Устройство микроволновой печи схема и принцип работы: Принцип работы и внутреннее устройство микроволновой печи

Принцип работы и внутреннее устройство микроволновой печи

Если вам пришел в голову вопрос, как работает микроволновка, то ответить на него будет несложно, ведь это устройство присутствует на рынке бытовой техники достаточно давно, и его характеристики изучены вдоль и поперек. Принцип работы микроволновой печи основывается на воздействии микроволн на продукт, помещенный внутрь прибора. Подробно о том, что такое СВЧ-печь и микроволны, будет рассказано ниже.

Принцип работы СВЧ-волн

Для работы микроволн необходимы дипольные молекулы. Они заряжены одновременно и положительно, и отрицательно. Таких молекул более чем достаточно в овощах, фруктах и мясной продукции. Средняя концентрация, к примеру, в килограмме рыбы составляет несколько миллионов частиц. В обычной среде, без электрического поля, молекулы находится в хаотичном состоянии. Но как только начинает работать магнетрон в СВЧ-печке, то частицы выстраиваются в определённом порядке. Положительно заряженные направляются в одну сторону, а отрицательно – в другую. В момент смены полярности молекулы меняет своё направление на противоположное, разворачиваясь на 180 градусов.

СВЧ волны вызывают разворот молекул

Микроволны в классических СВЧ-моделях двигаются на частоте в 2450 МГц, где каждый герц равен одному колебанию в секунду. Смена поля происходит 2 раза за период одной волны. После включения печки частицы ускоряются, начинают тереться друг о друга, наращивая температуру в камере. Причём волны затрагивают только лишь поверхностный слой, проникая в пищу не глубже 3 см.

С оглядкой на физику теплопроводности можно сделать вывод, что если необходимо разогреть какой-то крупный объект, то гораздо практичнее выставить мощность устройства на средний уровень. Таким образом продукт прогреется заметно лучше, пусть и с бо́льшими временными затратами. Если же включить микроволновую печь на полную мощность, то внешняя оболочка объекта будет буквально кипеть, тогда как внутренности останутся прохладными.

Устройство СВЧ-техники

Все микроволновые печи без исключения включают в себя ряд обязательных элементов: камера, интерфейс управления, блок генерации СВЧ-волн и защитные системы. На функциональность, стоимость и другие эксплуатационные качества влияют уже отдельные конструкционные особенности. Разберём главные элементы оборудования.

Магнетрон

Именно это устройство генерирует волны в камере, которые воздействуют на молекулы в пище, в следствие чего и происходит нагрев. Причём для подогрева продуктов какая-то внешняя тепловая стимуляция не нужна. Поэтому внутри камеры температура никогда не превышает отметки в 100⁰С.

Анод устройства имеет форму цилиндра с отдельными плоскостями. Внутри конструкции находится катод с элементом накаливания. По краям магнетрона проходят магниты кольцевидной формы. Создаваемое поле мешает электронам передвигаться от катода к аноду, образуя эффект вращения.

В результате за счёт проволочной петли в камеру проникает сверхвысокочастотное поле (СВЧ). Магнетрон становится активным, как только получает достаточное напряжение, а это порядка 3000-4000 В. Такие показатели предполагают наличие высоковольтного трансформатора.

Магнетрон и другие элементы микроволновки

Читайте также: каковы стандартные размеры микроволновки.

Защитные системы

Главная задача систем – не допустить выход из строя ключевых элементов СВЧ-печи, причём как электронных, так и аппаратных. Подобная техника снабжена многоуровневой защитой: предохранители первичные, вторичные и дополнительные. Последние могут быть самыми разными и зависят от конкретной модели.

Если один из этапов проверки не был пройден, то есть, сработает хотя бы один из предохранителей, то оборудование попросту выключится. К примеру, при открытой дверце напрочь блокируется запуск магнетрона.

Блок управления

Интерфейс может быть либо механическим, либо электронным. Первый отличается повышенной надёжностью, потому как перегорать там нечему в принципе. Чаще всего механический интерфейс состоит всего из двух шайб, регулирующих время и мощность нагрева. Как такового функционала здесь нет.

Читайте также: что делать, если кнопки на микроволновке не работают.

Электронное управление предполагает обилие всевозможных режимов. Посредством кнопок или сенсорного дисплея можно задать желаемую температуру в камере, обозначить время на таймере, выбрать автоматическую программу готовки и многое другое.

СВЧ-печь с сенсорной панелью управления

Все выбранные параметры отображается на ЖК-экране. Модели с электронным управлением встречаются в среднебюджетном и премиальном секторах. Интерфейс отличается удобством, но электроника гораздо чаще выходит из строя, чем механика. К тому же, ремонт первой влетит в серьёзную сумму.

Электрическая схема

Все бытовые модели СВЧ-печей выполнены по одной и той же схеме, а основные блоки располагаются в штатных местах. Техника прошлых поколений отличается только исполнением интерфейса управления. Современные устройства оснащаются электронным блоком, а силовой трансформатор заменён на более эффективный инвертор.

Дополнительные элементы

В продаже можно встретить технику трёх видов: классическую, с грилем, с конвекцией и грилем. В обычной печке можно разогреть продукты, разморозить их, и только. Тогда как наличие гриля и/или конвекции расширяет возможности оборудования. Естественно, что дополнительные элементы заметно прибавляют стоимости печи и увеличивают расход электроэнергии.

Модели с конвекцией оснащаются вентилятором, позволяя качественно поджарить продукты. Пища равномерно запекается и в результате покрывается хрустящей корочкой. В печах с грилем можно поджарить курицу, пирожки и другие блюда. Такой тандем легко заменяет обычную духовку.

Вентилятор равномерно распределяет тепло по камере

Грили в СВЧ-печах могут быть трёх типов – кварцевые, угольные или на ТЭНе. В первом случае мы имеем скрытый за металлической сеткой элемент, который быстро нагревается, расходует заметно меньше энергии, чем остальные разновидности, и в обслуживании не нуждается.

Угольные грили хороши тем, что практически полностью копируют открытый огонь. Блюда на выходе получаются такими же сочными, как если бы их готовили на мангале или в газовой духовке. Нагревательный элемент выполнен из углеволокна и привередлив в обслуживании.

Грили на ТЭНе универсальны. Их сравнительно легко обслуживать – чистить и менять. Трубки могут располагаться либо сверху, либо снизу. Но есть модели с двумя нагревательными элементами и даже с подвижным грилем, где ТЭН опускается при готовке и встаёт на место, когда технику отключают.

Важная функция дверцы микроволновки

Не меньшее внимание во время производства уделяется дверце. В СВЧ-печах дверца является не только декоративным элементом, но еще и выполняет роль своего рода предохранителя. Принцип очень простой: если вы открываете дверцу, срабатывает блокировка и работа агрегатов останавливается. Несмотря на видимую простоту, устройство дверцы довольно непростое, ведь с ним связана безопасная эксплуатация всего аппарата.

Итак, рассмотрим несколько подробнее, как работает дверка микроволновой печи:

  1. Во-первых, производителю необходимо проследить, чтобы дверца и корпус устройства идеально прилегали друг к другу с минимальным углом. Большие зазоры не позволяют использовать устройство. Причина проста: дверь служит своего рода щитом от микроволнового излучения, и если зазор будет достаточно велик, излучение может проникнуть за пределы камеры для приготовления пищи. О том, что такое излучение и какова его опасность, уже давно известно.
  2. Во-вторых, периметр дверцы оснащают дроссельным заслоном высокой частоты. Этот аппарат служит для понижения излучения до приемлемого уровня.
  3. В-третьих, в момент отливки корпуса двери добавляется множество присадок, с помощью которых достигается высокий процент поглощения излучения. Разумеется, нельзя быть полностью уверенным в 100% поглощения излучения, но не стоит сомневаться, что остаточные волны не представляют опасности и значимого вреда для здоровья человека.

Опасны ли микроволны

Споры о вреде СВЧ-печей не утихают с момента запуска их в массовое производство. На сегодняшний день нет сколько-нибудь достоверной информации, подтверждающей вред от использования данного вида устройств.

Не стоит забывать, что микроволновка не излучает радиоактивные волны. Наоборот, микроволновка позволяет готовить продукты без потери их полезных свойств. Пища является более здоровой, т.к. в ней сохраняется до 80% витаминов и минералов.

Традиционные духовки и плиты не могут похвастаться таким результатом. Если эксплуатировать устройство четко по правилам, то никакой опасности от его работы нет. Данное заключение подтверждается  и тем, как устроена микроволновая печь, о чем было сказано выше.

Вред может приносить не полезная еда, приготовленная в СВЧ-печи (так называемый фаст-фуд), а термическое микроволновое воздействие здесь совершенно не при чем. Вред пирогов (и других мучных продуктов) заключается не в том, что они приготовлены в духовке, а в их повышенной калорийности и медленной усвояемости организмом.

Частота работы вашей микроволновки, о которой тоже упоминается, когда речь заходит о вреде, тоже не играет какой-то значимой роли. Она (частота) может меняться сколько угодно, но это (вопреки распространенному заблуждению) не приведет к увеличению или понижению излучения, фон остается одинаковым.

Заключение

Вывод, который напрашивается сам собой: микроволновка – очень простое, но при этом незаменимое на кухне устройство, которое каждый день облегчает нам жизнь. Она удобна и неприхотлива в использовании и обслуживании, легко чистится, занимает мало места и потребляет совсем немного энергии.  Надежность этой техники подтверждена на практике в течение нескольких десятилетий.

Принцип работы микроволновой печи. Справка

Первые СВЧ-печки, предназначавшиеся для армейских столовых и больших ресторанов, были шкафами высотой 175 см и весом 340 кг. Более компактные домашние печки начали производиться с 1955 г.

Первая серийная бытовая микроволновая печь была выпущена японской фирмой Sharp в 1962 г. Первоначально спрос на новое изделие был невысок. В СССР микроволновые печи выпускал завод ЗИЛ.

Принцип действия микроволновой печи строится на обработке продукта, помещенного внутрь прибора, микроволнами (СВЧ-излучение). Эти волны и нагревают пищу.

Микроволны являются одной из форм электромагнитной энергии, как и световые волны или радиоволны. Это очень короткие электромагнитные волны, которые перемещаются со скоростью света (299,79 км/с).

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 хаотически. 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 180 градусов.

Магнетрон, который содержит каждая микроволновая печь, преобразует электрическую энергию в сверх-высокочастотное электрическое поле частотой 2450 мегагерц (МГц) или 2,45 гигагерц (ГГц), которое и взаимодействует с молекулами воды в пище.

Микроволны «бомбят» молекулы воды в пище, заставляя их вращаться с частотой в миллионы раз в секунду, создавая молекулярное трение, которое и нагревает еду.

Это трение наносит значительный ущерб молекулам пищи, разрывая или деформируя их. Проще говоря, микроволновая печь вызывает распад и изменения молекулярной структуры продуктов питания в процессе излучения.

Микроволны 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.

При выборе СВЧ печи следует ориентироваться на ее основные характеристики, среди которых – объем камеры, тип управления, наличие гриля, мощность и некоторые другие. Объем камеры определяется по количеству продуктов, вмещающихся в микроволновую печь.

Управление в микроволновых печах бывает трех типов – механическое (самый простой тип управления), кнопочное и сенсорное.

В зависимости от выполняемых функций микроволновки делят на три типа: СВЧ с микроволнами, с грилем и микроволновые печи с грилем и конвекцией.

Что касается дополнительных функций микроволновых печей, то к самым распространенным относятся функции двойного излучения (для равномерного приготовления продукта по объему) и auto-weight, означающая, что электронные датчики взвесят продукт и выберут время приготовления.

Некоторые модели СВЧ печей имеют диалоговый режим, когда на дисплее высвечиваются рекомендации во время приготовления блюда.

Также может быть микроволновая печь со встроенными рецептами приготовления блюд. Чтобы запустить процесс приготовления, нужно указать вид продукта, количество, рецепт. Готовые программы дают возможность выбрать оптимальный режим, точное время приготовления.

Некоторые модели оснащаются портом связи для доступа в интернет. Это дает возможность загружать новые рецепты блюд и получать информацию о его калорийности.

В число принадлежностей к СВЧ-печи могут входить многоуровневая решетка для тарелок, позволяющая разогреть одновременно несколько блюд, и решетка для гриля.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Принцип работы микроволновой печи: схемы, частота и видео

Как именно работает микроволновая печь? Что заставляет нагреваться еду, воду и другие вещества, в то время как воздух или стекло в микроволновке почти не нагреваются? Как правильно обращаться с микроволновкой, чтобы не испортить ее саму и приготавливаемое блюдо? Ответы на эти вопросы вы найдете в нашей статье!

Принцип работы микроволновки

Правильное полное название микроволновки – печь с токами сверхвысокой частоты (СВЧ). Внутри нее (за приборной панелью) есть специальное устройство для излучения радиоволн – магнетрон, что можно увидеть из схемы:

Когда работает магнетрон, выделяемые им электромагнитные колебания определенной частоты заставляют дипольные молекулы внутри печи колебаться с той же частотой. Самой распространенной в природе дипольной молекулой является молекула воды (в продуктах – еще жиры и сахара). На молекулярном уровне высокая частота колебаний превращается в повышение температуры, поэтому любые продукты с высоким содержанием воды быстро разогреваются. Если же молекул воды внутри продуктов (или материалов) очень мало или нет совсем, нагрев почти не происходит.

Глубина проникновения микроволн небольшая – 2-3 сантиметра, однако поверхность приготовляемого блюда СВЧ-волны пронзают легко, а в глубине они встречают сопротивление молекул воды, поэтому продукт фактически прогревается изнутри.

Любые токопроводящие материалы внутри микроволновки нагреваются. Разная способность проводить ток в нашем случае обозначает разную скорость нагревания.

Чтобы нагрев продуктов происходил равномерно, используется несколько подходов:

  • Диск из жаропрочного стекла в нижней части СВЧ-печи. Он вращается вместе с блюдом, подставляя под излучение магнетрона все его стороны.
  • Микроволны. Они подаются по специальному волноводу (широкой трубке) от магнетрона на вращающийся отражатель, расположенный обычно в верхней части СВЧ-печи. В таких микроволновках можно разогревать неподвижные блюда большого размера и веса.

Еще бывают так называемые инверторные СВЧ-печи. Они отличаются от обычных моделей тем, что магнетрон работает непрерывно, но со снижением потребляемой мощности. Это достигается за счет использования в печи так называемого инвертора (преобразователя постоянного тока в переменный) вместо традиционного трансформатора.

В инверторных печах лучше сохраняются витамины, и меньше разрушается структура поверхности блюда, но принципиальной разницы нет.

Во многих моделях микроволновок магнетрон закрыт специальной полупрозрачной пластинкой. Она прозрачна для СВЧ-лучей, но не позволяет пару, брызгам жира и прочим посторонним веществам попадать внутрь микроволновки через отверстие в экранировании. Не вынимайте эту пластину, а если это требуется для чистки от жира, то после полного высыхания обязательно верните на место.

Всё о чистке микроволновой печи ищите в этой статье: https://sovetexpert.ru/chistka-mikrovolnovoj-pechi.html.

Несмотря на распространенное мнение, СВЧ-излучение не убивает микробы. По крайней мере, научно это не доказано. С другой стороны, комплексное воздействие высокой температуры и микроволн на молекулы воды внутри бактерий и вирусов в течение нескольких минут уменьшает их количество многократно, а с теми, что остались, ваша иммунная система справляется самостоятельно.

Частота работы микроволновки

Большинство магнетронов излучает волны на частоте 2450 МГц (мегагерц, или миллионов колебаний в секунду). Это волны дециметровой длины (длиной в 12,25 см). Некоторые промышленные установки, например в США, работают с частотой 915 МГц. Вынужденные колебания молекул воды не являются резонансными колебаниями, так как для них резонансная частота на порядок выше – 22,24 ГГц (гигагерц, или миллиардов колебаний в секунду).

Бояться вредного излучения от микроволновки не надо. Первый массовый выпуск микроволновок был произведен в Японии фирмой «Sharp» в 1962 г. С тех пор прошло очень много лет, десятки миллионов японцев десятилетиями разогревают еду в СВЧ-печах и при этом средняя продолжительность жизни японцев является предметов зависти всего мира.

На дистанции в полметра от СВЧ-печи воздействие микроволн ослабевает в 100 раз, поэтому при опасении получить облучение достаточно держаться от микроволновки на расстоянии вытянутой руки.

Больше информации о влиянии микроволновой печи на человека вы можете найти тут. Только научные факты!

Как работает гриль в микроволновке?

Гриль позволяет вам жарить продукты в СВЧ-печи с помощью обычного жара, а не микроволн. Именно она делает на блюдах аппетитную корочку, которая при обычной СВЧ-обработке не появляется.

Спираль гриля находится в верхней части печи и бывают двух видов:

  • ТЭНы (теплоэлектронагреватели). ТЭН – это металлическая трубка, внутри которой находится тонкая спираль из сплава никеля и хрома. Через спираль проходит ток, и она нагревается.
  • Кварцевые. Кварцевый гриль – это тоже ТЭН, только вместо металлической трубки – стеклянная оболочка, между спиралью и трубкой – изолирующий кварцевый песок.

Обычные металлические ТЭНы часто можно регулировать – перемещать к задней стенке или опускать, зато стеклянную поверхность кварцевого гриля легче чистить (жир и нагар не въедается в стекло так, как в металл).

Бывают конструкции СВЧ-печей с грилем и конвекцией. Конвекция – это просто обдув горячим воздухом вашего блюда во время приготовления. Для такого обдува в микроволновке устанавливают вентилятор, сдувающий разогретый воздух от спирали гриля в сторону блюда.

Большинство моделей микроволновок позволяют одновременно использовать и ТЭН, и СВЧ. Однако имейте в виду, что такая комбинация может сильно нагревать розетку и провода в вашем помещении.

Читайте в следующей статье о принципах выбора микроволновой печи под свои запросы: https://sovetexpert.ru/kakuyu-kupit-mikrovolnovku.html.

Инструкция по работе с микроволновой печью

Чтобы правильно обращаться со своей микроволновой, нужно внимательно подходить ко всем пунктам – начиная с выбора посуды и заканчивая правильным выключением после применения.

Какую посуду использовать?

Лучший материал для разогрева в микроволновке – жаропрочная стеклянная посуда. Также хорошо подходят фарфор и другие керамические изделия, бумага (картон). Сквозь них микроволны проходят очень легко и почти не нагревают их. А вот от посуды из следующих материалов надо отказаться:

  • Пластика. Хорошо пропускает СВЧ-излучение, но из-за токсичных компонентов при изготовлении (например, пенополистирол) может представлять опасность для вашего здоровья.
  • Металла. Они проводят электрический ток, не пропуская микроволны. Так что приготовить или просто разогреть блюдо в алюминиевой кастрюле или чугунном горшке не получится. Металл просто не пропустит электромагнитные волны к продуктам, и они останутся холодными. Сам металл при этом, конечно, нагреется, и от его тепла могут нагреться и продукты. Но это может привести к поломке СВЧ-печи, да и ждать приготовления блюда придется долго. Инструкцию по ремонту микроволновых печей читайте тут.

Некоторые материалы могут содержать металлы, и об этом заранее бывает трудно догадаться. Например, это хрусталь. Так стоит внимательно на ярлыке прочитать, какие материалы использовались при производстве конкретной посуды.

  • Меламина. Это легкий и красивый материал для посуды, похожий на фарфор, но его нельзя ставить в СВЧ-печь. Дело в том, что при нагреве он выделяет токсины, опасные для вашего здоровья.

Что касается формы посуды, то она может быть любой, но не с узким горлом, поскольку при использовании для разогрева в микроволновке она может быть опасной. Дело в том, что некоторые жидкости нагреваются до температуры кипения, но бурного перемешивания внутри объема при этом не происходит. А вот когда вы достанете такой кувшин или колбу из СВЧ-печи, жидкость мгновенно взбурлит, кипящая пена выльется из емкости, и можно получить ожог. Например, так ведут себя при некоторых условиях дистиллированная вода и некоторые очищенные масла растительного происхождения.

Рекомендуем прочесть статью о том, какая посуда подойдет для микроволновки.

Правильное обращение с продуктами

Изначально стоит точно определить, что нельзя размораживать в микроволновке:

  • Сливочное масло. Если его положить в микроволновку и оставить надолго, оно не просто растает, а еще и вскипит, испачкав всю печь изнутри. Так происходит потому, что внутри масла есть не только собственно масло, но и вода. Она вскипает при 100 градусах, а масло примерно при 120. Так что вода может перейти в пар еще до таяния масла, и водяной пар разнесет масло по всей печке.

Примерно то же самое может происходить с другими продуктами, которые иногда нужно растопить, например, с шоколадом, поэтому это лучше делать не в микроволновке, а на пару.

  • Продукты с плотной оболочкой. Например, это яйца, помидоры, цельная печень птицы. При нагреве некоторая часть воды не просто постепенно нагревается, а сразу превращается в пар. Если греть продукты долго, то еще больше пара образуется от прямого нагрева. Этому пару некуда выйти, поэтому давление внутри емкости растет и приводит к взрыву.
  • Герметично закрытую посуду. Например, консервы и бутылки. Причина та же, что и в предыдущих пунктах – высока вероятность взрыва.

Далее во внимание стоит принять советы, как правильно обращаться с продуктами при разогреве или готовке в микроволновке:

  • Сосиски, плотно упакованные в оболочку, перед СВЧ-разогревом обязательно нужно проткнуть вилкой, чтобы создать отверстия для выхода пара, иначе он разворотит сосиски изнутри.
  • В яйцах и другие продуктах нужно разрушить все внешние и внутренние оболочки, например, сделать омлет или разрезать печень.
  • Для варки яиц и других продуктов в микроволновке используются специальные кастрюльки с экранированием. В нее наливается вода, она-то и греется от СВЧ-волн, а до яиц электромагнитное излучение не доходит – их закрывает экран.
  • Если в микроволновку ставится небольшое по объему блюдо, следует добавить к нему обычный стакан с водой. Так вы избежите перегрева магнетрона.
  • Любые жидкие блюда в микроволновке лучше посолить заранее, а не после приготовления. Так вы сэкономите время и электроэнергию. Дело в том, что дистиллированная (несоленая) вода в микроволновке греется и закипает, но дольше, чем обычная вода.
  • Очень сильно замороженный продукт (мясо, например) будет размораживаться в микроволновке довольно долго, и включать СВЧ-печь при этом нужно на минимальную мощность. Причина в том, что молекулы льда – не молекулы воды, СВЧ-волны не расшатывают их так интенсивно. Кроме того, молекулы льда образуют достаточно жесткую структуру и их не так легко «раскачать», как молекулы воды.

Сухой хлеб часто рекомендуют «размягчить» в микроволновке, но он может загореться при длительном воздействии и максимальной мощности СВЧ-излучения. Это же может произойти даже с попкорном, рассчитанным на приготовление именно в микроволновке. Следовательно, когда в микроволновую печь помещаются такие продукты, нужно быть бдительным.

Правила включения/выключения

Нельзя включать пустую микроволновку, тем более на полную мощность:

  1. Внутри печи все стенки (и даже дверца) являются специальным металлизированным экраном, отражающим микроволны обратно внутрь микроволновки. Единственное место, где нет экрана – отверстие для выхода электромагнитных волн из магнетрона.
  2. Когда на поддоне находятся продукты, микроволны расходуют свою энергию на нагрев этих продуктов. Если же энергию впитывать нечему, СВЧ-излучение отражается от стенок экранирующих поверхностей, при этом плотность волн возрастает все больше.
  3. СВЧ-излучение попадает обратно в магнетрон, и если он состоит из металла, то просто перегреется и может выйти из строя.

Считается, что после разогрева блюда в СВЧ-печи лучше дать ему постоять 3-5 минут. Тогда успевают нейтрализоваться так называемые «свободные радикалы», то есть части молекул, распавшихся на части под воздействием микроволн.

Видео: Как работает микроволновка?

Все вышесказанное о принципе работы устройства хорошо иллюстрируется в следующем видео:

После прочтения нашей статьи вы стали намного лучше разбираться в принципе работы СВЧ-печи. Теперь вы знаете, что она может делать лучше обычной духовки и электроплитки, а что не может, и какие действия вообще недопустимы при работе с микроволновкой.

Микроволновая печь. Устройство и принцип работы. Часть 1

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.

действие и принцип работы, устройство СВЧ печи и вред, на какой частоте работает

Микроволновые печи вошли в наш быт достаточно давно, но споры об их полезности и безопасности ведутся до сих пор. Любопытно, что, решая подобные вопросы на всевозможных форумах и при личных встречах, подавляющее большинство даже приблизительно не представляет себе принцип работы микроволновки.

Именно поэтому прежде чем задаваться вопросом: друг она вам или враг, имеет смысл выяснить, что собой представляет этот удивительный агрегат, способный вскипятить стакан воды или приготовить курочку без использования видимого источника тепла. Практически каждый видел микроволновку в работе, но мало кто представляет, как она это делает.

Действие и принцип работы

Принцип работы микроволновой печки заложен в ее названии — воздействие на тело (в данном случае продукты) — сверхвысокочастотным излучением (СВЧ-излучением или просто СВЧ). Под воздействием высокочастотных электромагнитных колебаний продукты нагреваются до высокой температуры, что позволяет разогревать или даже готовить блюда без использования классических термонагревателей. Кстати, этот же метод используется не только для приготовления пищевых продуктов, но и для тепловой обработки технических изделий: отжига и закалки, скажем, сверл, шестеренок, ножей и т. п.

Главное условие, необходимое для работы микроволновки, — наличие в объекте так называемых полярных молекул. Именно на них и воздействует электромагнитное поле прибора. К счастью, практически во всех продуктах питания (за исключением, разве что, полностью обезвоженных) присутствует вода, которая и состоит из таких молекул. Попадая в мощное переменное электромагнитное поле, такие молекулы начинают быстро менять свое положение, следуя за постоянно изменяющимся направлением магнитного поля. В процессе вращения эти молекулы в буквальном смысле трутся друг о друга, а что при этом происходит — знает всякий. Попробуйте быстро потереть ладони одна о другую — чувствуете тепло?

Благодаря переменному электромагнитному полю полярные молекулы воды начинают быстро вращаться.

Основное же отличие воздействия микроволнового излучения на объект от обычного трения или нагрева открытым пламенем состоит в том, что нагревается не только поверхность предмета, но и глубинные его слои. Это обусловлено тем, что СВЧ излучение действует не только на поверхности объекта, но и проникает вглубь него, заставляя молекулы двигаться и нагреваться.

Глубина проникновения зависит от частоты излучения. И для стандартных микроволновых печей, работающих на частоте 2.4 ГГц, составляет 1.5–2.5 см. Нетрудно догадаться, что, к примеру, пирожок, помещенный в СВЧ печь, прогреется полностью и равномерно и изнутри, и снаружи. Причем сделает он это за самое короткое время, поскольку скорость нагрева тела в СВЧ поле составляет 0.3-0.5 градусов в секунду. 10 секунд — +5 градусов. Минута — +30 градусов.

Достоинства и недостатки

Итак, пора сформулировать главные отличия СВЧ подогрева от классического:

  1. Высокая скорость прогрева. Поскольку обработка высокочастотным (ВЧ) полем ведется одновременно по всему объему, продукт разогревается исключительно быстро — за считаные минуты.
  2. Равномерный прогрев. Благодаря равномерному прогреву нет необходимости нагревать его внешний слой до повышенной температуры. Это исключает подгорание.
  3. Возможность автоматизации приготовления. При использовании СВЧ печи отпадает необходимость следить за процессом — мешать, переворачивать и пр. Достаточно указать вес и тип заложенного продукта и описать необходимую операцию: прогрев, готовка и пр. Все остальное прибор сделает самостоятельно.
  4. Невозможность обжарки. СВЧ поле, в отличие от сковороды или гриля, прогревает продукты равномерно, а значит не в состоянии их зажарить до хрустящей корочки.

Единственным, казалось бы, недостатком, присущим микроволновкам, является невозможность обжаривания, но и этот вопрос конструкторы решили, оснастив устройство обычными термоэлектронагревателями, как у электродуховки. С их помощью вы можете легко обжарить продукт. Кроме того, существуют так называемые тарелки Крусти, выполненные из специального материала, который безопасно разогревается токами СВЧ. Положите на такую тарелку отбивную и печка не только быстро ее приготовит, но и зажарит, поскольку этот поддон накаляется до 200 градусов.

Устройство СВЧ печи

Теперь пришло время разобраться, как устроена микроволновка. Сердцем любой подобной печки является специальный генератор, создающий высокочастотное электромагнитное поле большой интенсивности. Называется он магнетроном. Далее, поле, им созданное, при помощи волноводов специальной конструкции направляется в камеру для продуктов. Делает он это таким образом, что весь внутренний объем камеры «заполняется» полем равномерно, обеспечивая качественный прогрев продуктов любого объема. Дополнительно этому способствует и вращающийся поддон, которым оснащают большинство микроволновок.

Магнетрон занимает самое почетное место под крышкой прибора.

Контролирует работу ВЧ генератора электронный блок, собранный на микропроцессоре. Встроенные в блок микропрограммы позволяют устанавливать желаемый режим приготовления продуктов, контролируют температуру в камере, влажность, время приготовления. Они же следят и за безопасностью использования печки — закрыта ли защитная дверца, нет ли пробоя изоляции, не поднялась ли температура внутри камеры выше критической и пр. Управление контроллером осуществляется с пультов того или иного типа — кнопочных, сенсорных и пр. Ну и, естественно, имеется в печи и блок питания, обеспечивающий энергией всю электронику и сам магнетрон.

Вот так выглядит микроволновая печь на схеме.

Опасность и вред микроволновки

А теперь самый главный вопрос, который беспокоит едва ли не каждого владельца микроволновки: представляет ли прибор какую-либо опасность для окружающих? Существует множество мифов об опасности использования СВЧ технологий в быту. Основные из них:

  1. Радиационная опасность.
  2. Опасность электромагнитного излучения.
  3. Плохое влияние СВЧ на качество приготовляемых продуктов.
  4. Возможность физического поражения полем СВЧ.
  5. Повышенная опасность поражения электрическим током высокого напряжения.

Радиационное поражение

Согласно этому мифу, все, кто находятся рядом с СВЧ печью, получают радиационное облучение. Более того, даже выключенная печка «лучит» не хуже чернобыльского трактора. Но если верить основам ядерной физики (все проходили ее в школе), радиацией, которую все так боятся и которая действительно представляет опасность, является ионизирующее излучение.

Взгляните на список, в котором перечислены виды электромагнитного излучения, расположенные в порядке убывания их длины волны:

  1. радиоволны — 10 км — 0.1 мм;
  2. инфракрасное излучение — 1 мм — 780 нм;
  3. видимое излучение (свет) — 780 — 380 нм;
  4. ультрафиолетовое излучение — 380 — 10 нм;
  5. рентгеновское излучение — 10 — 5 пм;
  6. жесткое (гамма) излучение — менее 5 пм.

Из всего списка только два последних пункта являются полноценным ионизирующим и частично ионизирующим — третий снизу (УФ свет). А оставлять после себя наведенную радиацию может только гамма-излучение. Длина волны электромагнитного поля микроволновой печи — 12 см. Гораздо логичнее бояться видимого света, излучаемого лампочкой Ильича, ионизирующая способность которой на 3 порядка выше излучения микроволновки. Но, несмотря на очевидное, лампочек не боится никто, микроволновых печей — почти все.

Меняет ли высокочастотное излучение свойства продуктов.

Бытует мнение, что, побывав в микроволновке, продукты меняют свою физическую структуру. Одни связи якобы разрушаются, другие появляются, меняется заряд, полюс, градус, память — все что угодно. После всего этого безобразия полезные продукты питания превращаются в яд.

Микроволновое излучение, как было сказано выше, воздействует на полярные молекулы, которыми являются молекулы воды. На сегодня науке достоверно известно, что вода — аморфное тело и вообще не имеет структуры, если не находится в замерзшем состоянии. Как может эта самая структура измениться, если у аморфного тела ее нет вовсе?

Рождение подобного мифа связано, скорее всего, с понятием «структурированная вода», которое появилось благодаря всевозможным лженаукам типа гомеопатии и «бизнесменам», продающим «заряжающие» подносы для воды и прочие чудеса техники параллельных миров.

Электрическим током

Насколько прибор электробезопасен.

Опасения, будто бы микроволновая печка опасна в плане поражения электрическим током, в принципе, понятны. Для работы магнетрона требуется источник высокого напряжения — порядка 4 кВ. Если добавить к этому еще и мощность современной микроволновки, которая может достигать киловатта, то весь ужас человека, далекого от электрики, становится понятным. Тем не менее этот же человек совершенно спокойно пользуется полуторакиловаттным пылесосом и двухкиловаттной электроплитой.

Вспомните обычный кинескопный телевизор, который служил нам не одно десятилетие и продолжает служить по сей день. Напряжение на ускоряющем аноде его кинескопа достигает 30 кВ. Это почти на порядок выше напряжения на магнетроне. Если вскрыть микроволновку, то можно и под напряжение попасть. Но и в телевизоре ведь задняя крышка всего на четырех винтах! А теперь подумайте: много у вас знакомых, убитых током злого телевизора? Таким образом микроволновая духовка в плане электробезопасности ничем не отличается от любого другого бытового прибора.

Вредно ли излучение микроволновки для организма.

Да, СВЧ вредны для человека. Но ведь масса современных устройств работает на той же частоте: Wi-Fi модем, мобильник, смартфон. Работа с ними считается безопасной. Так вредно микроволновое излучение или невредно? Вредно, но лишь при превышении определенного уровня. Ваш мобильник излучает, но мощность его передатчика невелика. Хоть вы и держите его у самого виска, периодические разговоры по телефону особого вреда здоровью не нанесут. Другое дело — микроволновая печка. Мощность ее «передатчика» достигает тысячи ватт.

Но, во-первых, в отличие от мобильника, излучение магнетрона направлено не во все стороны, а в рабочую камеру. Во-вторых, и это главное, камера, как и ее дверца, имеют специальное покрытие, предотвращающее выход излучения за пределы рабочей области. Конечно, покрытие не задерживает СВЧ на 100%, но этого и не нужно. Вы не держите микроволновку у виска, как телефон, и не пользуетесь ею, часами уткнувшись носом в дверцу. Кроме того, интенсивность СВЧ убывает пропорционально квадрату расстояния.

Что по этому поводу говорят цифры? Открываем медицинские документы, нормирующие максимально допустимое безопасное для человека СВЧ излучение и читаем: не более 10 мкВт/см.кв. Много это или мало? Самое время посмотреть на рисунок ниже:

Зависимость напряженности поля от расстояния до СВЧ печи.

У самой дверцы микроволновой печи напряженность электромагнитного поля достаточно высока — 5 мВт/см.кв. Но уже на дистанции в полметра оно ослабевает на два порядка, а на расстоянии в полтора метра ниже максимально допустимого уровня вдвое. Таким образом, если вы не сидите со включенной микроволновкой буквально в обнимку, а пользуетесь ею не круглые сутки, то за свое здоровье можете не опасаться. Но ведь дверцу можно открыть? Можно, только магнетрон сразу же отключится, поскольку имеет защиту «от дурака». Эта же защита не даст сунуть руку (а кое-кому и голову) в работающий прибор, дабы проверить его исправность «на ощупь».

Как только вы откроете дверцу, автоматика снимет питание с магнетрона.

Таким образом исправная микроволновая печь при соблюдении элементарных правил эксплуатации, подробно описанных в прилагаемой инструкции, абсолютно безопасна для человека.

Принцип работы микроволновой печи

Автор Ангелина На чтение 4 мин. Просмотров 3.5k. Опубликовано

Принцип работы микроволновой печи основан на процессе преобразования электромагнитного СВЧ-поля. Электромагнитное поле превращается в тепло и бесконтактным образом нагревает помещенный в камеру продукт. В этом и заключается главное отличие микроволновки от других устройств – электрических духовок, газовых духовых шкафов и т.д.

В микроволновых печах нагрев происходит непосредственно в пределах разогреваемого продукта, именно поэтому процесс занимает считанные минуты. А в традиционных печках тепло направлено на поверхность объекта, и распространяется дальше в зависимости от теплопроводных свойств продукта. Само собой, такой способ менее эффективен чем микроволновые волны, к тому же требует гораздо больших познаний в сфере кулинарии.

Даже с течением времени и развитием технологий устройство микроволновки остается неизменным. Да, дизайн совершенствовался и становился более комфортным, функциональность развивалась, появлялись новые способы регулировки времени и мощности. Но принцип работы не меняется и по сей день.

Многие люди путают такие понятия как «микроволновая печь» и «СВЧ печь», но это всего лишь разные названия одного и того же прибора.

Еще десять лет тому назад микроволновки считались непозволительной роскошью и простым дополнением к интерьеру кухни. Всему виной была дороговизна подобных приборов, и далеко не каждый мог себе позволить подобное новшество. Но со временем стало ясно, что это не роскошь, а необходимость, особенно во времена урбанизации и непрекращающейся гонки за деньгами.

За счет чего происходит нагрев?

Принцип работы микроволновки построен на таком элементе как магнетрон. Данное понятие широко известно каждому, кто знаком с миром радиолокационных устройств. Именно благодаря магнетрону человечество получило самый эффективный и простой в эксплуатации прибор для приготовления и разогревания пищи. Это один из наиболее ярких примеров того, как разработки тяжелой промышленности с ошеломительным успехом начали применяться в быту.

Устройство микроволновой печи вкратце можно передать такими словами — магнетрон вырабатывает СВЧ-энергию, которая преобразовывается в тепло. Источниками питания данных элементов являются особые анодно-накальные трансформаторы-стабилизаторы, которые и являются причиной такой высокой цены на микроволновки. Данные стабилизаторы – наиболее дорогостоящий и важный элемент печи.

Изучая принцип действия микроволновой печи, особое внимание уделим конструкции магнитопровода, оснащенного магнитными шунтами. Данное устройство дает возможность менять повышенное напряжение всего лишь в пределах двух процентов, в условиях колебания напряжения сети 10%. Магнитопровод и существенная индуктивная сила рассеивания высоковольтной обмотки являются главными достопримечательностями трансформатора микроволновой печи. На словах все кажется достаточно сложным, но на деле такое устройство показало себя простым и чрезвычайно действенным.

Но на первых этапах разработок создатели столкнулись с такой проблемой как повышенный шум при работе печки. Излишний шум всегда был проблемой многих образцов бытовой техники, но производители легко обошли данный подводный камень. Для понижения уровня шума некоторые детали магнитопровода соединяются при помощи сварки.

Стандартный корпус микроволновки представляет собой прямоугольную камеру, которая играет существенную роль в нагреве. Вырабатываемые волны не просто направляются на разогреваемый объект – они отражаются от стенок корпуса.

Дополнительным элементом, благодаря которому удается обеспечить качественный и равномерный нагрев, является вращающееся блюдце в камере. Вращаясь, оно позволяет волнам равномерно воздействовать на поверхность. Принцип работы таков, что вырабатываемые волны отнюдь не однородны – они могут быть с пучками, узлами и т.д. Магнетрон передает мощность к излучателю посредством волновода прямоугольной формы.

Дверца – важный элемент микроволновой печи

В производстве микроволновки наибольшее внимание уделяется двери. Всем известно, что в каждой микроволновой печи дверка играет роль этакого предохранителя – как только она открывается, работа печки прекращается. Устройство двери является достаточно сложным, так как напрямую связано с уровнем безопасности при эксплуатации. Принцип работы дверки выглядит следующим образом:

  • Необходима идеальная форма дверки и корпуса, чтобы зазор был минимальным. Дверь защищает окружающую среду от действия микроволнового излучения, и поэтому к ее созданию необходимо относиться с максимальной долей ответственности.
  • Периметр дверцы оснащен высокочастотным дроссельным затвором, который отвечает за понижение микроволнового излучения до необходимых показателей.
  • В процессе производства используется особый вид пластмассы, который способствует поглощению излучения.

Панель управления не представляет собой ничего сложного. Обычно это две ручки, которые регулируют мощность и время приготовления. Таймер может быть как механическим, так и в виде электронного циферблата.

В наши дни многие современные модели оснащены панелями с выбором различных режимов, но на самом деле это всего лишь незначительные добавления – основной принцип работы не меняется.

За все годы существования микроволновых печей многое было сказано об их губительном влиянии на здоровье. На самом деле СВЧ печи не выделяют радиоактивное излучение, и даже позволяют готовить более здоровую пищу, сохраняя в продуктах до 75% витаминов (чего не скажешь о традиционных методах приготовления). При соблюдении техники безопасности никакого вреда для вашего здоровья от микроволновки не будет.

Еще по теме: вредна ли микроволновка?

Видео: мифы о вредности микроволновок

Оцените статью: Поделитесь с друзьями!

Принцип работы микроволновой печи: схема, частота, устройство

Микроволновка — сложный электрический прибор, выполняющий важные функции на кухне. Пользваться ней умеет каждый, однако принцип работы микроволновой печи для многих загадка.

Устройство микроволновки

Главная составляющая любой СВЧ-печи — магнетрон, который находится в металлической камере. В ее состав входит трансформатор, дверца, вращающийся столик, моторчик, блок управления, волновод, вентилятор. В некоторых моделях может быть дополнительно встроен диссектор, главная задача которого обеспечить равномерный прогрев пищи. Существуют также инверторные варианты печей, затрачивающее меньшее количество энергии на более быстрый подогрев или приготовление блюд.

Магнетрон

Этот прибор представляет собой вакуумную лампу, задача которой — вырабатывать сверхвысокочастотное излучение. Именно оно воздействует на молекулы воды, заставляя их двигаться и создавать тепло, необходимое для разогрева пищи.

Трансформатор

Продуцировать излучение магнетрону удается за счет высоковольтного трансформатора. Он вместе с магнетроном является главной составляющей микроволновки. Отличается высокой стоимостью.

Дверца

Выполняет функцию предохранителя и обеспечивает дополнительную защиту. Во время открывания плиты, любой выбранный режим останавливается, не позволяя излучению выйти за пределы металлической камеры. Устройство дверцы отличается сложностью, потому что она должна выполнять много технических характеристик:

  • Она должна максимально плотно соприкасаться с корпусом, не давая излучению выйти наружу;
  • Внутри нее находится высокочастотный дроссельный заслон, задача которого — понижать излучение до нужных параметров;
  • В состав дверцы во время ее производства подмешивается большое количество присадок, необходимых для поглощения излучения.

Блок управления

Состоит из двух поворотных регуляторов: один нужен для выставления температуры, второй является таймером.

Обеспечивает вращени стеклянного подноса для равномерного прогревания блюда со всех сторон. Работает за счет небольшого встроенного моторчика.

Волновод

Подает внутрь камеры электромагнитное излучение, вырабатываемое магнетроном. Защитить его от загрязнений и продлить срок службы помогает слюдяная пластина, находящаяся непосредственно на внутренней стенке камеры. Эту накладку нужно периодически чистить, чтобы обеспечить нормальную работу устройства.

Вентилятор

Охлаждает магнетрон в процессе работы микроволновки.

Принцип работы

Свою работу СВЧ-печь осуществляет за счет преобразования электромагнитных полей в тепловую энергию. Принцип работы микроволновки заключается в разогреве только самого продукта, в отличие от духовки, где вместе с едой нагревается весь духовой шкаф. Пища в микроволновке греется и готовится гораздо быстрее.

Частота микроволн практически всех описываемых бытовых приборов — 2450 МГц. Механизм действия микроволнового излучения в том, что оно воздействует на дипольные молекулы воды, меняя направление их движения. Это происходит почти 5 миллиардов раз в секунду. В результате такого активного движения выделяется большое количество тепла.

Микроволны меняют температурный показатель продукта только снаружи, немного проникая внутрь (максимум на 3 см). Прогреться полностью ему помогает функция теплопроводности. Поэтому принцип приготовления или прогрева большой порции твердой пищи заключается в том, чтобы включать устройство не на максимальную мощность, выставляя больше времени.

Технические характеристики

Соло

Только разогревает и готовит, с грилем, конвекцией и мультифункциональные. Последние выполняют не только стандартные функции, но способны заменить гриль, духовку, стерилизатор, тостер, пароварку, а также индукционные плиты.

Объем внутреннего пространства

Диапазон — 20–48 л. Приобретение микроволновки и ее объем зависит от количества пользователей. В последнем варианте можно сразу подогреть несколько тарелок с едой.

Разновидность гриля

Нагревательный элемент бывает тэновый, кварцевый, керамический. Самый быстрый процесс приготовления будет в случае совмещения в одном устройстве двух грилей.

Способ управления

Механическое, сенсорное, кнопочное.

Мощность

Если печь может выполнять только стандартные функции, ее мощность находится в пределах 500–1100 Вт. Наличие гриля увеличивает мощность 850–1500 Вт. Если в устройство вмонтированы одновременно конвектор и гриль, его максимальная мощность может составлять 2000 Вт.

Внутреннее покрытие

Это может быть самая дешевая эмаль, прочная эмаль, антибактериальное покрытие и нержавеющая сталь.

При выборе микроволновки ее основой должны стать технические характеристики. Лучшие их показатели влияют на повышение стоимости.

Работа на уровне электрической схемы

Схемы микроволновых печей любого производителя практически ничем не отличаются. Главное отличие во внешнем виде аппаратов.

Рассмотрим электрическую схему работы печи «Самсунг».

Во время включения выбранного режима магнетрон начинает выделять энергию, которая превращается в тепло. Оно направлено конкретно на какой-то один предмет, который необходимо нагреть. Главным элементом электрической схемы печи является трансформатор-стабилизатор анодно-накального типа.

Схема состоит из двух частей:

  1. Управляющей. В нее входят микроконтроллер, дисплей, блок управления, электромагнитные реле, зуммер. Чтобы питать эту часть прибора используют понижающий трансформатор;
  2. Исполнительных элементов: магнетрона, вентилятора, мотто-редуктора столика, лампы подсветки.

Особое внимание нужно уделить исполнительной цепи. Именно эта часть электросхемы считается генератором излучения печи. Начинается цепь с высоковольтного трансформатора, к первичной обмотке которого подключено напряжение 220 В.

Напряжение со вторичной обмотки подводится к накальной обмотке магнетрона, которая потребляет ток в 10 А. Другая обмотка данного трансформатора, конденсатор и диод вырабатывают напряжение в 4 кВ, что позволяет питать анод магнетрона. Из-за небольшого тока анода (0,3 А) создается движение электронов в вакууме.

Рекомендации при разборке микроволновки

Выполняя действия по разборке СВЧ-печи самостоятельно, фотографируйте каждый шаг. Изображения помогут собрать прибор обратно в правильной последовательности. Если вы не обладаете необходимыми знаниями в электронике, лучше обратитесь за помощью к мастеру.

Основные рекомендации, необходимые при разборке микроволновки:

  • Во время разборки соблюдайте правила безопасности, ведь речь идет о высоком напряжении и сверхвысокочастотном излучении.
  • Перед началом работы не забудьте отключить прибор от сети, а также разрядить конденсатор.
  • Сняв слюдяную пластину, ее можно перевернуть другой стороной, чтобы прикрутить на место.
  • Никогда не пытайтесь самостоятельно ремонтировать магнетрон — это опасно для жизни.
  • Во время снятия магнетрона нужно следить за тем, чтобы не ударить его, потому что это может вывести его из строя. Возвращая его на место, удостоверьтесь в том, что прокладка магнетрона расположена правильно и при этом не имеет повреждений.
  • Меняя колпачок антенны магнетрона, подберите обязательно точно такой же по форме и размеру.
  • Начинайте ремонт всегда со снятия кожуха.

С микроволновкой нужно обращаться осторожно и не пытаться ремонтировать самостоятельно, не имея опыта. Качественный уход продлит срок ее службы и отсрочит время ремонта.

Принцип работы микроволновой печи — Обзоры бытовой техники

Как известно, использование микроволн для приготовления пищи было изобретено Перси Лебароном Спенсером в 1945 году. Уже в 1947 году была создана первая микроволновая печь, которая весила более 660 фунтов. Но во второй половине 20 века специалисты неоднократно обсуждали безопасность приготовления в микроволновой печи, что, конечно же, ограничивало распространение этих устройств. Ограничивающим фактором в тот период была и невозможность использования традиционной металлической посуды.

Но сегодня эти две проблемы полностью решены. Компании предлагают огромный ассортимент специальной пластиковой и стеклянной посуды для СВЧ по доступной цене, а многочисленные исследования неоднократно доказывали полную безопасность современных моделей. Более того, надежное дверное экранирование полностью исключает проникновение в комнату мощного СВЧ-излучения.

Однако есть простой способ самостоятельно проверить качество дверной заслонки. Достаточно вставить в камеру мобильный телефон, закрыть дверь и набрать ее номер.Отсутствие связи будет убедительным доказательством надежности дверной заслонки. Тем не менее, знание принципа работы микроволновой печи может дополнительно снять подозрения о возможном вреде от ее использования.

Технические характеристики современных моделей варьируются в широком диапазоне, что влияет на их функциональность, цену и, соответственно, выбор оптимальной СВЧ.

Принцип действия

Как известно, микроволновая печь использует бесконтактный нагрев за счет преобразования электромагнитной энергии в тепло.

Традиционные методы приготовления предполагают поступление тепла на поверхность пищи. Дальнейшее тепло распределяется внутри за счет теплопроводности. Процесс разогрева пищи в микроволновой печи принципиально отличается. В этом случае тепло внутри пищи генерируется с помощью молекул воды.

Следовательно, скорость объемного нагрева микроволнами значительно выше.

Микроволновое излучение не вызывает химических изменений в продуктах питания и сохраняет от 75 до 98% содержащихся в них витаминов.Для сравнения: обычная термообработка обеспечивает сохранность всего 35-60%.

Основные компоненты

Микроволновая печь содержит:

— рабочая камера с экранированной дверцей;

— трансформатор высоковольтный для питания магнетрона;

— схема включения и управления;

— магнетрон для генерации СВЧ-излучения;

— волновод для передачи излучения от магнетрона к камере.

Схема демонстрирует их традиционное размещение.

Вспомогательные элементы:

— поворотный стол увеличивает равномерность нагрева;

— цепь управления; p>

— вентилятор для охлаждения магнетрона и вентиляции камеры.

Процесс работы

СВЧ-генератор называется магнетроном и является основным элементом устройства. Специальный трансформатор — стабилизатор — самый дорогой элемент.

Обеспечивает питание магнетрона. Его номинальное рабочее напряжение на высоковольтной обмотке 2100-2300 В, номинальное напряжение первичной обмотки 3-3.2 В. Но его нет в современных инверторных микроволновых печах, где используется другой принцип управления мощностью магнетрона.

Отличительной чертой таких трансформаторов является высокая индуктивность рассеяния высоковольтной обмотки и особая конструкция магнитопровода с магнитными шунтами. Они обеспечивают стабильность высокого напряжения. Это значение изменяется всего на 1,2% при колебании напряжения питания на 10%.

Отдельные элементы магнитопровода свариваются друг с другом для обеспечения бесшумной работы трансформатора.Накопительный высоковольтный конденсатор емкостью от 0,8 до 1,2 мкФ рассчитан на работу при напряжении до 10 кВ.

Прямоугольный волновод используется в качестве линии для передачи энергии от магнетрона к эмиттеру. Излучатель обеспечивает ВЧ-мощность в рабочей камере. Конструкция излучателя и волновода обеспечивает согласование рабочей камеры с магнетроном. Излучатель возбуждает в камере широкий спектр волн для обеспечения равномерности нагрева.

Рабочая камера представляет собой полый прямоугольный резонатор.Размеры внутренних стенок намного больше длины волны. Электромагнитные волны многократно отражаются в камере от ее стенок и образуют многочисленные стоячие волны электромагнитного поля с узлами и пучками.

Пищевая термообработка

Напряженность электромагнитного поля в камере увеличена до уровня поглощения микроволновой энергии пищей. Точечный нагрев пищи пропорционален квадрату эффективного значения напряженности электрического поля в данной точке.

Инженеры обеспечивают оптимальное наложение стоячих волн для максимальной однородности нагрева пищи. Но, к сожалению, идеальная равномерность нагрева невозможна из-за значительных колебаний диэлектрических свойств и формы блюд и посуды. Поэтому эта проблема решается дополнительными методами.

Сюда входят:

— поворотный стол для пищевых продуктов;

— наложение оси вращения антенны с осью симметрии рабочей камеры;

— несимметричная форма диаграммы направленности;

— крыльчатка вращающаяся с металлическими лопастями, выполняющая функцию мешалки СВЧ потока;

— использование двух излучателей с разветвленным волноводом.

Дверца микроволновой печи

Дверца рабочей камеры является очень важной деталью, поскольку она предотвращает распространение микроволновой энергии на кухне. Поэтому конструкция двери довольно сложная.

Дверь имеет высокочастотную дроссельную заслонку по всему периметру, которая снижает мощность микроволн до безопасного значения. Открытая щель дроссельной заслонки заполнена специальным пластиком, который эффективно поглощает микроволновую энергию.

Конструкция дверцы обеспечивает очень плотное прилегание к плоскости лицевой поверхности рабочей камеры.Установленные официальные требования допускают зазор не более 0,5 мм. В этом случае плотность потока энергии вне СВЧ печи не превышает допустимого уровня — 2,1 мВт / см.

Особенности

Регулировка мощности обычно осуществляется изменением соотношения длительностей пауз и периодов генерации магнетрона. Отсутствие пауз соответствует максимальной мощности. Равенство длительности паузы и периодов генерации соответствует уровню мощности 50% и т. Д.Управление работой магнетрона осуществляется через первичную обмотку трансформатора.

У всех микроволновых печей есть общая черта. Они не предназначены для использования посуды с содержанием металлов из-за риска возникновения индукции тока. Индукционный ток сопровождается искренним и может вызвать дуговую разрядку.

Панель управления современных моделей обеспечивает их программирование и отключение устройства при нарушении блокировки двери или при повышении температуры магнетрона, трансформатора или в рабочей камере.Органы управления включают электромеханические циферблаты, электронные кнопки и сенсорную панель.

Некоторые встроенные и комбинированные современные микроволновые печи поддерживают управление по Wi-Fi. В ролике демонстрируются возможности умной микроволновки с поддержкой Alexa.

Микроволновые печи | Как они работают?

Микроволновые печи | Как они работают? — Объясни это

Реклама

Криса Вудфорда.Последнее изменение: 31 августа 2020 г.

Как любили бы наши предки
микроволновые печи! Вместо того, чтобы часами сидеть у дымных дров, варить тушеное мясо буйвола для своих
Друзья каменного века, они могли бы просто выбросить все в
микроволновая печь, нажал несколько кнопок и уже через минуту или
два. Конечно, у них не было электричества, которое могло быть
что-то вроде проблемы…

Когда в 1970-х годах стали популярны микроволновые печи, они
домашнее удобство на новый уровень.Обычная духовка разогревает пищу
очень медленно снаружи внутрь, но в микроволновой печи используются крошечные,
мощные радиоволны для приготовления еды
более равномерно (грубо говоря, мы иногда говорим, что он готовится «изнутри» — хотя
это не совсем правильно). Вот почему микроволновая печь может приготовить мясо примерно в шесть раз быстрее, чем обычная духовка. Микроволновые печи также экономят электроэнергию, потому что вы можете готовить сразу, не дожидаясь, пока духовка сначала нагреется до высокой температуры. Давай ближе
посмотрите как они работают!

Что готовится?

Микроволновые печи такие быстрые и эффективные, потому что они отводят тепловую энергию
непосредственно к молекулам (крошечным частицам) внутри пищи.Микроволны нагревают пищу, как солнце нагревает ваше лицо — излучением.

Фото: «Варочная камера» типичной микроволновой печи. Этот прочный металлический ящик предотвращает утечку вредных микроволн. Микроволны генерируются устройством, называемым
магнетрон, который находится за перфорированной металлической сеткой на
правая сторона (сразу за лампой, которая освещает духовку
внутри). Если вы посмотрите через сетку, вы можете просто увидеть горизонтальное охлаждение
плавники на магнетроне (которые выглядят как стопка параллельных горизонтальных
металлические пластины).Обратите внимание также на поворотный столик, который вращает пищу, чтобы микроволны готовили ее.
это равномерно. Задняя часть двери покрыта защитным металлом.
марлю, чтобы не допустить утечки микроволн.

Микроволновая печь очень похожа на электромагнитные волны, которые пронизывают воздух от
Теле- и радиопередатчики. Это невидимый восходящий и нисходящий паттерн электричества.
и магнетизм, несущийся в воздухе со скоростью света (300 000
км или 186000 миль в секунду). Хотя радиоволны действительно могут быть очень длинными
(некоторые измеряют десятки километров или миль между одним гребнем волны и другим),
они также могут быть крошечными: микроволны, по сути, являются самыми короткими радиоволнами, а микроволны, которые готовят пищу в вашей духовке, имеют длину всего 12 см (примерно 5 дюймов).(Подробнее об электромагнитных волнах читайте в нашей статье.
по электромагнитному спектру.)

Несмотря на свой небольшой размер, микроволновые печи переносят огромное количество
энергия. Одним из недостатков микроволн является то, что они могут повредить живые клетки и
ткань. Вот почему микроволновые печи могут быть вредными для людей — и почему микроволновые печи
окружены прочными металлическими ящиками, не дающими волнам уйти.
В нормальном режиме работы микроволновые печи совершенно безопасны. Несмотря на это,
микроволновые печи могут быть очень опасными, так что никогда не обманывайте
вокруг с микроволновой печью.Микроволны также используются в мобильных телефонах (мобильных телефонах), где они передают ваш голос взад и вперед по воздуху, а также в радарах.

Как микроволновая печь готовит пищу?

Как микроволновая печь превращает электричество в тепло? Нравится!

  1. Внутри прочного металлического ящика находится микроволновый генератор, называемый магнетроном. Когда ты начинаешь
    во время приготовления пищи магнетрон забирает электричество из розетки и
    преобразует его в мощные радиоволны диаметром 12 см (4,7 дюйма).
  2. Магнетрон направляет эти волны в отделение для пищевых продуктов через канал, называемый волной.
    гид.
  3. Еда стоит на вращающемся подносе и медленно вращается, поэтому микроволны готовят ее равномерно.
  4. Микроволны отражаются от отражающих металлических стенок отделения для продуктов,
    точно так же, как свет отражается от зеркала.
    Когда микроволны достигают самой пищи, они не просто отскакивают. Просто
    как радиоволны могут проходить сквозь стены вашего дома, так
    микроволны проникают внутрь пищи.Путешествуя по нему, они
    заставить молекулы внутри него вибрировать быстрее.
  5. Вибрирующие молекулы имеют тепло, поэтому чем быстрее молекулы вибрируют, тем горячее.
    еда становится. Таким образом микроволны передают свою энергию
    молекулы в пище, быстро нагревая ее.

Готовят ли микроволны изнутри?

В обычной духовке тепло должно исходить от электронагревательных элементов.
(или газовые горелки), расположенные снизу и по бокам плиты, в еду, которая готовится в основном
проводимость снаружи внутрь — от внешних слоев к внутренним.Вот почему пирог, приготовленный в обычной духовке, можно обжечь по краям и вовсе не приготовить в середине.
Иногда говорят, что микроволновые печи готовят еду «изнутри», что немного похоже на блеск.
и не совсем правильно. Когда люди говорят это, на самом деле они имеют в виду, что микроволны
одновременно возбуждают молекулы прямо через пищу, поэтому обычно
готовить быстрее и равномернее, чем в противном случае.

Изображение: Микроволны (оранжевые) готовят пищу в основном за счет «вибрации» молекул воды (красных и синих).
внутри него.

То, как еда готовится в микроволновой печи, во многом зависит от того, из чего она сделана. Микроволны сильнее возбуждают жидкости в продуктах питания, поэтому что-то вроде фруктового пирога (с более высоким содержанием жидкости в центре) действительно будет готовиться изнутри наружу, потому что внутри больше всего воды. С яблоком, приготовленным в микроволновке, нужно быть очень осторожным.
пирог, потому что внутренняя часть может быть горячей, а внешняя корочка едва даже теплая. Что касается других продуктов, в которых содержание воды распределено более равномерно, вы, вероятно, обнаружите, что они готовятся снаружи, как в обычной духовке.Поскольку микроволны работают за счет подпитки молекул воды, они также сушат пищу в большей степени, чем обычные печи.

Другой важный фактор — это размер и форма того, что вы готовите. Микроволны не проникают больше, чем на сантиметр или два
(возможно, на дюйм или около того) в еду. Подобно пловцам, ныряющим в воду, они теряют энергию с того момента, как входят в еду, и после этого первого сантиметра или около того у них не остается достаточно энергии, чтобы проникнуть еще глубже. Если вы готовите что-нибудь большое (например, кусок мяса в большой микроволновой печи), только внешний слой «кожицы» будет приготовлен самими волнами; интерьер будет готовиться снаружи внутри кондуктом.К счастью, большинство вещей, которые люди готовят в небольших микроволновых печах, не намного больше пары сантиметров в диаметре (подумайте о мясном или фруктовом пироге, пригодном для использования в микроволновой печи). К сожалению, поскольку еда внутри и снаружи готовится по-разному и с разной скоростью, легко получить что-то приготовленное снаружи и сырое посередине.
или пережаренный снаружи и приготовленный прямо в середине. Как и любой другой метод приготовления, микроволновая печь имеет свои недостатки и требует некоторого привыкания.

Вы заметите, что для ужинов, пригодных для использования в микроволновой печи, указано «время приготовления», равное такому количеству минут, за которым следует «время выдержки».
часто это так же долго (когда вы оставляете приготовленную пищу в покое перед тем, как ее съесть). В этот период еда
эффективно продолжает готовку: более горячие части блюда передают тепло путем теплопроводности более холодным частям,
надеюсь, что обеспечит единообразное приготовление пищи во всем.

То, как микроволновые печи распределяют свои микроволновые печи, также позволяет готовить блюда необычным образом, например
Зло Безумный
Ученые лаборатории выяснили это, когда попытались приготовить индийские закуски в различных микроволновых печах.

Кто изобрел микроволновую печь?

Как и многие великие изобретения, микроволновые печи появились случайно.
открытие. Еще в 1950-х годах американский инженер-электрик Перси Спенсер (1894–1970) проводил эксперименты с магнетроном в производственной компании Raytheon, где он работал. В то время
Основное применение магнетронов было в радарах: способ использования радиоволн для помощи
самолеты и корабли ориентируются в плохую погоду или темноту.

Artwork: Один из оригинальных патентных чертежей Перси Спенсера для микроволновой печи.
печь.Я закрасил его здесь, чтобы вы могли видеть его более четко и понять, насколько он похож на микроволновую печь, которую я
описано выше. Слева (красный) у нас есть входящая электрическая мощность. Это заставляет пару магнетронов (синий) генерировать микроволны, которые направляются по линиям передачи (желтый) и волновод (оранжевый) к кулинарии.
отсек (зеленый). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Однажды у Перси Спенсера была плитка шоколада.
карман при включении магнетрона.К его удивлению, в баре
быстро плавится из-за тепла, выделяемого магнетроном. Это дало
ему пришла в голову идея, что магнетрон можно использовать для приготовления пищи. После
успешно приготовив попкорн, он понял, что может развить
микроволновая печь для приготовления любых блюд. Он получил ряд патентов на
эта идея в начале 1950-х годов, в том числе идея для приготовления кофе в микроволновой печи
пивовар (патент США 2,601,067, выдан 17 июня 1952 г.) и тот, который я проиллюстрировал здесь (патент США 2,495,429 «Метод обработки пищевых продуктов»
24 января 1950 г.), где показаны основные принципы работы микроволновой печи.В этом патенте вы можете найти собственное лаконичное резюме Спенсера о том, как работает его изобретение:

«… используя длины волн, попадающие в микроволновую область электромагнитного спектра … Таким образом,
длина волны энергии становится сопоставимой со средним размером готового продукта,
и в результате тепло, выделяемое в продуктах питания, становится интенсивным, а расходуемая энергия становится равной.
минимум, и весь процесс станет эффективным и коммерчески осуществимым ».

Раннее оборудование Спенсера было относительно примитивным по сравнению с современными чистыми микроволнами — его первая духовка была примерно
1.5 метров в высоту! С тех пор микроволновые печи стали намного компактнее, и миллионы их были проданы по всему миру.

Легко назвать изобретение Спенсера «простой» счастливой случайностью, но это было еще не все: для этого нужно
правильный вид изобретательного ума, чтобы ухватиться за открытие и сделать из него что-нибудь. Как читательский
Журнал дайджест позже
Сообщается, что Спенсер «продемонстрировал, что ничто не выходит за пределы досягаемости человека, который хочет знать, что происходит, и который чувствует ответственность за то, что что-то с этим делает.»130 патентов, выданных ему при жизни, свидетельствуют об этом,
и его изобретательским способностям претворять научные идеи в жизнь.

Насколько эффективны микроволновые печи?

Вы можете ожидать, что микроволновая печь будет намного более эффективной, чем другие способы приготовления пищи: другими словами,
вы ожидаете, что больше энергии, поступающей от кабеля питания, будет преобразовано в тепло в вашей пище и меньше будет потрачено впустую
другими способами. Вообще говоря, это правильно: готовить в микроволновой печи дешевле и быстрее, чем готовить в обычной печи.
духовку, потому что вам не нужно нагревать саму духовку, прежде чем вы сможете готовить.

?

Но это еще не все. Если вы хотите разогреть только небольшое количество еды (или чашку горячей воды), используйте микроволновую печь.
духовка — не лучший вариант использования. Когда вы что-то готовите в микроволновой печи, вы не только вкладываете энергию в пищу, но и заряжаете
электродвигатель, который вращает относительно тяжелый стеклянный поворотный стол.
Хотя вам не нужно нагревать отделение для продуктов, чтобы духовка готовила, микроволновая печь на самом деле достаточно
теплый после того, как он был включен некоторое время, поэтому есть некоторые тепловые потери.Магнетрон не очень эффективен при преобразовании
электричество в микроволновые печи: станет горячим. И вам также нужно запитать электронную схему, дисплей таймера и, возможно, охлаждающий вентилятор. В совокупности все это делает микроволновую печь менее эффективной, чем она могла бы быть.

Насколько менее эффективен? Физик Том Мерфи недавно
сравнил энергоэффективность различных методов кипячения воды и обнаружил (что, возможно, удивительно), что они были эффективны всего около 40 процентов, что примерно вдвое меньше.
как с электрическим чайником.

Безопасны ли микроволновые печи?

Вы беспокоитесь о том, что стоите слишком близко к микроволновой печи, когда она гудит, жужжит и издает
замороженный блок в дымящийся вкусный обед? Не надо! Полости для приготовления пищи в микроволновых печах представляют собой герметичные металлические контейнеры: обычно используйте микроволновую печь, и волны не могут просочиться наружу. Если вы внимательно посмотрите на внутреннюю часть стеклянной двери, вы обнаружите, что к ее задней части приклеена металлическая сетка; те отверстия, которые вы видите в нем, слишком малы, чтобы пропускать через них микроволны.Еще одна функция безопасности (называемая блокировкой) сохраняет вас в целости и сохранности: если вы попытаетесь открыть дверь, магнетрон немедленно перестанет гудеть; большинство микроволн фактически имеют две независимые блокировки на случай отказа одной из них. Конечно, все же стоит принимать меры предосторожности. Вы не хотите, чтобы микроволны выходили из вашей духовки, поэтому, если дверца не закрывается должным образом (возможно, потому, что она забита пролитой пищей), если сетка на задней части стекла начала ржаветь и отслаиваться, если блокировки не работают, или машина дает вам повод думать, что она протекает, немедленно отремонтируйте или замените ее.

Фото: микроволновая печь имеет на внутренней стороне дверцы защитную металлическую решетку. Вы можете заглянуть в духовку, когда дверь закрыта, потому что свет может проникать через отверстия в марле.
Однако микроволны намного больше, чем световые волны, поэтому они слишком велики, чтобы пройти через отверстия и оставаться надежно «запертыми» внутри.

Даже если ваша микроволновая печь «протекает», это вряд ли причинит вам вред. Хотя микроволновые печи могут производить внутри очень большую мощность (до 1000 Вт в типичной большой духовке), по мере удаления от них мощность падает очень быстро.Вне кухонной камеры и на некотором расстоянии даже излучающая микроволновая печь будет производить лишь крошечное количество электромагнитного излучения — меньше, чем вы бы получили от мобильного телефона. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, на расстоянии около 5 см (2 дюйма) мощность утечки микроволновой печи составляет около 5 милливатт на квадратный сантиметр, что «намного ниже уровня, который, как известно, наносит вред людям», в то время как на расстоянии около 50 см (20 дюймов) это снова примерно на 1 процент больше. Даже стоя в непосредственной близости от протекающей микроволновки, вам придется подвергаться гораздо более высокому уровню радиации гораздо дольше, чтобы возник реальный риск для вашего здоровья.Всемирная организация здравоохранения обнадеживает по этому поводу: «тепловое повреждение может возникнуть только в результате длительного воздействия очень высоких уровней мощности, намного превышающих те, которые измеряются вокруг микроволновых печей». Другими словами, просто слишком мало энергии, чтобы нагреть ткани вашего тела настолько, чтобы нанести ущерб.

И если вы когда-нибудь задумывались, почему вы не можете приготовить обед с помощью мобильного телефона (который, как вы помните, использует волны аналогичного размера), объяснение точно такое же: недостаточно энергии. Даже если вы поставите свой мобильный телефон прямо на замороженный обед, он не будет выделять достаточно энергии для выработки тепла, необходимого для приготовления пищи, независимо от того, как долго вы его там оставляете.

Если вам понравилась эта статья …

… вам могут понравиться мои книги. Мой последний
Breathess: почему загрязнение воздуха имеет значение и как оно влияет на вас.

Узнать больше

На сайте

Книги

  • Что Эйнштейн сказал своему повару Роберт Вулк, Нортон, 2002. Это остроумное и очень удобочитаемое введение в кухню (в основном химию) включает длинный раздел о различных аспектах приготовления в микроволновой печи («Глава 8: Эти загадочные микроволновые печи»).Он также охватывает науку, лежащую в основе многих других тем, связанных с едой.

Статьи

  • Факты о микроволновых печах, Джон Р. Фри, Popular Science, февраль 1973 г. Это может быть старая статья, но это отличное введение в микроволновые печи — и насколько революционными они были, когда впервые появились.

Здоровье и безопасность

Эти официальные источники должны убедить вас, что микроволновые печи действительно безопасны:

Патенты

Если вы более технически подкованы, возможно, вам стоит прочитать патенты Перси Спенсера.Их довольно много — и вот
трое, чтобы начать вас:

  • Патент США 2 495 429: Способ обработки пищевых продуктов Перси Спенсера, выданный 24 января 1950 г. Оригинальный патент Спенсера на микроволновую печь, проиллюстрированный выше.
  • Патент США 2 601 067: Варка кофе Перси Спенсером, выданный 17 июня 1952 года. Микроволновая печь, которая может варить кофе!
  • Патент США 2408 235: Высокоэффективный магнетрон Перси Спенсера, 24 сентября 1946 г. Типичный резонаторный магнетрон военного времени.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США.Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Поделиться страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис.(2006/2020) Микроволновые печи. Получено с https://www.explainthatstuff.com/microwaveovens.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Больше на нашем сайте …

Принцип работы микроволновой печи: 6 основных элементов |

Благодаря микроволновой печи можно быстро и легко разогреть любую посуду. Микроволновая печь (микроволновая печь) сейчас очень популярна, это самый популярный кухонный прибор. С помощью микроволновой печи можно не только разогреть или приготовить пищу, но и разморозить продукты и даже продезинфицировать некоторые кухонные принадлежности, не содержащие металла.Это устройство сегодня стало вполне обычным.

Микроволновая печь: основные конструктивные элементы

Микроволновая печь — это бытовой электроприбор, который в основном используется для приготовления или разогрева пищи в быстром режиме. Используйте микроволновые печи и некоторые производства, где вам нужно нагреть необходимые материалы.

Микроволновая печь, несмотря на небольшие размеры, состоит из множества деталей

В отличие от обычных печей, нагрев различных продуктов в этом устройстве происходит довольно быстро, так как радиоволны способны проникать глубоко в продукты.Это резко снижает нагрев любого продукта и способствует сохранению в нем всех полезных веществ.

Устройство всех микроволновых печей состоит, как правило, из одинаковых компонентов. В конструкции микроволновых печей есть основные и вспомогательные элементы. Внешний вид этих устройств может быть самым разнообразным. Размеры, цвета и функции могут отличаться, для каждой отдельной духовки они могут отличаться.

Состав микроволновой печи:

  • Камера с вращающимся подиумом;
  • Магнетрон, основной элемент — СВЧ излучатель;
  • Трансформатор;
  • Металлический корпус с дверцей, которая блокируется при работе устройства;
  • Схема управления и связи;
  • Волновод.

Также внутри микроволновая печь должна быть оборудована вентилятором. Его предназначение очень велико, так как без него само устройство работать не будет. Такое устройство обеспечивает отличную работу магнетрона и охлаждает электронные схемы.

Как работает микроволновка: ее разновидности

Работа микроволновой печи очень проста, в ее основе лежит микроволновое излучение. Сердцем каждой микроволны является такой элемент, как магнетрон. Он источник радиации. Частота микроволн составляет примерно 2450 МГц, а мощность современных микроволновых печей может составлять 700 — 1000 Вт.Есть такая плита от электричества.

Микроволновая печь разогревает блюдо равномерно со всех сторон

Чтобы магнетрон хорошо работал и не перегревался, рядом с ним установлен вентилятор. Он также занимается циркуляцией воздуха внутри духовки и помогает равномерно нагревать пищу или пищу.

Микроволны попадают в печь по волноводу, а затем металлические стенки отражают то самое магнитное излучение. Радиация, глубоко проникая в продукты, заставляет их молекулы двигаться очень быстро.Эти действия способствуют трению, в результате чего выделяется тепло (физика присутствует). Он теплый и согреет пищу.

Виды электроприборов:

  • С решеткой;
  • Печь с конвекцией;
  • Устройство с инверторным управлением;
  • Устройство с равномерно распределенными микроволнами;
  • Мини-микроволновка.

Главное достоинство всех микроволновок — это дизайн. На рынке представлен огромный выбор устройств, вы можете выбрать как модель стильная, так и эргономичная.Описание этих моделей позволит вам выбрать понравившуюся модель, которая станет не просто украшением кухни, а ее изюминкой. Примером может служить микроволновая печь фирмы Samsung.

Блок управления: принцип работы СВЧ

В каждой микроволновке есть такой важный элемент, как блок управления. Он, в свою очередь, выполняет две основные функции: поддерживает установленную мощность и выключает устройство по истечении установленного времени. На сегодняшний день в технике разработан новый вид этого элемента — электронный.

Сегодня электронный блок может поддерживать не только свои основные функции, но и некоторые дополнительные. Некоторые из них нужны, а другие совсем не нужны. Многие современные модели имеют решетку, они же управляют блоком управления.

Среди достоинств СВЧ-печи стоит отметить небольшую цену и долгий срок службы

.

На сегодняшний день командный блок оснащен различными микропроцессорами, которые, в свою очередь, поддерживают функциональность других программ.Следовательно, блок питания и может отвечать за работу дополнительных функций.

Дополнительные сервисные функции:

  • Часы встроенные;
  • Индикатор питания;
  • Автоматическое размораживание;
  • Звуковой сигнал, определяющий завершенную операцию.

Электронный блок тесно связан с панелью дисплея и клавиатурой. Самая важная часть такого агрегата — это релейный блок. Он отвечает за работу вентилятора, конвектора, встроенной лампы и даже магнетрона.

Частота СВЧ: магнетрон и его компоненты

Принцип работы микроволновой печи заключается в том, что при включении магнетрона магнетрон начинает выделять энергию, а затем она преобразуется в тепло. Это тепло используется для нагрева пищи. Магнетрон переводится как электровакуумный диод, состоящий из медного анода. Это самая дорогая часть духовки.

Нагревание пищи, находящейся внутри микроволновой печи, происходит под действием электромагнитного излучения, то есть радиоволн сверхвысокой частоты.Благодаря тому, что радиоволны проникают глубоко в нагретый продукт, он нагревается очень быстро и эффективно.

Если магнетрон сломан, то без соответствующего опыта починить довольно сложно

Расшифровка магнетрона — это устройство, которое выделяет огромное количество тепла из-за частоты излучения. Частота излучения 2,4 ГГц. КПД магнетрона составляет 80%, а потребляемая мощность печи этого типа с излучением может составлять 1100 Вт.

Устройство магнетрона состоит из следующих частей:

  • Цилиндрический анод является его основанием, состоящим из 10 секторов, каждый из которых изготовлен из меди;
  • В центре катод с нитью накала;
  • Торцевые части заняты магнитами, они создают необходимое магнитное поле для излучения;
  • Принесена антенна, излучающая энергию, проволочная петля.

С помощью излучающей антенны энергия сначала передается в волновод, а затем в камеру печи.Напряжение, которое идет на анод, составляет 4 тыс. Вт, накала — 3 тыс. Вт. Корпус магнетрона расположен в радиаторе из пластика, где встроенный вентилятор обдувает его воздухом, а за его перегрев отвечает специальный предохранитель.

Устройство и работа микроволновой печи (видео)

В переводе с английского это выражение «Микроволновая печь» можно расшифровать как микроволновую печь. Эта конструкция представляет собой бытовой прибор, работающий от электричества и отличающийся тем, что он очень быстро размораживает или подогревает продукты.Это связано с микроволновым излучением.

(PDF) Бытовая техника постоянного тока: микроволновые печи

производят 2450 МГц из своих магнетронов. Как же эта волна

нагревает пищу? Чтобы ответить на этот вопрос, нам нужно посмотреть

на молекулярную структуру воды.

Рисунок 13: Структура молекулы воды [9]

Молекулы воды имеют дипольные моменты из-за асимметричной

ковалентной связи между отрицательным атомом кислорода (O) и положительным атомом (атомами) водорода (H)

.Эта асимметрия в плоскости симметрии

создает частичный заряд в атомах, делая молекулу

частично ионизированной. Теперь микроволновая печь, являясь разновидностью электромагнитной волны

, колеблется между положительным и отрицательным

в зависимости от своей частоты. Когда молекулы воды

, присутствующие в продукте питания, поглощают энергию микроволн, ey

колеблются с той же частотой, что и микроволны, то есть

2450 МГц, как показано на рисунке 14.

Рисунок 14: Вибрирующие водяные диполи с переменным электрическим током

Поле, создаваемое (поглощенным) микроволновым излучением [10]

Вибрация означает трение, а трение означает тепло. После поглощения этого излучения

молекулы воды начинают резонировать на частоте

микроволн, и пища нагревается. Похожий эффект

слабо проявляется в некоторых других жирных частях, но в

почти во всех случаях пища нагревается из-за содержания в ней воды

.По этой причине более водянистые продукты быстрее нагреваются в микроволновой печи. Через короткое время молекулы воды

начнут излучать поглощенное тепло в виде тепловых волн. Контейнер

и полость печи нагреваются в основном за счет тепла, выделяемого молекулами воды

. В таблице 1 показаны экспериментальные результаты

для этого теста.

Таблица 1: Температура в зависимости от периода нагрева влажных и сухих предметов

Для этого эксперимента сухую салфетку и влажную салфетку

нагревали отдельно с минутными интервалами, и температура была

, измеренная на каждом этапе и вставленная в Таблица 1.Как видно из тенденции

на Рисунке 15, выведенной для Таблицы 1, температура влажной салфетки

имеет самый высокий наклон, т. Е. Повышается быстрее, чем другие предметы

, затем идет сухая салфетка. Емкость

из керамики нагревается медленнее, чем салфетка (в обоих случаях

) из-за внутренних свойств ее материала. Стенка

микроволновой печи нагревается медленнее всего (но остывает

быстрее всего) из-за того, что она сделана из отражающего металла, который отражает большую часть энергии микроволнового излучения

, действуя так же, как зеркало, отражающее свет.

Это свойство камеры духовки также делает ее использование более безопасным.

, поскольку внутренняя часть духовки не нагревается нормально до

, и если нет другого источника тепла, кроме микроволновой печи

, например, пар, производимый из пища, которая может нагревать стенки полости.

Рисунок 15: График зависимости температуры от истекшего времени

V. ЗАКЛЮЧЕНИЕ

Микроволновая печь

— отличное, но простое устройство, в котором используется простая технология

(по сравнению с той эпохой) для выполнения отличной работы

по созданию людей. повседневная жизнь проще.Это случайное открытие

Перси Спенсера значительно облегчило и улучшило процесс приготовления и нагрева пищи

для людей во время и после него. Концепция

использования микроволн и полярности молекул воды

для нагрева продуктов, так как почти все продукты

содержат определенное количество воды, удивительна. За

лет в микроволновые печи было добавлено много дополнительных функций, но

, несмотря на все усилия, ядро ​​устройства, магнетрон, как

могло называться, предоставляло те же услуги, что и для

самой первой печи. .

БЛАГОДАРНОСТЬ

Я хочу выразить искреннее уважение к Энгру. Мохаммад

Мерадж из электротехнического факультета Катара

Университет за большую помощь мне при проведении экспериментов

в Янице.

ССЫЛКИ

[1] «Джеймс Финни Бакстер III», En.wikipedia.org, 2018. [Онлайн].

Доступно: https://en.wikipedia.org/wiki/James_Phinney_Baxter_III.

[дата обращения: 11 декабря 2018 г.].

[2] «Радар во Второй мировой войне», En.wikipedia.org, 2018. [Онлайн]. Доступно:

https://en.wikipedia.org/wiki/Radar_in_World_War_II#cite_note-6.

[дата обращения: 11 декабря 2018 г.].

[3] «Радар во время Второй мировой войны — история техники и технологий

Wiki», Ethw.org, 2018. [Online]. Доступно:

https://ethw.org/Radar_during_World_War_II. [Доступ: 11 декабря 2018 г.].

[4] «Магнетрон | электроника», Британская энциклопедия, 2018.[В сети].

Доступен:

https://www.britannica.com/technology/magnetron/media/357510/137.

[Доступ: 12 декабря 2018 г.].

WetNapkin DryNapkin Container (WetNapkin) OvenWall

02427 2620

14635 3022

27054 3825

38872 5229

Температура000 (Degreesed3Celsius2) (InMinute)

0

20

40

60

80

100

01234

ТЕМПЕРАТУРА (DEGREECELSIUS)

ВРЕМЯ ПРОДОЛЖЕНИЯ 9MINATURE VS.ELAPSEDTIME

Контейнер для сухой салфетки (WetNapkin) ДуховкаWall WetNapkin

Инженерное дело микроволновой печи — Инженерная школа USC Viterbi

Микроволновая печь недавно отметила свой золотой юбилей. Этот прибор знаком многим, но мало кто знает, как он работает. Эта статья предоставит некоторое представление об истории открытия и развития микроволновой печи, а также подробно расскажет о внутреннем устройстве и механизмах, которые обеспечивают «магию» функционирования этой, казалось бы, таинственной коробки.

История

В современном мире, движимом технологиями, почти каждый в какой-то момент своей жизни либо использовал, либо имел какой-то контакт с микроволновой печью (см. Рис. 1). Сегодня эта привычная кухонная техника нашла себе нишу в девяноста процентах американских домов [1]. Однако общественное мнение не всегда так поддерживало эту революционную технологию, поскольку микроволновая печь с самого начала с момента ее создания более пятидесяти лет назад изо всех сил пыталась завоевать признание.

Как и многие великие изобретения нашего прошлого, идея микроволновой печи была случайно обнаружена в 1946 году. Доктор Перси Спенсер работал инженером в корпорации Raytheon в то время, когда однажды он обнаружил что-то очень необычное, в то время как работает над исследовательским проектом, связанным с радаром. Во время тестирования новой вакуумной лампы, известной как магнетрон, он обнаружил, что шоколадный батончик в его кармане расплавился. Заинтригованный, Спенсер решил продолжить эксперименты.Позже, направив трубку на такие объекты, как пакет ядер попкорна и яйцо, с аналогичными результатами в обоих экспериментах (попкорн лопнул, а яйцо взорвалось), он правильно пришел к выводу, что наблюдаемые эффекты в каждом случае были приписаны: воздействие микроволновой энергии низкой плотности [2]. Вскоре после случайного открытия инженеры Raytheon приступили к работе над новой идеей Спенсера, развивая и улучшая ее для практического использования.

В конце 1946 года это привело к появлению первого патента компании Raytheon, в котором предлагалось использовать микроволновые печи для приготовления пищи.В следующем году первая коммерческая микроволновая печь, получившая название Radarange, появилась на рынке по цене от 2000 до 3000 долларов. Наконец, в 1965 году компания Raytheon представила первую бытовую духовку на столешнице, значительно улучшенную по размеру, безопасности и надежности по сравнению со старыми моделями стоимостью 500 долларов. По мере того как в 1970-х годах страхи и мифы относительно этих таинственных новых «радиолокационных диапазонов» начали исчезать, общественный спрос начал расти, пока в 1975 году продажи микроволновых печей не превысили продажи газовых плит.Более того, в 1976 году микроволновая печь стала более распространенным бытовым прибором, чем посудомоечная машина, поскольку она нашла свое применение почти в 52 миллионах семей США, или 60% домов США [2].

Как работает микроволновая печь?

Почему наша еда холодная, а выходит горячей? Ответ на этот вопрос многогранен и включает в себя как физику, так и технику. Чтобы узнать, как работает микроволновая печь, мы должны сначала понять основную физическую концепцию электромагнитных волн.Все электромагнитные (ЭМ) волны характеризуются как длиной волны, так и частотой. Чтобы визуализировать эту концепцию, представьте, что вы стоите где-нибудь на обочине и наблюдаете, как перед вами проходит колеблющаяся электромагнитная волна. Длину волны (в метрах) можно определить, измерив длину одного полного цикла волны, а частоту (в секундах -1 ) можно определить, отслеживая, как часто эти циклы проходят перед вами.

Взаимосвязь, которая формируется, приводит к созданию электромагнитного спектра, состоящего из большого количества различных длин волн и соответствующих значений частоты.Однако, хотя каждая электромагнитная волна имеет разные соответствующие длина волны и частота, произведение этих двух компонентов всегда равно скорости света (примерно 3,0 x 10 8 метров в секунду) [3]. Микроволны соответствуют области в электромагнитном спектре, определяемой длинами волн приблизительно от 1 метра до 1 миллиметра, что соответствует частотам между 300 МГц (Mega = 10 6 Гц = 10 6 сек -1 ) и 300 ГГц ( Гига = 109).

Широко используются в связи из-за их относительно короткой длины волны, микроволны часто используются для передачи данных со спутников в космосе на спутниковые антенны на Земле.Спутниковая тарелка отражает микроволны, потому что она сделана из металла. Более точное понимание того, как работает это «отражение», заключается в понимании взаимодействий, которые происходят между двумя средами. Когда электромагнитная волна ударяется о поверхность металла, подвижные заряды, присущие самому металлу, ускоряются электрическим полем электромагнитной волны, тем самым предотвращая попадание волны на поверхность и вместо этого отражая ее [3]. Как мы увидим, эта концепция, среди прочего, легко влияет на дизайн микроволновой печи.

Теперь, когда мы понимаем сущность микроволн, мы можем сосредоточить наше внимание на том, как микроволновая печь нагревает пищу. Основополагающий принцип, лежащий в основе технологии, которая делает микроволновые печи реальностью, во многом зависит от того факта, что молекулы воды электрически полярны по своей природе — у них есть как положительно, так и отрицательно заряженные концы. Эти полярные характеристики проистекают из квантово-механической структуры воды, а также из-за тенденции кислорода оттягивать электроны от атомов водорода.Имея «изогнутую» геометрию, молекула воды похожа на голову Микки Мауса с двумя атомами водорода, торчащими из одиночного кислорода. Когда кислород отталкивает электроны от водорода, на кислородном конце молекулы начинает формироваться частичный отрицательный заряд, в то время как концы водорода изменяются, чтобы приспособиться к частичному положительному заряду. Таким образом, воду можно рассматривать как полярную молекулу. Во льду движение молекул воды очень ограничено из-за организации молекул в жесткие структуры и ориентации.Но в жидкой фазе молекулы движутся гораздо более свободно, а их ориентации гораздо более случайны по своей природе.

Когда вода находится в присутствии сильного электрического поля, молекулы воды стремятся вращаться, выравниваясь со своими положительными концами в направлении поля. Следовательно, во время своего вращения они часто «натыкаются» на другие молекулы воды, которые, в свою очередь, переводят часть потенциальной электростатической энергии молекулы в тепловую. Можно провести аналогию с очень переполненным залом, когда всем говорят повернуться лицом к сцене.При этом люди касаются друг друга, когда они поворачиваются, и трение вызывает преобразование части их энергии в тепловую. Если бы это действие повторялось снова и снова, люди становились бы очень теплыми. То же самое верно и для воды. Много раз меняя направление электрического поля на обратное, молекулы воды вращаются вперед и назад, становясь с каждым разом все горячее и горячее. Именно эта тепловая энергия готовит пищу. Микроволновые печи используют микроволны 2,45 ГГц для переворота молекул воды вперед и назад со скоростью более миллиарда раз в секунду.Эта конкретная частота была выбрана потому, что она не использовалась для связи и потому что она давала достаточно времени, чтобы позволить молекуле воды перевернуться, прежде чем поле изменит свое направление на противоположное [3].

В самом простом виде микроволновая печь состоит из нескольких ключевых компонентов, каждый из которых играет важную роль в общей функциональности устройства. Для создания необходимых электромагнитных волн с точной частотой 2,45 ГГц в микроволновых печах используется специальная вакуумная трубка, называемая магнетроном.Короче говоря, магнетрон позволяет потокам электронов создавать заряды (положительные и отрицательные) в нескольких цепях микроволнового «резервуара», которые имеют необходимую резонансную частоту, 2,45 ГГц, для создания целевых микроволн. Заручившись помощью короткой антенны, магнетрон излучает микроволны, которые готовят пищу. Расположенные по кругу схемы микроволнового резервуара, состоящие из индуктора и конденсатора, образуют внешний край магнетрона. Каждая C-образная цепь ориентирована таким образом, чтобы напоминать нескольких людей, расположенных равномерно (но близко друг к другу, чтобы согреться!) Вокруг пылающего костра холодной ночью.

Конденсаторная часть схемы состоит из двух «плеч», в которых изначально находятся отдельные заряды (положительный и отрицательный заряды соответственно на каждом плече), в то время как изогнутая часть схемы играет роль катушки индуктивности, которая сопротивляется изменениям ток цепи. Чтобы проиллюстрировать процесс, посредством которого работает этот «круг C», давайте просто представим себе один контур резервуара (изобразите гигантскую «C»). В начальных условиях происходит разделение зарядов: положительные заряды находятся на верхнем плече, а отрицательные — на нижнем.Заряд начинает течь, производя ток от положительного конца к отрицательному. Этот ток создает магнитное поле, которое течет вверх, перпендикулярно движению электронов. Для наших целей, по отношению к нашей «С», ориентация поля должна быть направлена ​​вверх и за пределы плоскости нашей бумаги, как будто угрожая ткнуть нас в нос. Затем напряженность поля возрастает до тех пор, пока разделенный заряд на стороне конденсатора, в конце концов, не исчезнет. В этот момент, используя потенциальную энергию, хранящуюся в магнитном поле, и желая поддерживать постоянный ток, индуктор начинает продвигать заряды через полосу даже после того, как начальное разделение зарядов, обнаруженное на конце конденсатора, полностью рассеялось.В конце концов магнитное поле утихнет, но не раньше, чем начальные условия разделения зарядов снова будут реализованы, только на этот раз в перевернутом виде (у нашего «C» теперь будет отрицательно заряженное верхнее плечо вместо положительного и т. Д. ). Таким образом, процесс может повторяться при изменении направления [3].

Это колебание токов с резонансной частотой 2,45 ГГц создает среду переменного электрического и магнитного полей внутри магнетрона. Из-за этой характеристики контур микроволнового резервуара известен как резонатор или резонатор [3].В типичной микроволновой печи магнетрон содержит восемь резонаторов, собранных в кольцо, каждый из которых соприкасается с кончиками соседа (вспомните аналогию с костром). Другой важный фактор возникает при обсуждении важности материалов, используемых в микроволновом строительстве, которые способствуют его эффективности и функциональности. Как и в любом случае дизайна или создания, выбор материалов должен быть тщательно продуман в свете различных преимуществ и недостатков, присущих каждому веществу.Из-за ограничений меди как электрического проводника часть генерируемой энергии теряется в процессе «генерации микроволновых волн» в виде тепла. Для компенсации этих потерь, а также для корректировки энергии, затрачиваемой на приготовление пищи, на резонаторы подается питание в виде потока электронов [3]. В центре кольца резонаторов находится источник этого потока в виде катода, отрицательно заряженной нити накала, подключенной к источнику питания высокого напряжения.Источник питания электрически «накачивает» нить накала отрицательными зарядами, создавая сильное электрическое поле, исходящее от четырех окружающих положительных концов резонатора. Направление поля установлено по соглашению, чтобы указывать на направление, в котором текут положительно заряженные частицы, когда они подвергаются воздействию поля.

Внутри магнетрона также существует сильное магнитное поле, создаваемое ближайшим большим постоянным магнитом. Как и в нашем предыдущем примере, поле распространялось бы вверх и за пределы плоскости листа бумаги, если бы мы смотрели на магнетрон сверху.Если оставить его работать само по себе, магнитное поле, несомненно, ускорит множество электронов, содержащихся на «горячем» катоде, в направлении против часовой стрелки, никогда не приближаясь к резонаторам. В реальной жизни и электрическое поле, и магнитное поле присутствуют одновременно.

Поскольку оба этих поля прилагают силы к движущимся электронам, возникающий поток зарядов имеет довольно сложную природу. Объединяя две начальные силы, внешнюю и круговую, результирующая сила принимает форму чего-то, напоминающего вращающееся велосипедное колесо, с четырьмя изогнутыми наружу электронными лучами, вращающимися против часовой стрелки [3].Основное отличие состоит в том, что пучки электронов теперь достигают резонаторов не на их положительно заряженных концах (что было бы в случае без магнитного поля), а на их отрицательно заряженных концах. Следовательно, результирующий эффект является добавлением к разделению зарядов в резонаторах [3].

При каждом колебании заряда, происходящем в резонаторах, электронные лучи вращаются с идеальной синхронизацией, так что они всегда попадают на отрицательно заряженный наконечник. Помогая увеличить разделение зарядов, они, в свою очередь, увеличивают мощность, необходимую для колебаний в резонаторах, и позволяют продолжать передачу энергии к пище. Мощность колебательных зарядов используется небольшой проволочной катушкой, помещенной в полость камеры. магнетрон, из которого 2.Переменный ток 45 ГГц индуцируется из-за изменяющегося магнитного поля. Затем этот ток передается на небольшую антенну, которая излучает микроволны в металлическую трубу, прикрепленную к варочной камере. Затем волны отражаются, пока не достигнут камеры, где они приступают к приготовлению пищи.

Заключение

Микроволновая печь заняла свое место среди многих других приборов, которые сегодня украшают кухонные столешницы. Тем не менее, хотя его полезность и возможности часто хорошо известны, тонкости его дизайна и внутренней работы — нет.Надеюсь, что в будущем этот «дисбаланс» понимания сместится в сторону просветления, поскольку все больше и больше людей начинают понимать, что единственная настоящая «магия» в микроволновой печи — это инженерия, стоящая за ней.

Список литературы

    • [1] Б. Анслоу. «Растопленный шоколад в микроволновке». Технический обзор, т. 120 (1), 1999.
    • [2] C.J. Gallawa. Полное руководство по обслуживанию микроволновых печей., 2000.
    • [3] Л.А. Блумфилд. Как все работает: физика повседневной жизни.Нью-Йорк: John Wiley and Sons, Inc., 1997.
    • .

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

СОДЕРЖАНИЕ

Введение Стр. 3
Справочная информация Стр. 4
Расследования Стр. 11-21

Демонстрация запроса: характеристики нагрева микроволновой печи

Стр.11

Демонстрация запроса: горячие точки в микроволновой печи

Стр. 14

Take Home Activity: Пастеризация продуктов питания

Стр. 16

Попкорн Действие: Попкорн в микроволновке против сухой кукурузной лепешки

Стр.17

Демонстрация калибровки

Стр. 19
Приложения Стр. 22-24

Приложение A: Заметки учителя к упражнениям и демонстрациям

Стр. 22

Приложение B: Безопасность

Стр.24
Глоссарий Стр. 25
Список литературы Стр. 26
Благодарности Стр. 27

ВВЕДЕНИЕ

Одна из серьезных проблем для преподавателей естественных наук — объединить научные концепции и
процессы к повседневному опыту студентов.Связывание научных принципов с
предыдущие знания учащегося — общая тема в текущем курсе National Science
Стандарты образования. Основное внимание в этих стандартах уделяется достижению научных
грамотность, которая позволит студентам применять свои научные знания в личных
принятие решений, а также обсуждение текущих технологических, научных и социальных
вопросы. Одним из эффективных методов достижения такого уровня научной грамотности является:
вовлечение студентов в исследования, которые интересны и имеют отношение к их жизни.Студенты
получить более глубокое понимание науки, когда им будет предоставлена ​​возможность применить
научные концепции в учебной среде, основанной на запросах и решении проблем.

Применение научных принципов при решении практических технологических задач.
наглядно проиллюстрирован в области инженерии. Инженеры образуют мост между чистыми
науки и техники, поскольку они объединяют свои знания в области естественных наук и математики при разработке
решения проблем.Поскольку решение проблем — это ядро ​​инженерии, оно обеспечивает
отличный фон для учебной среды, основанной на запросах.

В этом учебном модуле используются технологии, инженерные и научные концепции.
за микроволновыми печами, чтобы помочь студентам-физикам лучше понять
это обычное бытовое устройство. Студенты будут активно участвовать в различных
демонстрации, мероприятия и обсуждения. Одна из целей этого модуля состоит в том, чтобы
студенты будут углублять свои знания об электромагнитном спектре и теории волн по мере того, как
они исследуют характеристики микроволн и микроволновых приложений.Также студенты будут
уметь объяснять различные аспекты микроволнового нагрева, используя обычные продукты, такие как яйца
белки, яблоки и попкорн. В дополнение к этому студенты будут определять компоненты
микроволновую печь и объясните, как каждый компонент способствует общему функционированию
микроволновая печь. Четвертая цель состоит в том, чтобы студенты могли отследить
эволюция микроволнового применения от военного к гражданскому, а также
примеры современных применений микроволн в пищевой промышленности.Ну наконец то,
студенты смогут разобраться в распространенных заблуждениях относительно использования микроволновой печи.

ОБЩАЯ ИНФОРМАЦИЯ

ВОЛНЫ И СВОЙСТВА ВОЛН

Все волны переносят энергию без постоянного смещения среды, в которой они
путешествовать. Есть два основных типа волн: механические, и электромагнитные.
Механические волны связаны с движением частиц (молекул), тогда как электромагнитные
волны включают электрические и магнитные поля.В обоих случаях волновое движение регулярное и
повторяющиеся в виде колебаний — регулярные обмены между двумя крайностями. Поперечный
волны
, которые включают электромагнитные волны, — это волны, в которых колебания находятся на
под прямым углом к ​​направлению энергии (Рисунок 1) .

FI ИЗОБРАЖЕНИЕ 1 — ТИПИЧНАЯ ПОПЕРЕЧНАЯ ВОЛНА

  • гребень: область смещения поперечной волны вверх.
  • желоб: область смещения поперечной волны вниз.
  • длина волны: расстояние между двумя последовательными точками в одной и той же точке.
    позиция
  • частота: количество колебаний, которые происходят в единицу времени.
  • Амплитуда

  • : максимальная величина колебания
  • период: время, необходимое для одного полного цикла колебания
  • волна: колеблющееся движение частиц или полей, которое распространяется.
    через пространство, неся энергию.

Электромагнитные волны — это поперечные волны, состоящие из колеблющихся электрических и
магнитные поля (рис.2) .

РИСУНОК 2 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНАЯ ВОЛНА

Препятствие или изменение окружающей среды вызывает отражение волны ,
рефракция,
или дифракция. Отражение происходит, когда волна меняет направление из-за
к его отражению от границы между двумя средами. Refraction — изменение
направление волны, когда она перемещается в новую среду. Нет изменений в
частота, но длина волны может увеличиваться или уменьшаться с изменением скорости. Дифракция
— это эффект изгиба, который возникает, когда волна встречает препятствие или проходит через
проем. Степень изгиба волны зависит от размера препятствия или
апертура по сравнению с длиной волны.

ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПЕКТР

Электромагнитные волны — это поперечные волны, состоящие из колеблющихся электрических и
магнитные поля. Они имеют широкий диапазон частот и могут проходить через разные
СМИ, в том числе пылесосы. Когда электромагнитные волны поглощаются, они вызывают повышение
температура. Электромагнитный спектр — это диапазон электромагнитных волн. Это
разделен на пять основных разделов, называемых диапазонов волн. Каждый диапазон волн содержит волны
с определенными диапазонами частот и длин волн. Волны внутри каждой конкретной
Волновой диапазон имеет аналогичные характеристические свойства (Рисунок 3). Все электромагнитные
волны распространяются с той же скоростью (3 x 10 8 м / с) в вакууме. Различные виды
электромагнитные волны различаются только длиной волны и частотой. Эти три величины
(скорость, длина волны и частота) соотносятся следующим образом: длина волны =
скорость / частота.

РИСУНОК 3 — ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЙ СПЕКТР

  1. Волны с самыми высокими частотами и самыми короткими длинами волн — это гамма-лучи .
    Эти лучи испускают радиоактивных веществ. Рентгеновские снимки также находятся в этом
    волнового диапазона, но производятся по-разному.
  2. Следующий по частоте диапазон волн состоит из ультрафиолетового излучения. Ультрафиолет
    Солнце излучает небольшие количества лучей, которые жизненно важны для жизни, но опасны для нее.
    Большие количества.
  3. Диапазон видимого света составляет чрезвычайно малую часть электромагнитного
    спектр. Это единственная часть электромагнитного спектра, которую можно обнаружить.
    человеческий глаз.
  4. Электромагнитные волны, создаваемые горячими объектами, называются инфракрасными. Они производят
    самый большой рост температуры среди электромагнитных волн, потому что они легче всего
    впитывается.
  5. Радиоволны — это электромагнитные волны с самыми низкими частотами и
    самые длинные волны. Микроволны находятся в радиодиапазоне
    электромагнитный спектр.

СВЧ

Микроволны являются частью электромагнитного спектра, в отличие от других
электромагнитные волны по длине волны и частоте. Например, длины волн радиоволн
измерять от 1 метра в длину до 1000 метров, в то время как микроволны
от 1 миллиметра до 1 метра в длину.Для сравнения, видимые световые волны
измерять от 400 до 750 нанометров (1 нанометр = 10 -9
метр).

Частоты микроволн находятся в диапазоне от 0,3 ГГц до 300 ГГц (1 ГГц = 10 9 Гц).
Поэтому микроволны можно охарактеризовать как высокочастотные радиоволны. Микроволны, вроде
световые волны движутся по прямым линиям. Они могут легко проходить через некоторые вещества и
могут быть отражены или поглощены другими.

ИСПОЛЬЗОВАНИЕ СВЧ

Микроволны находят множество применений.Их используют в микроволновых печах, радиоприемниках.
обнаружение и дальность (радар), и телекоммуникации. В телекоммуникациях микроволновые печи
используются для передачи информации для телефонных и телевизионных систем. Микроволны имеют
более высокая частота, чем радиоволны; поэтому они могут нести больше информации, потому что
информационная емкость прямо пропорциональна частоте. В дополнение к
телекоммуникации, микроволновые печи используются в спутниках для предоставления информации о
Земля и космос.

Микроволны стали чрезвычайно важными во время Второй мировой войны. Способность обнаруживать и
обнаружение вражеских самолетов на больших расстояниях и в ночное время имело решающее значение. Микроволны отражаются от
металлические поверхности и идеально подходят для обнаружения самолетов. Ученые знали о существовании
микроволн, но средств для их эффективного производства не было. Во время этого
период, были изобретены и усовершенствованы вакуумные лампы, называемые магнетронами, которые могли
генерировать много киловатт электромагнитной энергии на высоких частотах, т.е.е.- микроволновая печь
частоты.

Способность микроволновой энергии готовить пищу была случайным открытием.
связанных с разработкой радиолокационного оборудования. Американский инженер Перси Спенсер из
Корпорация Raytheon сыграла важную роль в разработке магнетрона, и ей приписывают
с открытием нагревательной способности микроволн. В одном популярном анекдоте утверждается, что Dr.
Спенсер нес в кармане небольшой магнетрон и немного конфет. Он открыл
что леденец расплавился, и пришел к выводу, что плавление было вызвано микроволнами, которые были
испускается из магнетрона.Позже он послал за пакетом попкорна, который начал лопаться.
когда поставил возле магнетрона. Однако это явно вымышленные рассказы.
потому что магнетрон производит микроволны только при подключении к источнику питания. В 1945 г.
Доктор Спенсер стал первым, кто подал заявку на патент на применение микроволновой печи.
энергия для нагрева пищи. Спенсер изобрел микроволновую печь в 1947 году. Амана,
дочерняя компания Raytheon выпустила первую бытовую микроволновую печь в 1967 году.В настоящее время,
примерно 92% американских домов имеют микроволновые печи.

КАК ПРИГОТОВЛЕНИЕ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ПРОДУКТОВ В СВЧ

Микроволновые печи содержат магнетрон , в котором взаимодействие между магнитом и
электроны создают микроволны. Эти микроволны проходят через волновод вверх.
духовки. Затем волны ударяются о вращающееся устройство типа пропеллера, называемое мешалкой .Микроволны отражаются от мешалки и распределяются во всех направлениях.
внутри варочной камеры . Эти микроволны имеют частоту 2,45 ГГц или
2450000000 циклов в секунду и длина волны около 12,2 см. Электрическое поле при
любая точка внутри варочной камеры колеблется взад и вперед 2,45 миллиарда раз
каждую секунду. Это приводит к тому, что любая электрически заряженная частица в любой точке камеры
тянуть вперед и назад 2.45 миллиардов раз в секунду.

Многие продукты содержат большое количество воды, которая является полярной молекулой. Когда микроволны
проходят через эти продукты, молекулы воды в пище действуют как миниатюрные магниты и
попытаться выровняться с электрическим полем. Под влиянием высокого
частота переменного электрического поля, молекулы воды быстро вращаются вперед и назад
и по очереди трутся друг о друга. Эти движения создают трение и, следовательно, нагревают (Рис.
4).
Вода становится очень горячей, и пища готовится. Продукты, не содержащие
вода или полярные молекулы не нагреваются легко. Это объясняет, почему некоторые материалы, такие как
стекло и пластмассы подходят для использования в микроволновых печах.

РИСУНОК 4 — МОЛЕКУЛЯРНОЕ ДЕЙСТВИЕ МОЛЕКУЛ ВОДЫ В ПЕРЕМЕННОМ ЭЛЕКТРИЧЕСКОМ ПОЛЕ


H 2 O

ФАКТОРЫ, ВЛИЯЮЩИЕ НА МИКРОВОЛНОВЫЙ НАГРЕВ

Микроволны могут отражаться, поглощаться или преломляться подобно световым волнам.Эти волны
отражается от стен, пола и потолка варочной камеры, обеспечивая равномерное
Готовка. Несмотря на относительно равномерное распределение микроволн во время приготовления
камеры, проблемы с равномерным нагревом все равно возникают. Ряд факторов влияет на
равномерность нагрева в определенных продуктах.

Одной из основных проблем, связанных с приготовлением в микроволновой печи, является получение горячего
и холодные точки внутри пищевого продукта. Электрические свойства материала
нагретые чрезвычайно важны — особенно диэлектрические свойства .Эти
Свойства описывают электрические характеристики продуктов, которые определяют количество
тепла, которое фактически поглощается пищей, и количества тепла, которое рассеивается.
Пища, как правило, плохо изолирует и, как правило, поглощает значительную часть энергии.
при помещении в микроволновые поля. Инженеры по науке о пищевых продуктах используют несколько количественных и
качественные методы определения диэлектрических свойств пищевых продуктов и
в свою очередь, может предсказать, как определенные продукты будут реагировать на нагрев в микроволновой печи.

Геометрия некоторых продуктов существенно влияет на равномерность приготовления. Плиты
или плоские продукты прямоугольной формы часто труднее нагревать из-за углов
и края. Углы особенно уязвимы к нагреванию, потому что они подвергаются
микроволны, приходящие со многих сторон. Это приводит к перевариванию краев и углов.
а центр оставаться холодным. Исследования показали, что пищевые продукты нагреваются более равномерно.
если упаковка имеет закругленные края.

Очень интересное явление происходит, когда продукты цилиндрической или сферической формы нагреваются в
микроволновая печь. Микроволны будут преломляться к центру блюда, вызывая
пищу нужно готовить в центре и оставлять сырой на поверхности. Это преломление
микроволны называется фокусировкой. Эффект фокусировки также зависит от того, насколько глубоко
микроволны могут проникать в пищу. Глубина проникновения зависит от электрического,
физические и химические свойства пищи.Продукты с относительно небольшой проникающей способностью
глубина по отношению к их размеру будет готовиться на поверхности, а середина останется холодной. Еда
с промежуточной глубиной проникновения по отношению к размеру блюда готовится в
центр первый (действие 1).

Помимо физических и химических свойств пищевых продуктов, взаимодействия
между отдельными микроволновыми печами вызывают появление горячих и холодных точек в полости духовки
сам. Когда волны одинаковой амплитуды и длины распространяются в противоположных направлениях.
направлениях и встречаются друг с другом, создается стоячая волна .Когда это произойдет,
в некоторых точках нет движения или энергии. В других местах микроволновая энергия удваивается,
тем самым создавая так называемые «горячие» и «холодные» точки в камере духовки. К
Чтобы противодействовать эффекту стоячих волн, часто используется поворотный стол (действие 2).

Можно сказать, что самым важным аспектом работы микроволновой печи является духовка.
выходная мощность. Основная причина этого в том, что фактическая выходная мощность и указанная мощность
на СВЧ от производителя не то же самое.Есть стандартизированные методы
для определения фактической выходной мощности потребительских микроволновых печей (мероприятие 5) .
Испытания показали, что в большинстве случаев фактическая выходная мощность бытовой микроволновой печи
Духовки могут варьироваться от 50 до 80% заявлений производителей. Очевидно, это становится
чрезвычайно важно при приготовлении рецептов или расфасованных продуктов, в которых перечислены конкретные
время приготовления зависит от мощности микроволновой печи.

МИКРОВОЛНОВЫЕ ПЕЧИ В ПРОМЫШЛЕННОСТИ

В настоящее время микроволновое нагревание используется в промышленности в основном в пищевой промышленности.В отличие от домашних духовок, промышленный микроволновый нагрев осуществляется на непрерывной ленте в
длинный СВЧ-резонатор. Ниже приводится несколько примеров.

1. Темперирование / размораживание — температура замороженных продуктов, таких как масло, ягоды,
мясо и рыбу часто необходимо нагреть до температуры от -4 до -2 градусов Цельсия, чтобы их можно было переработать.
способствовать. Микроволновые печи идеальны из-за глубокого проникновения микроволн в
замороженные материалы. Это займет всего несколько минут по сравнению с несколькими днями при использовании обычных
методы.

2. Сушка / обезвоживание — закуски, макаронные изделия, рисовые лепешки, лук и яичные желтки.
являются распространенными примерами продуктов, которые можно обезвоживать в микроволновых печах. СВЧ-сушка
обычно сокращает время высыхания с нескольких часов до примерно 20 минут.

3. Сублимационная сушка — фрукты, овощи и мясо сублимируют в микроволновой печи.
духовки.

4. Пастеризация и стерилизация — некоторые готовые упакованные продукты
пастеризованные в микроволновых печах (мероприятие 3) .Эти процессы используют преимущества
тот факт, что микроволны проникают через упаковочный материал и предотвращают последующую обработку
загрязнение.

5. Выпечка — примерами изделий, которые выпекаются в микроволновой печи, являются хлеб и
пончики. Это делается в сочетании с другими традиционными методами нагрева, такими как
инфракрасное отопление.

ТЕКУЩИЕ ИССЛЕДОВАНИЯ С ИСПОЛЬЗОВАНИЕМ МИКРОВОЛН

В области пищевой промышленности изучаются следующие темы:

  1. Деинвазия личинок насекомых в свежих фруктах (яблоки, вишня)
  2. Стерилизация и пастеризация пищевых продуктов
  3. Обезвоживание фруктов и овощей
  4. Приготовление готовых блюд длительного хранения для военных

В области бытовой техники:

  1. Отопление дома
  2. Сушка белья
  3. Телефонная сеть

В области освоения космоса :

  1. Спутниковые системы слежения
  2. РАДАР (радиолокация)

КОМПОНЕНТЫ И ФУНКЦИИ МИКРОВОЛНОВОЙ ПЕЧИ

ЧАСТИ ФУНКЦИИ
ИСТОЧНИК ПИТАНИЯ рисует электрические
мощность и преобразует ее в высокое напряжение, необходимое для магнетрона
КОНДЕНСАТОР действует как хранилище
площадка для электрических зарядов
МАГНИТРОН преобразует электрические
энергия в микроволновую энергию
НАПРАВЛЯЮЩАЯ ВОЛНА каналы
микроволновое излучение либо непосредственно в камеру печи, либо в загрузочную коробку с мешалкой
МЕХАНИЗМ металлическая лопасть вентилятора
который рассеивает передаваемую энергию по всей духовке
ПРИГОТОВЛЕНИЕ
КАМЕРА / ПОЛОСТЬ
включает пищу для
нагреваться внутри металлических стенок и удерживать микроволновую энергию внутри полости
Дроссельная заслонка предотвращает микроволн
излучение от утечки из мелких щелей
ДВЕРЬ обеспечивает доступ к
внутренняя часть варочной камеры
ВЕНТИЛЯТОР ОХЛАЖДЕНИЯ предотвращает магнетрон
от перегрева
ПАНЕЛЬ УПРАВЛЕНИЯ позволяет пользователю
выключите и снова включите духовку, а также установите время приготовления и мощность (высокая, низкая и т. д.))
ПОВОРОТНЫЙ СТОЛ обычно стакан или
пластиковая тарелка, которая вращается во время приготовления в микроволновой печи для равномерного нагрева


Демонстрация запроса: микроволновое отопление
Характеристики (Мероприятие 1)

Часть I. Как приготовить яблоко в микроволновой печи?

Цель: в этой демонстрации вы будете прогнозировать, а затем наблюдать за работой микроволновой печи.
образец нагрева для яблока и сравните этот метод нагрева с кипячением.

Материалы:

  • Стандартная микроволновая печь на 1000 Вт с поворотным столом
  • 2 яблока среднего размера
  • Нож кухонный
  • Термометр или термопара
  • Конфорка
  • Стакан из пирекса 1000 мл
  • Вода
  • Устройство синхронизации
  • Щипцы и держатели для посуды

Предварительная лаборатория: укажите, какая часть яблока, нагретого в микроволновой печи, будет готовиться первой.Обоснуйте свой прогноз и запишите его в разделе данных лабораторного отчета.

Процедура:

  1. Заполните стакан из пирекса на 1000 мл 700 мл воды и нагрейте до
    кипячение.
  2. Щипцами осторожно опустите одно из яблок в кипящую воду для
    2 минуты.
  3. Осторожно выньте и разрежьте яблоко пополам (сверху вниз). Быстро возьми
    температура сердцевины яблока, а также внешнего края яблока.Записывать
    эти температуры в вашей таблице данных. Также запишите схему приготовления яблока, когда
    кипятить 2 мин.
  4. Проткните второе яблоко кухонным ножом несколько раз так, чтобы
    во время приготовления может выходить пар.
  5. Поместите это яблоко в центр микроволновой печи и готовьте полностью.
    мощность в течение 45 секунд.
  6. Осторожно достаньте яблоко щипцами. Разрезать яблоко пополам (сверху до
    снизу) и быстро измерить температуру сердцевины, а также внешнего края
    яблоко.Запишите температуру и режим приготовления в таблицу данных.

Данные :

Яблоко варено 2 минуты * Яблоко, приготовленное в микроволновой печи в течение 45 сек.
Температура сердечника (C): ___________________ ___________________
Температура кромки (C): ___________________ ___________________
Описание схемы приготовления:

___________________

___________________

___________________

___________________

___________________

___________________

* Время приготовления различается, чтобы обеспечить четкую визуальную схему приготовления.

Заключение:

  1. Соответствуют ли ваши результаты вашему прогнозу? Объяснять.
  2. Как вы думаете, температура, которую вы записали, была точной? Какие у вас могут быть трудности
    есть при попытке записать точную температуру сразу после нагрева?
  3. Объясните, как преломление влияет на характер приготовления яблока.
    с помощью микроволновой печи. Нарисуйте картинку, чтобы объяснить эту идею.

Часть II: Разработайте собственное расследование.

Цель: В этом упражнении ваша группа разработает эксперимент, чтобы определить, как
На нагрев микроволновой печи влияют разные факторы.

Материалы: любые материалы, используемые в вашем эксперименте, должны быть одобрены

инструктор перед проведением эксперимента.

Pre-Lab: в своей группе выберите одну из следующих тем, которые вы хотели бы
исследовать:

1. Как содержание жира влияет на нагрев в микроволновой печи?

2.Как плотность влияет на микроволновый нагрев?

3. Как влажность влияет на микроволновый нагрев?

4. Как форма материала влияет на микроволновый нагрев?

5. Как содержание соли влияет на микроволновый нагрев?

Ваш эксперимент должен включать название, цель, список материалов, процедуру, данные и
заключение. Дальнейшие требования будут определены инструктором.


Демонстрация запроса: горячие точки в микроволновой печи (мероприятие 2)

Где яичные белки быстрее всего готовятся в микроволновой печи?

Цель: в этой демонстрации вы будете прогнозировать и наблюдать за местоположением горячих точек.
в микроволновой печи с вращающимся подносом и без него.

Материалы:

  • 11 маленьких пластиковых чашек Петри (60 x 15 мм)
  • Яичные белки
  • Большой пластиковый шприц (без иглы)
  • Весы аналитические
  • Стандартная микроволновая печь на 1000 Вт с поворотным столом

Предварительная лаборатория: сделайте прогноз того, где яичные белки будут готовиться быстрее всего за
микроволновая печь с вращающимся подносом и без него. Обоснуйте свой прогноз и
запишите это в разделе данных вашего лабораторного отчета.

Процедура:

  1. Используйте шприц, чтобы заполнить дно 11 чашек Петри 2 граммами яичных белков. Использовать
    только нижняя часть чашки Петри. Обязательно обнуляйте массу чашки Петри.
    перед заливкой яичным белком.
  2. Выньте поворотный столик.
  3. Разместите открытые чашки Петри внутри микроволновой печи, как показано на рисунке:

  1. Нагрейте яичные белки в микроволновой печи на полной мощности в течение 20 секунд.
  2. Выньте чашки Петри и разложите их так, как они появились в микроволновой печи.
  3. Используя приготовленные и сырые образцы, отметьте расположение горячих точек внутри
    микроволновая печь (горячие точки представляют собой приготовленные яичные белки). Запишите свои наблюдения.
  4. Составьте карту горячих точек в вашей микроволновой печи и запишите ее в разделе данных.
  5. Повторить процедуру № 1.
  6. Повторите процедуры 3–6, используя поворотный столик.

Данные:

Наблюдения

Без поворотного стола: _____________________________________

___________________________________________________

с поворотным столом: _____________________________________

_________________________________________________

Карта горячей точки:

Вывод:

1.Подтверждают ли результаты этого действия ваш первоначальный прогноз? Объяснять.

2. Используя полученные результаты, объясните, как использование проигрывателя повлияло на горячие точки внутри
микроволновая печь.

3. Учитывая, что микроволны перемещаются внутри варочной камеры и
отражается от стенок духовки, как использование вращающегося подноса способствует равномерному нагреву?


Take Home Activity: пищевая пастеризация (мероприятие 3)

Назначение:

Для наблюдения за пастеризацией пищевых продуктов с помощью микроволнового излучения .

Материалы:

  • Стандартная микроволновая печь на 1000 Вт
  • 2 ломтика белого хлеба
  • Пластиковая пленка, пригодная для использования в микроволновой печи

Процедура:

  1. По отдельности оберните каждый ломтик хлеба равным количеством полиэтиленовой пленки.
  2. Поместите завернутый кусок хлеба в микроволновую печь и нагрейте в течение 10 секунд.
    на высоком.
  3. Положите оба обернутых ломтика хлеба на кухонный стол и приготовьте
    наблюдения на ближайшие 3 недели.Храните хлеб закрытым полиэтиленовой пленкой.

Данные:

Наблюдения

Заключение:

1. Сравните и сопоставьте, что произошло с каждым ломтиком хлеба за три недели.
период.

2. Объясните, что могло случиться с хлебом, обработанным микроволновым излучением.

3.Перечислите дополнительные способы использования микроволнового излучения в целях
пастеризация.


Попкорн: действие: попкорн в микроволновке против сухой кукурузной лепешки (действие 4)

Цель: Целью этого упражнения является наблюдение и вычисление процентного содержания
неоткрытые ядра в попкорне для микроволновой печи и обычном попкорне, а также для определения свойств
Пакеты для попкорна для микроволновых печей, обеспечивающие оптимальную возможность взрыва.

Материалы:

  • 1 упаковка обычного попкорна для микроволновой печи
  • 20 г сухой кукурузной кукурузы
  • вощеная бумага
  • весы аналитические
  • 2 мензурки из пирекса 1 л
  • полиэтиленовая пленка, пригодная для использования в микроволновой печи
  • зубочистка
  • щипцы для стаканов или прихватки

Процедура:

  1. Возьмите 20-граммовый образец попкорна для микроволновых печей.Не удаляйте жирный материал с
    ядра.
  2. Поместите этот образец на вощеную бумагу и подсчитайте количество ядер попкорна в 20
    г образца попкорна для микроволновки. Запишите это в разделе данных вашего лабораторного отчета.
  3. Поместите образец попкорна в микроволновую печь на дно стакана из пирекса объемом 1 л, накройте
    сверху оберните полиэтиленовой пленкой и проделайте в ней 10 отверстий с помощью зубочистки, чтобы
    для выхода пара во время лопания попкорна.
  4. Отсчитайте такое же количество сухих ядер попкорна и повторите процедуру 3, используя другие
    Стакан из пирекса объемом 1 л.
  5. Разогрейте первый стакан в микроволновой печи на высокой температуре в течение 2 минут.
  6. Используя щипцы для стаканов или прихватки, осторожно извлеките стакан из микроволновой печи.
    Удалите пластик, избегая попадания пара в стакан. ВНИМАНИЕ — стакан и
    пар горячий. Будьте предельно осторожны. Дайте содержимому остыть, продолжая процедуру.
    7.
  7. Повторите процедуру 6, используя стакан с сухими зернами попкорна.
  8. Подсчитайте количество неоткрытых ядер для каждого образца и запишите это число в свои данные
    раздел.
  9. Рассчитайте процентное содержание неоткрытых ядер для каждого образца, используя следующие
    уравнение:

% неоткрытых ядер = (количество неоткрытых ядер / общее количество ядер) x 100%

Данные:

  • Общее количество ядер в пробе 20 г = _____________
  • Количество нераспакованных ядер для попкорна в микроволновке = ____________
  • Количество неоткрытых ядер для сухого попкорна = _____________

Расчеты:

  • % нераспакованных ядер для попкорна в микроволновке —
  • % ядер для сухого попкорна —

Заключение:

1.У какого типа попкорна был меньший% неоткрытых ядер? Как вы думаете, почему это
так?

2. Изучите форму пакета для попкорна для микроволновой печи. Почему этот вид сумки адекватен
подходит для приготовления попкорна?

3. Обратите внимание на квадрат внутри пакета для попкорна, предназначенного для микроволновой печи. Этот
Компонент изготовлен из тонкого слоя алюминия, окруженного полиэфирной пленкой. Думать о
теплопроводные свойства обоих материалов и объясните, почему это может быть особенностью
в пакетик для попкорна для микроволновой печи.


Демонстрация калибровки (действие 5)

Соответствует ли фактическая выходная мощность бытовой микроволновой печи ее номинальной мощности?

Цель: Цель этой демонстрации — определить фактическую выходную мощность для
микроволновая печь мощностью 1000 Вт при работе с максимальной мощностью микроволн при
подогрев 2 кг водопроводной воды.

Материалы:

  • Стандартная микроволновая печь на 1000 Вт
  • Шесть стаканов Pyrex объемом 1 л
  • Водопроводная вода при 20 градусах Цельсия
  • Стеклянный стержень для перемешивания
  • Термометр или термопара
  • Таймер
  • Термозащитные перчатки или щипцы для стаканов
  • Весы аналитические

Предварительная лаборатория: спрогнозируйте фактическую выходную мощность микроволновой печи с номинальной
мощность 1000 Вт.Запишите свой прогноз в разделе данных лабораторного отчета.

Процедура:

  1. Очистите внутреннюю часть микроволновой печи, удалив жир и мусор.
  2. Налейте 1 л водопроводной воды в химический стакан и нагрейте на сильном огне в течение 10 минут, чтобы нагреть духовку.
  3. Используя теплозащитную перчатку или щипцы для стаканов, осторожно удалите стакан с водой из
    камеру духового шкафа.
  4. Вытрите конденсат, образовавшийся на внутренних стенках микроволновой печи и
    дайте камере остыть при открытой дверце в течение 10 минут.
  5. Используя аналитические весы, наполните каждый из стаканов объемом 1 л 1000 г водопроводной воды. Делать
    перед заполнением обязательно обнулите массу стакана.
  6. Запишите начальную температуру воды в двух мензурках. Убедитесь, что
    температура в пределах 2 градусов 20 градусов по Цельсию.
  7. Поместите 2 стакана в центр духовки так, чтобы они соприкасались.
  8. Нагрейте воду 2 минуты 2 секунды на сильном огне.
  9. Быстро и осторожно извлеките 2 стакана и перемешайте их стеклянной палочкой для перемешивания. потом
    Измерьте и запишите конечные температуры.
  10. Рассчитайте разницу температур (deltaT) для каждого стакана.
  11. Повторите процедуры 6–10 еще два раза, используя оставшиеся стаканы.
  12. Рассчитайте фактическую выходную мощность (P), используя следующее уравнение:
    P (Вт) = 70 x {(deltaT 1 + deltaT 2 ) / 2}.
  13. Рассчитайте среднюю фактическую мощность (P avg ) для вашей микроволновой печи для 2
    кг загрузка воды:
    P ср. = (P 1 + P 2 + P 3 ) / 3.

Данные:

Начальная температура (T i )

(C)

Конечная темп. (T f )

(C)

Темп. Разница

(deltaT) (C)

* Выходная мощность

(Вт)

Испытание № 1 T i-1 = _______

T i-2 = _______

Т ф-1 = _______

Т ф-2 = _______

deltaT 1 = _____

delta

T 2 = _____

P 1 = _________
Испытание № 2 T i-1 = _______

T i-2 = _______

Т ф-1 = _______

Т ф-2 = _______

deltaT 1 = _____

delta

T 2 = _____

P 2 = _________
Испытание № 3 T i-1 = _______

T i-2 = _______

Т ф-1 = _______

Т ф-2 = _______

deltaT 1 = _____

delta

T 2 = _____

P 3 = _________

* См. Расчеты

Вычисления:

Мощность (P 1 ) Выход для испытания № 1 —

Мощность (P 2 ) Выход для испытания № 2 —

Мощность (P 3 ) Выход для испытания № 3 —

Средняя мощность (P avg ) Выход —

Ошибка

в процентах — (погрешность в процентах для выходной мощности для каждого испытания должна быть меньше, чем
5%.)

Проба № 1: (P ср. -P 1 / P avg ) x 100% =% ошибки для P 1

Проба № 2: (P ср. -P 2 / P avg ) x 100% =% ошибки для P 2

Проба № 3: (P ср. -P 3 / P avg ) x 100% =% ошибки для P 3

Вывод:

1.Был ли ваш прогноз близок к фактической выходной мощности (P avg ), которую вы
рассчитано? Объяснять.

2. Были ли вы удивлены результатами калибровки? Почему или почему нет?

3. Как можно лучше объясните, чем может объясняться разница между
номинальная выходная мощность и фактическая выходная мощность.


Приложение А. Заметки учителя к упражнениям и демонстрациям

Демонстрация запроса: характеристики нагрева микроволновой печи.

  • Часть I этого упражнения посвящена фокусировке. Студенты должны соблюдать «внутреннюю
    «выкройка» в яблоке при приготовлении в микроволновой печи и
    «снаружи в» режиме приготовления, когда яблоко варят в воде.
  • Время приготовления можно регулировать в зависимости от фактической выходной мощности микроволновой печи.
    печь. Опробуйте демонстрацию заранее и при необходимости отрегулируйте время приготовления.
  • Для заключительных вопросов примите любой разумный ответ на вопрос №1.Относительно
    Отвечая на вопрос № 2, учащиеся могут обнаружить, что показания температуры с помощью термометра тоже
    долгое время, и это тепло может быть потеряно для окружающей среды при попытке измерить температуру. К
    ответив на вопрос № 3, студенты уже должны быть знакомы с концепцией преломления
    волны. Напомните учащимся, что микроволны могут преломляться при входе в новую среду, просто
    как световые волны преломляются, когда попадают в воду.
  • Для части II этого задания убедитесь, что учащиеся определили переменную, которую они тестируют.
    и оставьте все остальные переменные постоянными.Несоблюдение этого правила приведет к ложным предположениям.
    по поводу микроволнового нагрева. Следующие характеристики обычно связаны с
    хорошие скорости нагрева в микроволновых печах: высокое содержание влаги, высокая пористость, высокое содержание солей,
    и высокое содержание масла. Скорость нагрева будет варьироваться в зависимости от пищевого материала.
    геометрия (см. «Справочная информация»).

Демонстрация запроса: горячие точки в микроволновой печи

  • Время приготовления можно регулировать в зависимости от фактической выходной мощности микроволновой печи.
    печь.Опробуйте демонстрацию заранее и при необходимости отрегулируйте время приготовления.
  • Примите любые разумные ответы на заключительные вопросы. Что касается вопроса №
    2, ученики должны видеть большую однородность приготовления при использовании поворотного стола
    аппарат.

Take Home Activity: Пастеризация пищевых продуктов

  • Учащиеся должны следить за тем, чтобы хлеб, обработанный в микроволновой печи, не плесневел, в то время как
    на необработанном хлебе образуется плесень.Несмотря на то, что оба ломтика хлеба запечатаны,
    наличие переносимых воздухом микробов, которые загрязняют хлеб перед упаковкой. По
    Разогревая хлеб в микроволновой печи, следует уничтожить микробы.
  • Студенты должны выбросить оба ломтика хлеба после того, как они завершат свои наблюдения. В
    хлеб должен оставаться запечатанным до конца наблюдения, чтобы предотвратить последующую обработку
    загрязнение.
  • Для заключительных вопросов примите любые разумные ответы на вопросы №1 и №3.Для
    вопрос № 2, учащиеся должны связать повышение температуры с убийством
    микробы.

Действие попкорна: Попкорн в микроволновке против сухой кукурузной лепешки

  • Общая тенденция к приготовлению попкорна заключается в том, что попкорн лучше всего готовится в масле, а затем
    обычный попкорн из микроволновки и, наконец, обычный попкорн. Однако ваши результаты могут не совпадать
    с этим. Проведите эксперимент по крайней мере три раза и посмотрите, сможет ли ваш класс установить
    Общая тенденция.
  • Кроме того, позвольте классу создать варианты этого эксперимента, используя различные типы
    попкорн для микроволновки (обычный, с низким содержанием жира, обезжиренный и / или ароматизированный).
  • Дизайн пакета для приготовления пищи для микроволновой печи на самом деле важнее, чем попкорн.
    сам. Разрешите учащимся провести эксперимент, чтобы проверить это.
  • Примите любой разумный ответ на вопрос №1. Что касается вопроса № 2, студенты должны
    намекают на складку сумки, что позволяет не только аккуратно упаковать ее в магазине
    полка но расширение во время выскакивания.На вопрос № 3, поглощение микроволн
    полиэфирная пленка и передача тепловой энергии алюминием создают горячую поверхность на
    который лопается попкорн.

Демонстрация калибровки

  • Учащиеся обнаружат, что фактическая выходная мощность ниже номинальной выходной мощности.
    Фактическая выходная мощность зависит от размера нагрузки. Размер нагрузки и фактическая выходная мощность напрямую
    пропорциональный.
  • Примите любые разумные ответы на заключительные вопросы.

Управляемое обсуждение: заблуждения

Используя вопросы и ответы, представленные на Интернет-сайте «Как работают вещи:
Микроволновые печи »(http://landau1.phy.virginia.edu/Education/Teaching/HowThingsWork/microwave_ovens.html
), задайте учащимся вопросы о микроволновых печах. Затем обсудите любые
заблуждения, которые возникают.

Особое примечание:

Хотя в этом модуле указана микроволновая печь на 1000 Вт, духовка меньшей мощности может
также можно использовать. Для повышения эффективности мероприятий может потребоваться дополнительное время нагрева.


Приложение B: Безопасность

  1. Соблюдайте особую осторожность при удалении материалов, нагретых в микроволновой печи.
  2. Лица с кардиостимуляторами не должны находиться в помещении, где используется микроволновая печь.
  3. Проверьте микроволновую печь, которая будет использоваться для этих действий, чтобы убедиться, что
    утечка микроволн находится в безопасных пределах. Можно приобрести микроволновые детекторы утечки.
    по номинальной стоимости от 5 до 10 долларов в магазинах бытовой техники или бытовой техники. Микроволновые печи бывают
    разработан в соответствии с федеральными стандартами безопасности и, таким образом, не причиняет вреда учащимся. Тем не мение,
    Необходимо соблюдать меры предосторожности при использовании старых микроволновых печей, где может произойти утечка, если
    дверь не закрывается должным образом.
  4. Тщательно вымойте руки после контакта с яичным белком (см. «Горячая точка»
    демонстрация).
  5. Никогда не включайте микроволновую печь без чего-либо, поглощающего микроволны. В
    Микроволновая печь может быть разрушена микроволнами, которые отражаются обратно в магнетрон.
  6. Убедитесь, что между микроволновой печью и окружающими стенами есть пространство. Блокировка
    вентиляционные отверстия могут вызвать перегрев микроволновой печи.
  7. Соблюдайте все стандартные лабораторные правила техники безопасности.

ГЛОССАРИЙ *

Электрическое поле Область пространства вокруг электрически заряженного объекта

Электронная отрицательно заряженная фундаментальная частица

Энергоемкость для работы

Тепловая форма энергии, передаваемой между двумя телами при разных температурах

Герц Единица измерения частоты в системе СИ, равная одному циклу в секунду

Магнитная область пространства вокруг магнита

Пастеризационная термообработка пищевых продуктов при температуре ниже точки кипения
вода для уничтожения вредных организмов

Мощность, скорость изменения энергии или скорость выполнения работы

Стоячая волна — волна, узел и пучность которой (точки максимума и минимума максимума
амплитуда) не меняют положение по волне

Процесс стерилизации, убивающий все микробы, включая споры

Термопара электрическая цепь, состоящая из двух разнородных металлов, чьи спайки
выдерживаются при разных температурах

* Примечание. Дополнительные определения см. В полужирном шрифте . терминов в
Исходная информация.


ССЫЛКИ

Приготовление и обработка в микроволновой печи, основы инженерии для специалистов по пищевым продуктам,
Чарльз Р. Баффер, доктор философии, Нью-Йорк: Ван Ностранд Рейнхольд, 1993.

Научные эксперименты, которые вы можете съесть, Вики Кобб, Нью-Йорк: издательство Harper-Collins,
1994.

Национальные стандарты научного образования, Национальная академия наук, 1995.

The Usborne Illustrated Dictionary of Science, Коринн Стокли, Крис Окслейд и
Джейн Вертхайм, Талса: EDC Publishing, 1988.

The Way Science Works, Нью-Йорк: Macmillan, 1995.

Введение в пищевую инженерию, 2-е издание, Р. Пол Сингх и Деннис Р. Хелдман,
Сан-Диего: Academic Press, Inc., 1993.

Современная физика, Джон Э.Уильямс, Фредерик Э. Тринклейн и Х. Кларк Меткалф,
Нью-Йорк: Холт, Рейнхарт и Уинстон, Издательство, 1980.

«Измерение мощности микроволн: влияние на кухонные комбайны», Чарльз Р. Баффлер,
PhD, Мир СВЧ , т. 12, вып. 1, весна 1991 г., стр. 19-24.

«Электрические свойства пищевых продуктов при микроволновой обработке», Ричард Э. Маджетт,
Food Technology , февраль 1982 г., стр. 109-15.

«Измерение диэлектрических свойств пищевых продуктов на сверхвысоких частотах».
Дэвид С.Энгельдер и Чарльз Р. Буфер, Microwave World , vol. 12, вып. 2, Лето
1991, стр. 6-15.

«Как все работает: микроволновые печи», Луис А. Блумфилд, http://landau1.phys.virginia.edu/Education/Teaching/HowThingsWork/microwave_ovens.html.

Физика для ученых и инженеров, 3-е издание, Пол А. Типлер, Нью-Йорк: Стоит
Издательство, 1991.

БЛАГОДАРНОСТИ

Большое спасибо Dr.Цзюмин Тан из отдела инженерии биологических систем в
Университет штата Вашингтон, Пуллман, Вашингтон. Мы не могли создать это учение
модуль без его готовности помочь нам в создании реальных приложений
физика и химия старшеклассникам. Также хотим поблагодарить выпускника
студентам, Джулиану Икадиала и Хао Фэну за их помощь и терпение с нами в
лаборатория. Мы с нетерпением ждем возможности вернуть этот богатый лабораторный опыт нашим студентам.

Принцип работы промышленной микроволновой печи

Американский исследователь однажды обнаружил, что конфета растопила микроволновка. Было доказано, что микроволновое излучение может вызывать молекулярную вибрацию внутри еды и выделять тепло. Первая микроволновая печь появилась в 1947 году.

Микроволновая печь — это разновидность электромагнитной волны. Этот вид электромагнитной волны не только намного больше энергии обычной радиоволны, но и очень «индивидуален».Микроволновая печь на металле будет отражаться, металл не может ее поглотить или передать; микроволновая печь может проходить через стекло, керамику, пластик и другие изоляционные материалы, но не потребляет энергию; и материал, содержащий воду, будет поглощена микроволновая энергия.

Промышленные микроволновые печи созданы на основе этих характеристик микроволн. Корпус промышленной микроволновой печи изготовлен из нержавеющей стали и других металлических материалов, которые могут предотвратить выход микроволн из печи, чтобы не повредить здоровье людей.Материал проходит по конвейерной ленте. Сердце промышленных микроволновых печей — магнетрон. Эта трубка, называемая магнетроном, представляет собой микроволновый генератор, который производит микроволны, вибрирующие со скоростью 2,45 миллиарда или 9,15 раз в секунду. Эта невидимая микроволновая печь может проникать в пищу на 5 см или глубже, и молекула воды в материале движется вместе с ней. При резком движении выделяется много тепловой энергии, поэтому материал можно нагревать.
Это принцип промышленного микроволнового нагрева. При нагревании материалов другими способами тепло всегда проникает внутрь материала снаружи материала.При нагревании в микроволновой печи тепло поступает непосредственно в материал, поэтому скорость нагрева в 4-10 раз выше, чем при других методах нагрева (горячий воздух, инфракрасное излучение и т. Д.), А термический КПД достигает 80%. В настоящее время тепловая эффективность других устройств не может сравниться с таковой других устройств.
Промышленная микроволновая печь может очень хорошо удерживать ингредиенты в материале из-за короткого времени нагрева. Например, использование промышленной микроволновой печи для обжарки зеленого горошка может почти полностью избавить от потери витамина С.Кроме того, наиболее часто используемые промышленные микроволновые печи могут широко использоваться в области пищевой и фармацевтической дезинфекции.
При использовании промышленных микроволновых печей следует проявлять осторожность, чтобы не «не нагружать» (то есть, нет среды, поглощающей микроволны), потому что «без нагрузки», когда микроволновая энергия не может быть поглощена, поэтому легко повредить магнетрон. . Кроме того, человеческие ткани богаты водой. Оператор должен открыть дверцу печи и извлечь материал после того, как магнетрон перестанет работать.

Базовый состав и основные термины промышленных микроволновых печей
1) Полостной резонатор (нагревательный бокс): это место, где материал подвергается воздействию микроволн. Это особый колебательный контур с сосредоточенными параметрами.
2) Подавитель: специальное устройство, используемое для подавления утечки микроволнового излучения.
3) СВЧ-генератор: генератор электромагнитной энергии с частотой от 300 МГц до 300 кГц.
4) Утечка микроволн: утечка поверхностной мощности микроволн из микроволнового оборудования.
5) Дверца нагревателя: структурный элемент, который можно открыть без инструмента на дверце нагревателя для подачи и разгрузки.
6) Вход или выход: постоянное отверстие на нагревателе микроволнового оборудования непрерывного действия, через которое проходит обрабатываемый материал.
7) Доступная часть: все части, доступные для персонала, кроме входа и выхода внутри и снаружи.
8) Волновод: специальное устройство из металлических трубок круглого или прямоугольного сечения и микроволн для их передачи.

Принцип работы
(1) Камера печи: камера печи представляет собой микроволновую резонансную полость, которая представляет собой пространство, в котором микроволновая энергия может быть преобразована в тепловую энергию для нагрева материала. Для того, чтобы материал в камере был равномерно нагрет, промышленная микроволновая печь сделана туннельного типа, и материал непрерывно перемещается по конвейерной ленте.
(2) Дверца печи: Дверца печи, используемая в промышленной микроволновой печи, в основном предназначена для очистки полости печи.Чтобы предотвратить утечку микроволн, система переключения промышленных микроволновых печей состоит из нескольких микропереключателей с защитной блокировкой. Если дверца не закрыта должным образом, промышленная микроволновая печь не сможет работать. Если микроволновая печь не работает, проблем с утечкой микроволновки не будет.
Чтобы предотвратить утечку микроволн из зазора между дверцей и камерой после того, как дверца промышленной микроволновой печи закрыта, вокруг дверцы микроволновой печи устанавливается препятствующая потоку канавка или материал, способный поглощать микроволны. установлен, например, дверной уплотнитель из силиконовой резины, который может поглощать небольшую утечку микроволнового излучения.Антибактериальный желоб представляет собой канавку специальной формы, установленную в дверце, которая выполняет функцию направления микроволн для инвертирования фазы. На входе в канавки для защиты от микроволн будет противодействовать отраженная волна, поэтому микроволны не будут просачиваться.
Поскольку дверные уплотнения легко повредить или стареют, а эффект герметичности снижен, в большинстве промышленных микроволновых печей теперь используется конструкция с канавками, препятствующими протеканию, для предотвращения утечки микроволн, редко используются дверные уплотнения из силиконовой резины.Конструкция с защитным желобом — это стабильный и надежный метод предотвращения утечки микроволн из-за принципа микроволнового излучения. Теперь несколько компаний применяют самую передовую в мире конструкцию и технологию производства противоточных резервуаров в сочетании с недавно разработанной технологией множественной защиты от утечек микроволн, так что технология контроля утечек микроволн достигла международного уровня.
(3) Электрическая схема: теперь промышленная микроволновая печь в основном представляет собой импульсный источник питания, в основном использующий микроволновый источник питания McGomith серии Wepex, простой в управлении, безопасный, стабильный и простой в обслуживании.Самым важным является то, что современное микроволновое оборудование может регулировать и контролировать мощность в соответствии с потребностями различных материалов, а также экономить энергию, экологичность и защиту окружающей среды.
(4) Магнетрон. Магнетрон — это сердце микроволновой печи, и микроволновая энергия генерируется и исходит от нее. Магнетрон требует очень высокого пульсирующего постоянного анодного напряжения и катодного напряжения примерно от 3 до 4 В. Управление промышленным источником микроволнового питания обеспечивает напряжение для магнетрона, удовлетворяющее вышеуказанным требованиям.
(5) Таймер. Микроволновая печь обычно имеет два режима синхронизации, а именно механическую синхронизацию и компьютерную синхронизацию. Основная функция — выбрать установленное время работы, по истечении установленного времени таймер автоматически отключает главную цепь микроволновой печи.
(6) Делитель мощности: делитель мощности используется для регулировки среднего рабочего времени магнетрона (т. Е. Соотношения «рабочего» и «остановочного» времени, когда магнетрон работает с перебоями), чтобы достичь цели регулирования средняя выходная мощность СВЧ.
(7) Блокирующий микровыключатель. Блокирующий микровыключатель — важное устройство безопасности для промышленных микроволновых печей. Он имеет несколько функций блокировки и управляется кнопкой открывания дверцы на дверце печи или кнопкой открывания дверцы на ручке дверцы. Когда дверца печи не закрыта или дверца печи открыта, цепь отключается, и микроволновая печь останавливается.

(8) Тепловой выключатель: тепловой выключатель используется для контроля рабочей температуры магнетрона или камеры печи.Когда рабочая температура превысит определенный предел, тепловой выключатель немедленно отключит электропитание, и микроволновая печь перестанет работать.

За дополнительной информацией о промышленных микроволновых печах обращайтесь в Koom Mechanical and Electrical Co., ltd.