излучать волны малой длины и частотой 2450 МГц. В современных приборах его мощность составляет 700-1000 Вт. Отметим, что при работе он сильно нагревается, поэтому возле него устанавливают вентилятор, который выполняет сразу несколько функций: в первую очередь, он отводит тепло от магнетрона, во вторую — обеспечивает циркуляцию воздуха в камере микроволновой печи. В свою очередь, это обеспечивает равномерный разогрев продуктов.

Собственно, на этом и основан весь принцип работы микроволновки: магнетрон подает короткие волны с высокой частотой, которые воздействуют на пищу и разогревают ее. Конечно, подобное объяснение является примитивным, но и оно дает возможность понять суть процесса.

Более подробное объяснение

Микроволны, излучаемые магнетроном, проходят в камеру печи через специальный волновод – канал с металлическими стенками, отражающими магнитное излучение. После того как эти волны попадают в камеру, они воздействуют на пищу, а точнее – на молекулы воды, которые содержатся в любом продукте питания. В результате диполи (молекулы) под действием микроволн начинают быстро перемещаться, тереться друг о друга, что способствует выделению тепловой энергии. Так и происходит нагрев еды.

Особенность микроволн заключается в том, что они могут проникать вглубь до 3 сантиметров. Остальной объем продукта нагревается от верхнего слоя. Такой принцип работы магнетрона в микроволновке объясняет, почему после разогрева еда может быть горячей сверху и одновременно холодной внутри. Вглубь тепло проникает из-за естественной теплопроводности.

Если вы использовали подобный прибор ранее, то не могли не заметить, что в процессе разогрева он вращается. Это необходимо для того, чтобы микроволны попадали на все участки разогреваемых продуктов.

Защита от микроволн

Учитывая принцип работы микроволновки, логично задуматься о вреде ее для здоровья человека. Безусловно, излучаемые магнетроном микроволны являются вредными для человека. Однако после открытия дверцы магнетрон прекращает свою работу, поэтому человек физически не может ощутить на себе их влияние. А чтобы они не выходили за пределы камеры для разогрева, предусмотрена специальная защита. Все ее стенки выполнены из металла, который отражает волны, и те не могут покинуть пределы прибора. Что касается стеклянной дверцы (она просто обязана быть, чтобы пользователь мог видеть процесс разогрева или приготовления), то она покрыта специальной сеткой, отражающей микроволны. Если эту сетку убрать, то волны могут покидать пространство камеры, и это может реально навредить человеку. Недопустимо использовать СВЧ-печь, если есть повреждение, например, уплотнителя дверцы или ее сетки.

Кстати, учитывая тот факт, что металл отражает микроволны, металлическую посуду использовать недопустимо.

Конструкция устройства

Все СВЧ-печи работают одинаково, следовательно, они имеют один и тот же состав деталей. В частности, можно выделить следующие конструктивные элементы:

  1. Магнетрон – основной агрегат, который является источником микроволн.
  2. Камера с вращающимся подиумом и металлическими стенками, отражающими радиоволны.
  3. Трансформатор для повышения напряжения.
  4. Дверца с защитной сеткой и прозрачным стеклом.
  5. Коммуникации и схема управления.
  6. Волновод.
  7. Вентилятор для охлаждения магнетрона.

Все эти элементы принимают то или иное участие в работе печи.

Работа магнетрона

Как уже было сказано, магнетрон – это сердце СВЧ-печи. Он представляет собой электровакуумный диод, выполненный из большого анода цилиндрической формы. Сам анод является медным, он сочетает в себе 10 секторов медной стенки.

В центре устройства находится стержневой катод, внутри канала которого расположена нить. Он предназначается для эмиссии электронов. Чтобы устройство генерировало микроволны, нужно создать в полости магнитное поле. Для этого применяются кольцевые магниты высокой мощности – они находятся по торцам детали. А для создания эмиссии к аноду подают напряжение, равное четырем тысячам вольт. Для достижения такого напряжения вступает в дело трансформатор в микроволновке. Принцип работы любой модели предполагает его наличие.

Также внутри прибора есть проволочные петли, которые подключаются к катоду, а тот к излучательной антенне. Именно с этого элемента микроволны попадают непосредственно в сам волновод, откуда они выходят и попадают в камеру с пищей.

Контроль мощности

Если для готовки еды требуется меньше мощности, то магнетрон может циклически включаться или отключаться. В науке подобная технология называется широтно-импульсной модуляцией.

Для того чтобы прибор мощностью 400 Вт выдал её половину в течение 20 секунд, то его активируют на 10 секунд, после чего отключают питание на те же 10 секунд. Конечно, все это происходит на полной автоматизации.

Охлаждение магнетрона

Отметим, что при работе прибор выделяет большое количество теплоты, следовательно, его нужно охлаждать. Для этого само устройство устанавливают в пластинчатый радиатор, а рядом располагают кулер. Он обдувает радиатор и отводит тепло от магнетрона. Если вентилятор не будет работать, то устройство может просто перегреться в процессе работы и банально выйти из строя. Но чтобы этого не произошло, его дополнительно комплектуют специальным термопредохранителем – защитным устройством.

Назначение предохранителя

Для того чтобы гриль и магнетрон не перегревались, в некоторых моделях устанавливают специальные термопредохранители (термореле). Они могут быть разными. В частности, основное отличие заключается в количестве тепла, которое они способны выдерживать.

Это устройство достаточно простое в плане своей работы. Оно выполнено из алюминиевого сплава, крепится при помощи фланцевого соединения, обеспечивающего надежный контакт с тем участком, на котором производится замер температуры. Внутри корпуса установлена биметаллическая пластина, которая может сопротивляться определенной температуре. И если значение температуры выходит за определенную границу, то пластина сжимается и активирует толкатель, и он размыкает цепь контактной группы. Подача электричества на агрегат после этого прекращается, магнетрон отключается и постепенно остывает, пластина возвращается в свое исходное положение по мере остывания магнетрона. Через определенное время контакты снова замыкаются.

Вот такой простой принцип работы микроволновки, в частности предохранителя от перегрева. Отметим, что в дешевых моделях этот элемент может отсутствовать, так как он совершенно не нужен для нормального функционирования устройства. Это лишь элемент защиты, повышающий надежность и срок службы печи, не более того.

Роль кулера

Говоря о том, как работает микроволновка, принцип работы необходимо объяснять с учетом всех конструктивных элементов, которые в ней могут применяться. Кулер – один из них. Безусловно, это важный компонент системы, без которого устройство и работа микроволновки не будут полноценными.

Его задачаи:

  1. Охлаждение магнетрона. Это самая важная задача, без которой магнетрон сгорел бы в первый же день использования печи.
  2. Охлаждение других компонентов, которые выделяют тепло при работе. В частности, речь идет о микросхемах.
  3. В моделях, где есть гриль, кулер производит охлаждение термореле.
  4. Создание избыточного давления в камере, где находится еда. Из-за этого пары и воздух выводятся через вентиляционные пути.

Чаще всего для выполнения всех этих функций достаточно всего одного вентилятора. Благодаря наличию в камере воздуховодных отверстий сам воздух распространяется равномерно.

Устройство камеры

В принципе, физика работы микроволновки сложной не является, ведь еще со школы известно, что сильное электромагнитное излучение опасно для человека. Именно оно исходит от магнетрона и поступает в камеру с пищей, поэтому в этом устройстве необходима сильная многоуровневая система защиты.

Вся рабочая камера внутри покрывается эмалью, что блокирует электромагнитное излучение. Сверху находится металлический кожух, препятствующий проникновению волн в помещение. А для защиты стеклянной дверцы предусматривается стальная сетка с мелкими ячейками – она блокирует излучение частотой до 2450 Гц и длиной волн до 12 см.

Отметим, что дверца – это самое слабое место, через которое микроволны могут просочиться, поэтому она должна максимально прочно прилегать к корпусу и не иметь зазоров. Если будет щель, то эксплуатация прибора запрещается. В этом случае необходимо поправить петли дверцы и вернуть ее в исходное положение.

К тому же алгоритм работы микроволновки предусматривает использование специального защитного устройства от включения с открытой дверцей. Подобная система может быть реализована по-разному, чаще всего используются микропереключатели, контролирующие положение дверцы. Эти переключатели могут выключать магнетрон, передавать информацию о положении дверцы на блок управления.

Панель управления

Она есть на любой модели. В старых устройствах панель управления представлена в виде всего лишь двух (или даже одного) механических переключателей. Одним задается режим работы (разогрев, размораживание и т. д.), другим время. Схема примитивная, но рабочая и простая.

Однако современные модели оснащаются большой сенсорной панелью. Такие панели управления предоставляют пользователю большой функционал и даже возможность программировать режим. Например, можно задать определенное время старта разогрева пищи, длительность процесса, можно даже указать еду или блюда, которые будут разогреваться. И хотя кажется, что такие приборы являются более совершенными, в техническом плане отличий мало. Электронная панель управления не меняет то, как работает микроволновка.

Блок управления

Командоаппарат есть в каждом устройстве (не только в СВЧ-печах), где в определенный момент должно быть выполнено то или иное действие. Благодаря ему обеспечиваются разные функции. В частности, прибор с его помощью может поддерживать заданную температуру, включать или отключать печь после заданной операции.

В более старых СВЧ-печах это устройство представлено в виде двух электромеханических переключателей – они и отвечают за описанные выше функции и играют важную роль в общем устройстве микроволновки. Конечно, со временем электроника развивалась, и в результате появились полностью электронные блоки управления. Сейчас в СВЧ-печах (и не только в них) применяются микропроцессоры и специальные программы, в соответствии с которыми прибор может выполнять ту или иную функцию:

  1. Встроенные часы.
  2. Размораживание пищи.
  3. Подача звукового сигнала о завершении процесса размораживания, приготовления или разогрева еды.

Заключение

Теперь вы более точно понимаете, как работает микроволновка. Принцип работы данного устройства относительно прост. Он основывается на элементарных законах физики.

Закрепим изученное: магнетрон (основной элемент СВЧ-печи) излучает очень короткие радиоволны с высокой частотой. Они воздействуют на молекулы воды, из-за чего те начинают активно двигаться. Этот процесс сопровождается выделением теплоты. Учитывая тот факт, что волны проникают неглубоко в пищу, нагревается только поверхность продуктов, а далее за счет естественной теплопроводности тепло переходит вглубь.

Это и есть основной принцип работы микроволновки. Устройство и основные элементы мы также рассмотрели в данной статье. Все они являются классическими и используются в абсолютно всех моделях от любых производителей. На данный момент описанная выше рабочая схема является единственной, хотя разные производители могут использовать отличающиеся по каким-либо параметрам модули. К примеру, в одной модели может быть использован более мощный магнетрон, который сможет разогреть еду гораздо быстрее. В других компактных моделях этот элемент может иметь низкую мощность, что позволяет создать прибор небольших размеров. Подобных отличий сотни, но принцип работы от этого не меняется совершенно. Конечно, более сильный магнетрон определяет то, сколько работает микроволновка по времени для разогрева пищи одного объема. Поэтому, если не любите ждать, то лучше выбирать модель помощнее.

На этом все. Мы полностью разобрали устройство этого предмета бытовой техники и ответили на большинство вопросов, с ним связанных.

Что такое микроволновая печь и как она работает?

Микроволновая печь и она работает

Микроволновые печи сейчас очень распространены на наших кухнях. Мы готовим или разогреваем пищу с невероятной скоростью благодаря электромагнитному излучению и электричеству. Но иногда мы действительно задаемся вопросом, как работает микроволновая печь? Здесь мы объяснили принцип работы микроволновой печи.

Микроволновая печь

Краткая история микроволновой печи.

Американский инженер Перси Спенсер изобрел микроволновую печь во время Второй мировой войны.Собственно, настоящая заслуга в разработке резонаторного магнетрона в Великобритании. Полостной магнетрон излучает волны малой длины. Эти длины волн идеально подходят для использования в микроволновой печи. Однако эти агрегаты были огромными и не подходили для домашнего использования.

Кроме того, Sharp Corporation представила первую коммерческую микроволновую печь в 1970 году. Эти микроволновые печи были небольшими и их можно было легко разместить в домашних условиях. Кроме того, стоимость этих микроволновых печей была низкой по сравнению с предыдущими версиями.С тех пор микроволновая печь стала частью каждой кухни по всему миру.

Как работает микроволновая печь?

Прежде всего, микроволновые печи нагревают пищу изнутри, пропуская через нее электромагнитное излучение. Источником электромагнитного излучения является магнетрон внутри микроволновой печи. Эти излучения являются неионизирующими излучениями. Кроме того, частота микроволн выше, чем у радиоволн, но ниже, чем у инфракрасного света.

Магнетрон забирает электричество из электросети и преобразует его в микроволны с частотой выше радиоволн.Затем этот магнетрон направляет эти волны по волноводу.

Кроме того, пища внутри микроволновой печи непрерывно вращается круговыми движениями. Таким образом, обеспечивается равномерное нагревание блюд. Микроволны внутри металлического отделения духовки колеблются в разных направлениях. Отражающие поверхности внутри духовки заставляют их колебаться в разных направлениях. Во время этого движения через пищу проходят волны.

Волны, проходя сквозь пищу, вызывают колебания молекул в ней.По мере того, как через молекулы проходит все больше и больше волн, они начинают очень быстро вибрировать и выделять тепло. Таким образом, эти волны передают энергию пище, делая ее горячей.

Кроме того, микроволны нагревают молекулы воды быстрее, чем любые другие молекулы. Таким образом, пища с более высоким содержанием воды нагревается быстрее, если сравнивать ее с твердой или полутвердой пищей.

Микроволны не проникают глубоко внутрь пищи. Внутри пища обычно готовится за счет кондукции.Это означает, что вам нужно подождать, пока температура внутри продукта не достигнет температуры приготовления за счет теплопроводности, а не микроволн. Мы должны помнить об этом. В противном случае пища внутри останется сырой, а внешний слой будет выглядеть готовым.

Безопасность и микроволновые печи

В микроволновой печи приняты меры безопасности, чтобы микроволны не выходили за пределы микроволновой печи. Отверстия в стене микроволновой печи не будут пропускать волны наружу, потому что волны большие и не выходят наружу.Еще одна мера безопасности — автоматическое отключение магнетрона при случайном или преднамеренном открытии двери. Таким образом, он быстро перестает производить микроволны.

Кроме того, волны каким-либо образом не выходят наружу, они не повреждают ткани человека. По мере того, как волны выходят за пределы духовки, уровни энергии волн падают с расстоянием. Следовательно, у них недостаточно энергии, чтобы нанести вред человеческим тканям, когда выходят волны. Но вам следует заменить или отремонтировать микроволновую печь, если вы обнаружите, что она течет наружу, чтобы быть более безопасной.

Скорость и эффективность.

Микроволновая печь нагревает пищу быстрее, и это ее самое большое преимущество. Вы также думаете, что это будет более эффективно, так как на приготовление еды потребуется меньше времени. К сожалению, это не так. Микроволновая печь требует много электроэнергии, поскольку сам магнетрон не так эффективен, когда дело доходит до преобразования в микроволны.

Кроме того, вам потребуется дополнительный двигатель, чтобы вращать продукты внутри круговыми движениями.Вам также необходимо охладить магнетрон. Магнетрон нагревается довольно быстро, и для его охлаждения может потребоваться дополнительный вентилятор. Все это дополнение почти приближается к эффективности традиционной духовки. Так что особой разницы в эффективности нет. Но да, вы можете приготовить или разогреть пищу в микроволновой печи быстрее, чем в традиционной духовке.

Итак, микроволновая печь изменила способ приготовления пищи. Это также открыло больше возможностей в индустрии упаковки для пищевых продуктов.Теперь вы можете приготовить вкусную еду на столе за считанные минуты.

Часы работы СВЧ:

Читайте дальше: Что такое беспроводная зарядка? >>

Appliance Science: вкусная физика микроволновых печей

Колин Уэст Макдональд / CNET

С тех пор, как люди впервые бросили кусок мяса мамонта в огонь и им понравился результат, мы искали новые способы приготовления пищи.Одна из последних разработок в этой гонке за вкусом — микроволновая печь, которая использует микроволновое излучение для нагрева и приготовления пищи.

Поскольку она потребляет меньше энергии и работает намного быстрее, чем газовая или электрическая духовка, микроволновая печь нашла применение в большинстве домов. Фактически считается, что к началу 21 века в более чем 90 процентах домов в США были микроволновые печи. Это неплохой прогресс для устройства, случайно изобретенного 55 лет назад.

Оригинальный патент на микроволновую печь, поданный в 1945 году.Google Patents

Микроволновая печь возникла в результате радиолокационных исследований до и во время Второй мировой войны. В рамках этого исследования инженеры Raytheon в США построили большой магнетрон — устройство, генерирующее микроволны. Проходя мимо испытываемого магнетрона, эксцентричный инженер по имени Перси Спенсер заметил, что радиация расплавила его шоколадный батончик. Заинтригованный, он использовал это устройство, чтобы приготовить попкорн и яйцо. Во время первого (но ни в коем случае не последнего) несчастного случая при приготовлении пищи в микроволновой печи яйцо взорвалось, и любознательный коллега окатился яйцом и кипятком.Не испугавшись, Спенсер прикрепил магнетрон к металлической коробке, и родилась первая микроволновая печь. Устройство было запатентовано в 1945 году Спенсером для Raytheon Corporation.

Волны и микроволны

Секрет микроволн кроется в микроволнах. Как следует из названия, в этих устройствах используется микроволновое излучение с частотой около 2,4 ГГц и длиной волны около 4 дюймов (10,16 см). Созданные в устройстве под названием магнетрон, эти электромагнитные волны возбуждают воду.Когда микроволновая печь поражает молекулу воды, молекула поглощает ее. Это волнение означает, что он движется быстрее, а вода нагревается. А горячая вода в пище означает по мере распространения тепла горячую пищу. Вот почему микроволновые печи так хороши для повторного нагрева пищи: вместо того, чтобы нагревать пищу снаружи, как в обычной духовке, они нагревают воду внутри пищи, поэтому она нагревается быстрее и равномернее. Микроволны также проникают в пищу, эффективно нагревая ее изнутри.

Конечно, вы не хотите, чтобы вещи вне духовки нагревались, поэтому они сделаны из металла.Эта металлическая клетка удерживает микроволны внутри духовки: они отскакивают от стены к стене, пока не наткнутся на что-то, что может их поглотить.

Колин Уэст Макдональд / CNET

«Но погоди!» Я слышу, как ты плачешь. «А как насчет двери? Она сделана из стекла, сквозь которое я могу видеть! Означает ли это, что каждый раз, когда я смотрю сквозь нее, мои глаза кипятятся?»

К счастью, ответ отрицательный.Если вы присмотритесь, вы увидите сетку проводов внутри прозрачной стеклянной двери. Они прикреплены к металлическим стенкам духовки и блокируют проникновение микроволн. Это одна из странных особенностей излучения: если отверстие меньше длины волны излучения, большая его часть не пройдет через отверстие. Таким образом, для микроволн эта сетка проводов выглядит как сплошная стена, и большая ее часть продолжает подпрыгивать внутри духовки, пока не наткнется на возбудимую молекулу воды. По той же причине телевизионные антенны для телевещания, сделанные из сеток из проволоки, работают: сетка выглядит как сплошная поверхность для излучения.

Это также причина того, почему микроволны построены так, что они не будут работать, когда дверь открыта, и почему с этим можно возиться с ОЧЕНЬ ПЛОХАЯ ИДЕЯ . Точно так же со всеми трюками, которые вы видите на YouTube, о помещении компакт-дисков или металлических предметов в микроволновую печь. Готовить металлические предметы в микроволновой печи — это ДРУГАЯ ОЧЕНЬ ПЛОХАЯ ИДЕЯ , потому что микроволновая печь может индуцировать электрический ток в металле. Этот ток должен куда-то идти, и самый простой путь между кусочками металла иногда проходит по воздуху (например, между зубцами вилки).Это создает плазму ионизированного газа, которая может вызвать пожар.

Причина, по которой вы получаете странно красивый эффект при микроволновке компакт-диска, заключается в том, что излучение индуцирует ток в металле, а небольшие отверстия, в которых хранятся данные, достаточно широки, чтобы создать сильный электрический ток, который дугой попадает в металл. разрыв, плавление металла и пластикового покрытия. По мере того как металлическая пленка, на которой хранятся данные на компакт-диске, плавится, дуга перемещается по дорожке данных компакт-диска. Но, повторюсь, НЕ ПЫТАЙТЕСЬ ЭТО ДОМА, ПРОСТО ПОСМОТРЕТЬ НА YOUTUBE .

Сами микроволны создаются внутри магнетрона. Обычно вы можете найти это в своей микроволновой печи, ища пластиковую панель внутри камеры для приготовления пищи. Эта панель закрывает выход магнетрона, откуда приходят микроволны. Магнетрон генерирует микроволновое излучение, отскакивая электроны внутри заполненной вакуумом полости, которая подвергается воздействию сильного магнитного поля. Это магнитное поле заставляет эти электроны вращаться внутри полости, поглощая энергию.В конце концов, эта энергия высвобождается в виде микроволн. Это микроволновое излучение затем собирается и направляется в камеру микроволновой печи с помощью устройства, называемого волноводом.

В некоторых печах также есть вращающийся металлический вентилятор (называемый мешалкой), который распределяет микроволновый луч, делая его более случайным. Для этого процесса генерации микроволн требуется очень высокое напряжение, обычно превышающее тысячу вольт (1 киловольт). И это еще одна причина, по которой вам не следует связываться с микроволновыми печами, так как это напряжение может легко вас убить.* Это не поэтому называется киловольт, но это удобное напоминание о том, почему не следует разбирать микроволновые печи.

Колин Уэст Макдональд / CNET

Как только микроволны попадают в камеру для приготовления пищи, они подпрыгивают, пока не попадают во что-то, что может их поглотить, например, на молекулу воды. Подобно волнам в ванне, это отражение дает пики (с большим количеством микроволн) и впадины с небольшим количеством микроволн, которые ученые называют стоячей волной.Вот почему в вашей микроволновой печи есть вращающаяся тарелка, так как это вращение гарантирует, что никакая еда не будет лежать в корыте на этом шаблоне и не будет нагрета.

Вот почему вам нужно быть осторожным как с едой, так и с посудой, которую вы используете в микроволновой печи. Если в пище нет воды, она не будет поглощать микроволны и не нагреется. Многие старые тарелки и другая посуда могут содержать воду или другие материалы, поглощающие микроволны, а это значит, что в конечном итоге вы будете нагревать блюдо, а не пищу.То же самое касается треснувшей или поврежденной посуды, где вода может попасть в трещину и быстро расшириться при нагревании, разбивая посуду. В обоих случаях результат может быть взрывоопасным, поэтому используйте только посуду, помеченную как безопасную для микроволновой печи.

Wi-Fi — тоже микроволновая печь

Одна вещь, которую вы могли заметить, это то, что частота микроволн 2,4 ГГц, используемых в микроволновых печах, звучит знакомо. Вы были бы правы: это та же частота, что и у беспроводных маршрутизаторов 802.11g или n, которые вы используете у себя дома или в офисе.Ваши устройства Wi-Fi используют ту же частоту, но при гораздо меньшей мощности: в то время как обычная микроволновая печь может генерировать несколько сотен ватт микроволнового излучения, ваши устройства Wi-Fi излучают всего несколько милливатт излучения. Для приготовления суши этого недостаточно.

Это действительно объясняет, почему ваши устройства Wi-Fi иногда перестают работать, когда кто-то готовит попкорн; Хотя большая часть микроволнового излучения задерживается духовкой, небольшая часть уходит и может подавить сигнал Wi-Fi. Новые устройства Wi-Fi, использующие 802.Стандарты 11ac не имеют этой проблемы, поскольку они отправляют и получают данные на более высокой частоте 5 ГГц.

Будущее микроволн

СВЧ-нагрев остается наиболее эффективным способом разогрева пищи, и в настоящее время нет ничего, что могло бы бросить этому вызов. Основной механизм микроволн не сильно изменился за последние 40 лет, с момента разработки резонаторного магнетрона в 1960-х годах. Произошло то, что микроволновые печи стали дешевле и дешевле благодаря повышению эффективности производства.

Самая дешевая микроволновая печь, которую я смог найти в продаже, на момент написания статьи стоила менее 50 долларов. Таким образом, микроволновые печи, вероятно, останутся основой современной кухни на долгие годы. * Педанты среди вас могут указать, что высокое напряжение вас не убьет, а большой ток убьет. Как говорил мой учитель физики: «Это вольты трясутся, а мельницы убивают», потому что высокое напряжение не убьет вас, а небольшая сила тока (в миллиамперном диапазоне) через сердце в течение нескольких секунд. достаточно, чтобы остановить ваше сердце и убить вас.В любом случае, не связывайтесь с большим напряжением.

Принцип работы и физика микроволновых печей, лежащих в основе ее работы

В этом посте мы кратко обсудим науку, лежащую в основе принципа работы микроволновой печи. Это чудесное изобретение каким-то образом нагревает только мягкие части пищи и оставляет неорганические и твердые материалы, такие как керамика и поверхности костей, примерно при одинаковой температуре.Действительно, изящный трюк, но как его реализовать? Посмотрим, как работают микроволновые печи.

Как работают микроволновые печи?

  • Микроволновые печи используют свойство молекул воды, называемое биполярностью . Молекулы воды считаются биполярными, потому что каждая молекула имеет положительный и отрицательный конец. Другими словами, больше электронов в этих молекулах находится на одном конце молекулы, чем на другом.
  • Поскольку микроволны представляют собой высокочастотную форму электромагнитного излучения , они создают электрическое поле, которое меняет полярность миллиарды раз в секунду.
  • Когда это электрическое поле проходит через биполярную молекулу, положительная сторона молекулы испытывает силу в одном направлении, а отрицательная сторона молекулы толкается или тянется в другом направлении.
  • Когда поле меняет полярность, эти силы меняются на противоположные. Вместо того, чтобы разрываться, молекулы вращаются и выстраиваются в линию с электрическим полем.
  • Когда биполярные молекулы вращаются, они трутся друг о друга, вызывая трение .
  • Это трение, в свою очередь, увеличивает внутреннюю энергию пищи.
  • Таким образом, энергия передается пище за счет излучения (микроволн), в отличие от теплопроводности от горячего воздуха, как в обычной духовке.

Произведено энергии

В зависимости от мощности и конструкции микроволновой печи это вращательное движение может генерировать до 3 Дж внутренней энергии каждую секунду в 1 г воды. При такой скорости микроволновая печь наивысшей мощности может вскипятить чашку (250 мл) воды за 2 минуты, используя примерно 0%.033 кВт • ч электроэнергии.

Преимущества микроволновой печи

  • Такие предметы, как сухие тарелки и воздух в духовке, не подвержены влиянию флуктуирующего электрического поля, поскольку они не поляризованы.
  • Поскольку энергия не расходуется на нагревание этих неполярных предметов, микроволновая печь готовит пищу быстрее и эффективнее, чем другие печи.

[1910.05217] Принцип работы и демонстрация микроволнового мультиплексирования для экспериментальных микрокалориметров HOLMES

[Отправлено 11 октября 2019 г.]

Авторы: Д.Т. Беккер, Д.А. Беннетт, М. Биазотти, М. Боргези, В. Чериале, М. Де Жероне, М. Фаверзани, Э. Ферри, Дж. У. Фаулер, Дж. Галуччи, Дж. Д. Гард, А. Джачеро, Дж. П. Хейс-Веле, Дж. Hilton, J.A.B Mates, A. Nucciotti, A. Orlando, G. Pessina, A. Puiu, C.D. Рейнтсема, Д. Шмидт, Д.С.Светц, Дж. Уллом, Л. Р. Вейл Скачать PDF
Аннотация: Определение массы нейтрино — открытый вопрос в современных частицах. физика и астрофизика. Прямое измерение массы — единственное экспериментальный инструмент, не связанный с теорией, способный исследовать такую ​​величину.2 $. Чтобы получить большую необходимую статистику, сохранение минимального вклада наложений, 1024 края перехода будут использоваться датчики (ДЭС) с высоким разрешением по энергии и времени. Решетки микрокалориметров и болометров на основе датчика края перехода с тысячи пикселей находятся в разработке для нескольких космических и наземные приложения, включая астрофизику, ядерную и физическую физика и материаловедение. Общая необходимая задача — разработать практические методы мультиплексирования для упрощения криогеники и системы считывания.Несмотря на различные варианты мультиплексирования, которые были успешными, необходимы новые подходы для масштабирования до большее количество пикселей и более быстрые датчики, как требуется для HOLMES, также уменьшая стоимость и сложность считывания. Совершенно новая техника, которая отвечает всем эти требования основаны на сверхпроводящих СВЧ резонаторах, связанных с радиочастотные сверхпроводящие квантовые интерференционные устройства, в которых изменения входного тока TES связаны с изменением фазы СВЧ-сигнал.В этой работе мы познакомим вас с основами этой техники, проектирование и разработка первой двухканальной системы считывания и ее выступления с первыми детекторами TES, специально разработанными для HOLMES. В В последней части мы объясняем, как расширить масштаб этого подхода до 1024 пикселей.

История отправки

От: Andrea Giachero Dr [просмотреть электронную почту]
[v1] Пт, 11 окт 2019 14:37:02 UTC (3,929 КБ)

Каков принцип работы микроволновой печи? — MVOrganizing

Каков принцип работы микроволновой печи?

Микроволновая печь использует микроволны, которые в основном являются радиоволнами, для приготовления пищи.Обычно используемая частота составляет примерно 2500 МГц (2,5 ГГц). Радиоволны в этом диапазоне частот поглощаются водой, жирами и сахарами. При всасывании они превращаются непосредственно в тепло.

По какому принципу разогревают продукты в микроволновой печи?

Микроволновая печь (обычно называемая микроволновой печью) — это электрическая печь, которая нагревает и готовит пищу, подвергая ее воздействию электромагнитного излучения в диапазоне частот микроволн. Это заставляет полярные молекулы в пище вращаться и производить тепловую энергию в процессе, известном как диэлектрический нагрев.

На каком безопасном расстоянии находится микроволновая печь?

1,5 метра

Вредна ли еда, приготовленная в микроволновке?

Микроволны — это безопасный, эффективный и очень удобный метод приготовления. Нет никаких доказательств того, что они причиняют вред — и есть некоторые свидетельства того, что они даже лучше, чем другие методы приготовления, в сохранении питательных веществ и предотвращении образования вредных соединений….

Безопасно ли готовить пищу в микроволновой печи без крышки?

Влажное тепло, создаваемое при приготовлении пищи на пару или вентилировании с не слишком плотной крышкой, также помогает уничтожить вредные бактерии.Хотя при разогреве в микроволновой печи всегда полезно накрывать пищу крышкой (иначе график уборки будет чрезмерным), разогревать пищу в герметичной посуде в микроволновой печи нельзя….

Убивают ли микроволны бактерии?

Микроволновые печи значительно экономят время и убивают бактерии в продуктах питания при нагревании до безопасной внутренней температуры. Даже микроволновые печи, оборудованные вращающимся подносом, могут готовить неравномерно и оставлять холодные места в продуктах питания, где могут выжить вредные бактерии.

Дважды готовить пищу в микроволновой печи — это плохо?

В идеале, мы все должны есть пищу сразу после ее приготовления.Это когда он самый свежий и, вероятно, самый лучший на вкус. Однако с точки зрения безопасности пищевых продуктов, если вы разогреваете пищу до правильной температуры и в течение правильного времени, ее можно безопасно повторно нагревать несколько раз….

Почему дважды подогревать еду — это плохо?

Не разогревайте остатки более одного раза. Точно так же Национальная служба здравоохранения рекомендует не замораживать остатки еды повторно. Это связано с тем, что чем чаще вы охлаждаете и разогреваете пищу, тем выше риск пищевого отравления.Бактерии могут размножаться при слишком медленном охлаждении или недостаточном повторном нагревании.

Какие два безопасных метода разогрева пищи?

Какие методы разогрева пищи безопасны?

  • На плите: поместите пищу в сковороду и тщательно нагрейте.
  • В духовке: Поместите пищу в духовку с температурой не ниже 325 ° F.
  • В микроволновой печи: перемешайте, накройте и переверните полностью приготовленные продукты для равномерного нагрева.
  • Не рекомендуется: мультиварка, паровые столы или жаровни.

Какие продукты нельзя разогревать?

Вот несколько продуктов, которые нельзя разогревать повторно из соображений безопасности.

  • Вам следует дважды подумать, прежде чем разогревать оставшийся картофель.
  • Повторный нагрев грибов может вызвать расстройство желудка.
  • Возможно, вам не стоит разогревать курицу.
  • Яйца могут быстро стать небезопасными для повторного нагрева.
  • Повторный нагрев приготовленного риса может привести к бактериальному отравлению.

Какое минимальное время разрешено для безопасного разогрева пищи?

Минимум 15 секунд или 2 часа. Если у вас есть время, попробуйте использовать это в своей микроволновой печи! Источник / Доказательство: «Разогретая пища должна достичь минимальной внутренней температуры не менее 165 F в течение 15 секунд.Разогрев должен производиться быстро, а минимальная температура должна быть достигнута в течение двух часов ».…

Вреден ли повторно нагретый рис?

Разогревать рис можно, но люди должны соблюдать меры предосторожности, чтобы его можно было безопасно употреблять в пищу. Рис более проблематичен, чем некоторые другие оставшиеся продукты, поскольку он может содержать бактерии Bacillus cereus, которые выживают при некоторых процессах приготовления. Эта бактерия часто является причиной пищевого отравления из-за разогретого или приготовленного риса.

Какие продукты нельзя разогревать в микроволновой печи?

6 продуктов, которые нельзя разогревать в микроволновой печи

  • Рис.Рис содержит споры Bacillus cereus, бактерии, которая может вызвать пищевое отравление.
  • Кофе.
  • Яйца, сваренные вкрутую.
  • Рыба.
  • Турция.
  • Еда, которую вы уже разогрели.

Какие продукты нельзя разогревать в микроволновой печи?

Вот несколько вещей, которые НИКОГДА не следует ставить в микроволновую печь.

  • Алюминиевая фольга. Приятно видеть, как летят искры, но не так много, когда дело доходит до разогрева пищи.
  • Бумажные пакеты.
  • Пластиковые пакеты и пластиковые контейнеры.
  • Дорожные кружки.
  • Ваша любимая рубашка.
  • Яйца, сваренные вкрутую.
  • Острый перец.
  • Пенополистирол в микроволновке.

Убивает ли рис в микроволновой печи бактерии?

Рис. Если оставить рис при комнатной температуре, он может содержать споры бактерий, которые могут размножаться и вызывать пищевое отравление, по данным Национальной службы здравоохранения (NHS). Помещение в микроволновую печь не убьет бактерии, поэтому лучше всего съесть миску риса за один присест …

Что нельзя разогревать в микроволновой печи?

15 вещей, которые нельзя класть в микроволновую печь

  • Пакеты бумажные. Бумажные пакеты могут выделять токсины, которые потенциально могут воспламениться.
  • Вывозные контейнеры. Если в контейнере есть металл, не помещайте его в микроволновую печь!
  • Емкости для йогурта и масла.
  • Яйца.
  • Пенополистирол.
  • Виноград.
  • Посуда с металлической отделкой.
  • Соус или дип без крышки.

Может ли пар повредить микроволновую печь?

Приготовление в микроволновой печи чего-либо с плотной кожицей или скорлупой (например, яиц, хот-догов, кабачков и т. Д.)) — рискованный бизнес. По мере того, как влага внутри этих продуктов нагревается микроволнами, начинает накапливаться пар. Давление может возрасти до такой степени, что еда «взорвется», а убирать это определенно не стоит!…

Могут ли микроволновые печи взорваться?

Микроволновая печь не взрывается. Иногда тепло, генерируемое микроволнами в объекте, заставляет объект или что-то внутри него нагреться и взорваться.

Как долго человек продержится в микроволновой печи?

Поскольку человеческие глаза НЕ могут рассеивать тепло, они могут разбухать и ВЗРЫВАТЬСЯ.15 секунд в микроволновой печи серьезно повредили бы человеку, возможно, нанесли бы такой большой ущерб, что ткани не смогли бы восстановить себя должным образом. Более 15 секунд почти наверняка приведет к смерти…

Что бы произошло, если бы вы нагревали свои яйца в микроволновой печи?

Известно, что обработка яичек в микроволнах вызывает рак яичек и серьезное увеличение яичек. Однако известно, что это привлекательно для противоположного пола, поэтому вы можете сделать это для этой цели.

Каково это быть в микроволновой печи?

Типичные симптомы воздействия радиочастотной энергии (например, микроволн) могут проявляться в виде жжения, но часто это не самый очевидный эффект.

Может ли человек умереть в микроволновой печи?

Современные микроволновые печи заставят вашу кожу нагреваться, а сетчатку — гореть. Ваша кровь свернется, и вы будете готовить изнутри. В конце концов, вы получите 100-процентный ожог тела и умрете от шока …

Что произойдет, если вы будете слишком долго микроволновку?

Если вы оставите пищу в микроволновой печи слишком долго, или ее содержимое высыхает или выкипает, пищевая ценность может снизиться. Однако, как отметил Йоргенсен, вы также можете сделать пищу слишком горячей в духовке или на гриле. Сами по себе волны не влияют на питание продуктов….

Что произойдет, если разогреть виноград в микроволновой печи?

При нагревании в микроволновой печи как одно целое виноград удерживает микроволны в своем центре. При разделении на две части и размещении рядом друг с другом захваченные микроволны могут перескакивать с половины винограда на половину винограда, образуя электромагнитное поле, которое ионизирует ионы натрия и калия винограда.Тогда огонь!…

Почему виноград искрится в микроволновой печи?

Они обнаружили, что виноград — либо один разрезанный пополам, либо два соприкасающихся друг с другом — способен концентрировать энергию микроволн в двух «горячих точках». Когда горячие точки соприкасаются, они создают плазму или ионизированный газ, излучающий свет и тепло. Оказывается, размер винограда — ключ к этой причуде кухонной науки …

Почему Nutella загорается в микроволновой печи?

Когда микроволновая печь пропускает свои «микроволны», «металлическая бумага» прерывает направление движения этих волн и отправляет их в различных направлениях.Это может привести к очень опасным результатам. Если бы вы вынули свою Nutella из банки, поместили ее в миску и поставили в микроволновую печь, на самом деле ничего бы не произошло.

Что происходит, когда банан помещается в микроволновую печь?

Это вызвано высоким содержанием калия в банане. Микроволны реагируют с металлами, отражаясь от них и вызывая искрение. Вы даже можете создать крутое световое шоу, поместив очищенный от кожуры банан в микроволновую печь. Не волнуйтесь, он не взорвется, но испортит, к тому же безвреден.

Можно ли варить банан в микроволновой печи?

Поместите бананы в небольшую миску, подходящую для использования в микроволновой печи. Накрыть крышкой и поставить в микроволновую печь на 1-2 минуты или пока сахар не растает, помешивая.

Может ли картофель загореться в микроволновой печи?

UL-сертифицированные микроволновые печи (а это почти все из них) предназначены для сдерживания небольших возгораний, вызванных обычными продуктами (например, попкорном или картофелем), поэтому следует безопасно оставлять микроволновую печь в покое, пока пламя гаснет….

Криогенные детекторы с рабочими температурами порядка ~ 100 мК в настоящее время являются предпочтительной технологией для астрономических наблюдений в большей части электромагнитного спектра, особенно в дальней инфракрасной и миллиметровой (0.1-3 мм), рентгеновского и гамма-диапазонов длин волн. В важном ультрафиолетовом, оптическом и ближнем инфракрасном (0,1-5 мкм) диапазоне длин волн использование различных технологий детекторов на основе полупроводников, подкрепленных крупными инвестициями как со стороны потребителей, так и со стороны военных заказчиков, привело к появлению детекторов для астрономии с большими форматами, высокими квантовыми характеристиками. эффективность и низкий уровень шума считывания. Однако эти детекторы принципиально ограничены шириной запрещенной зоны полупроводника (1,1 эВ для кремния) и источниками теплового шума из-за их относительно высоких (~ 100 К) рабочих температур.Криогенные детекторы позволяют использовать сверхпроводники с параметрами зазора примерно в 10 000 раз ниже, чем у полупроводников. Эта разница позволяет расширить возможности. Сверхпроводящий детектор может подсчитывать одиночные фотоны без ложных подсчетов при определении энергии (с точностью до нескольких процентов или лучше) и времени прихода (с точностью до микросекунды) фотона. Это оптический аналог рентгеновского микрокалориметра. Он также может иметь гораздо более широкий охват по длине волны, поскольку энергия фотонов всегда намного больше, чем энергия зазора.В то время как размер ПЗС-матрицы ограничен примерно 0,3–1 мкм, описанные здесь MKID в принципе чувствительны от 0,1 мкм в УФ до более 5 мкм в среднем ИК-диапазоне, что позволяет проводить наблюдения в инфракрасных длинах волн, жизненно важных для понимания экзопланет.

Микроволновые детекторы кинетической индуктивности, или MKID, представляют собой технологию криогенных детекторов, которая доказала свою важность для астрофизики благодаря своей чувствительности и легкости, с которой они могут быть объединены в большие массивы. MKID используют мультиплексирование в частотной области, которое позволяет считывать тысячи пикселей по одному микроволновому кабелю.Матрицы MKID с оптическими сосредоточенными элементами (OLE), разработанные исследователями, имеют значительные преимущества перед полупроводниковыми детекторами, такими как устройства с зарядовой связью (CCD). Они могут подсчитывать отдельные фотоны без ложных счётов и определять энергию и время прихода каждого фотона с хорошей квантовой эффективностью. Их физический размер пикселя и максимальная скорость счета хорошо подходят для больших телескопов. Эти возможности позволяют использовать новые мощные астрофизические инструменты с земли и из космоса.

Рисунок 6.Изображение части массива MKID с разрешением 10 кпикс, полученное оптическим микроскопом.

MKID работают по принципу, согласно которому падающие фотоны изменяют поверхностный импеданс сверхпроводника за счет эффекта кинетической индуктивности. Эффект кинетической индуктивности возникает из-за того, что энергия может накапливаться в сверхтоке сверхпроводника. Изменение направления сверхтока требует извлечения кинетической энергии, накопленной в сверхтоке, что дает дополнительную индуктивность. Это изменение можно точно измерить, поместив этот сверхпроводящий индуктор в литографированный резонатор.Сигнал микроволнового зонда настраивается на резонансную частоту резонатора, и любые фотоны, которые поглощаются в индукторе, запечатлевают свою сигнатуру как изменения фазы и амплитуды зондирующего сигнала. Поскольку добротность резонаторов Q высока, а их микроволновая передача вне резонанса почти идеальна, мультиплексирование может быть выполнено путем настройки каждого пикселя на другую резонансную частоту с помощью литографии во время изготовления устройства. В устройство может быть отправлена ​​комбинация сигналов датчиков, а электроника комнатной температуры может восстанавливать изменения амплитуды и фазы без значительных перекрестных помех.

Вот несколько ссылок на некоторые фундаментальные статьи, описывающие, как работают MKID:

Широкополосный сверхпроводящий детектор, подходящий для использования в больших массивах. Day et al., Nature, 2003.

Позиционно-чувствительный рентгеновский спектрофотометр с микроволновыми детекторами кинетической индуктивности, Мазин и др., Applied Physics Letters, 2006.

Экспериментальные доказательства поверхностного распределения двухуровневых систем в сверхпроводящей литографии. СВЧ резонаторы. Gao et al., Applied Physics Letters, 2008.

Сверхпроводящая матрица фокальной плоскости для ультрафиолетовой, оптической и ближней инфракрасной астрофизики, Мазин и др., Optics Express, 2012.

Считывающее устройство для больших массивов микроволновых кинетических индуктивных детекторов. McHugh et al., Review of Scientific Instruments, 2012.

Сверхпроводящие микрорезонаторы: физика и приложения. Змуидзинас, Ежегодные обзоры физики конденсированных сред, 2012.

Разработка микроволновых кинетических датчиков индуктивности для приложений в астрономии от оптики до ближнего ИК диапазона.Шиприт, д.т.н. Диссертация, UCSB, 2017.

ОСНОВЫ МИКРОВОЛНОВ | Микроволновая обработка материалов

Сегодняшние микроволновые лампы, уходящие корнями в военные радары, находят применение в медицинском, научном, вещательном, коммуникационном и промышленном оборудовании.

КАНДИДАТ-ГЕНЕРАТОРЫ

Поучительно показать диапазон рабочих характеристик устройства на графике мощность — частота, как показано на Рисунке 2-3.

Помимо мощности и частоты, для конкретных приложений важны другие факторы производительности.Также необходимо учитывать коэффициент усиления, линейность, шум, стабильность фазы и амплитуды, когерентность, размер, вес и стоимость. Доступные в настоящее время микроволновые генераторы включают в себя электрические сетевые лампы, клистроны, клистроды (комбинацию тетродных сетевых трубок и клистронов), магнетроны, усилители со скрещенными полями, лампы бегущей волны и гиротроны. Описаны наиболее подходящие для обработки материалов.

Таблица 2-1 показывает наиболее вероятные кандидаты лампы, а также несколько основных характеристик, включая стоимость устройства и стоимость на ватт генерируемой энергии.Стоимость вспомогательного оборудования, такого как стабилизатор мощности, схемы управления, линия передачи и аппликатор, должна быть добавлена ​​к указанным числам. Обсуждение вопросов стоимости микроволновой обработки включено в главу 4.

Магнетрон

На обычных микроволновых частотах магнетрон является рабочей лошадкой, экономичным продуктом выбора для генерации «чистой» энергии. Эти лампы используются в обычных микроволновых печах, которые можно найти почти в каждом доме (с мощностью порядка киловатта в диапазоне 2–3 ГГц) и в промышленных печах с выходной мощностью до мегаватта.

Радары, использующие количество магнетронов, исчисляемое десятками тысяч, и домашние печи, использующие так называемый «магнетрон для кухонной плиты», исчисляемое десятками миллионов. Большие количества часто приводят к более низкой стоимости, и, таким образом, для многих приложений микроволнового нагрева и обработки магнетрон является предпочтительным устройством с преимуществами в размере, весе, эффективности и стоимости.

Магнетрон является основным игроком в классе трубок, называемых «скрещенными полями», названных так потому, что основное взаимодействие зависит от движения электронов в электрических и магнитных полях, которые перпендикулярны друг другу и, таким образом, «пересекаются».«В наиболее известном варианте осуществления, схематически показанном на рис. 2-4, цилиндрический эмиттер электронов или катод окружен цилиндрической структурой или анодом с высоким потенциалом и способен поддерживать микроволновые поля. Магниты предназначены для подачи магнитного поля. поле, параллельное оси и, следовательно, перпендикулярное электрическому полю катода анода.

Взаимодействие электронов, движущихся в этом скрещенном поле, и микроволновых полей, создаваемых анодом, вызывает чистую передачу энергии от приложенного постоянного напряжения к микроволновому полю.Взаимодействие происходит непрерывно, когда электроны пересекают анодную область катода. Магнетрон — самая эффективная из микроволновых трубок, с КПД 90 процентов и

.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован.