С давних пор в электрических плитах и электрических духовых шкафах используются нагревательные элементы типа нихромовой проволоки. В то время как электромагнитные плиты и микроволновые печи не используют нагревательные элементы. Например, в индукционных плитах используется джоулев нагрев, или «индукционный нагрев», основанный на вихревых токах, генерируемых в металлах, таких как железные кастрюли и сковороды, высокочастотными катушками. Микроволновые печи, с другой стороны, используют другой метод, называемый «диэлектрическим нагревом».
Температура объекта определяется степенью вибрации составляющих его частиц (молекул, атомов и т.д.). Нагревание повышает температуру, потому что вибрации частиц становятся более интенсивными. Микроволновая печь нагревает пищу, заставляя молекулы воды в пище вибрировать на микроволновой частоте (2,4 ГГц). Молекула воды, представленная химической формулой H2O, имеет V-образную складчатую структуру с атомом кислорода O в центре. Таким образом, распределение заряда всей молекулы представляет собой электрический диполь с небольшим положительным и отрицательным смещением. Как только высокочастотное электрическое поле прикладывается к этим молекулам воды, они вращаются и вибрируют в ответ на изменение электрического поля и выделяют тепло за счет трения друг о друга. Это диэлектрический нагрев в микроволновых печах. Проще говоря, молекулы воды поглощают микроволновую энергию. Именно по этой причине, когда идет сильный дождь, вещательные спутники плохо отображаются, потому что капли дождя поглощают микроволны.
Внутренняя часть микроволновой печи покрыта металлом, таким как нержавеющая сталь, для хорошего отражения радиоволн и экранирования для предотвращения утечки радиоволн. Утечка радиоволн может вызвать помехи от радиоволн беспроводной локальной сети (продукты IEEE802.11b/g). Если вы сталкиваетесь с отключением беспроводной локальной сети или низкой скоростью связи каждый раз, когда вы используете микроволновую печь, вам следует заподозрить проблему с микроволновой печью.
Механизм магнетрона микроволновой печи и микроволновых колебаний
Микроволновая печь - это диковинное устройство для приготовления пищи, которое случайно родилось из радиолокационной технологии. Радиолокационная технология, разработанная в Англии в 1930-х годах, позже была усовершенствована в Соединенных Штатах во время Второй мировой войны. Микроволновая печь, изобретенная в 1946 году, сразу после войны, как говорят, была разработана инженером из производителя радаров, почерпнув идею из конфет в кармане, которые расплавились, когда он подвергся воздействию радиоволн радара.
Радиолокационные технологии изначально начинались с изучения ионосферы, которая влияет на радиосвязь. В ходе излучения радиоволн в небо и наблюдения за отраженными волнами в конце концов было обнаружено, что самолеты также могут отражать эти радиоволны. Во время Второй мировой войны для обнаружения самолетов противника была разработана зенитная радиолокационная станция, и было обнаружено, что для обнаружения самолетов требуются радиоволны с более короткими длинами волн. Таким образом, была разработана электронная трубка, излучающая микроволны (примерно от 1 до 10 см в длине волны), и эта трубка называется магнетроном. Магнетрон также является сердцем микроволновой печи.
Магнетрон представляет собой специальную биполярную вакуумную трубку, к которой с помощью магнита добавляется магнитное поле. Сила Лоренца действует на электроны, движущиеся в магнитном поле, искривляя их орбиты. При воздействии внешнего магнитного поля на электродную структуру дипольной вакуумной трубки электроны, испускаемые катодом, не достигают анода, а вращаются вокруг катода. Эта вибрация резонирует в полости со стороны анода, и магнетрон извлекает энергию в виде радиоволн из антенны. Первый магнетрон, изобретенный Халлом в США (1916 г.), но именно японец Киндзиро Окабе (1927 г.) проложил путь к микроволновым колебаниям с идеей расщепленного анода.
Меры предосторожности при разогреве пищи в микроволновой печи
Ранее я упоминал, что микроволновые печи нагревают пищу, вибрируя молекулы воды в пище с помощью микроволн. Поэтому особое внимание необходимо уделять при нагревании корнеплодов и сушеных продуктов, которые содержат мало воды или не содержат ее вовсе, из-за возможности воспламенения. Яйца и каштаны со скорлупой, а также кальмары и колбасы с оболочками также следует нагревать с осторожностью. Микроволны могут привести к тому, что вода внутри расширится, оказывая давление на оболочку или мембрану, что приведет к ее разрыву. Яйца должны быть вскрыты, а кальмары и колбаса должны быть нагреты с прорезью, вырезанной в мембране, чтобы обеспечить путь для выхода водяного пара. Также следует соблюдать осторожность при нагревании жидкостей, таких как напитки, карри и супы. Перегрев этих жидкостей может вызвать неожиданное закипание. Обычно жидкость закипает при температуре кипения, но это не обязательно зависит от состава жидкости и условий нагрева. Установив соответствующее время нагрева и выходную мощность, вы можете предотвратить внезапное закипание жидкости.
