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微波炉的工作原理

时间:2010-04-10 10:42来源:未知 作者:admin 点击:
1946 年,斯潘瑟还是美国雷声公司的研究员。一个偶然的机会,他发现微波溶化了糖果。事实证明,微波辐射能引起食物内部的分子振动,从而产生热量。 1947 年,第一台微波炉问世。

先让我们来了解一下微波炉的工作原理:简单地说,微波炉的磁控管将电能转化为微波能,当磁控管以 2450MHZ 的频率发射出微波能时, 置于微波炉炉腔内的水分子以每秒钟 24.5 亿千次的变化频率进行振荡运行,产生高频电磁场的核心元件是 磁控管。食物分子在高频磁场中发生震动, 分子间相互碰撞、 磨擦而产生热能,结果导致食物被加热。微波炉正是利用这一加热原理来进行食物的烹饪 。微波是一种电磁波,这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多,这种肉眼看不见的微波,能穿透食物达 5cm 深,并使食物中的水分子也随之运动,剧烈的运动产生了大量的热能,于是食物 " 煮 " 熟了。这就是微波炉加热的原理。而且这种微波还很有“个性”:微波一碰到金属就发生反射,金属根本没有办法吸收或传导它;微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料,但不会消耗能量;而含有水分的食物,微波不但不能透过,其能量反而会被吸收,还有就是用普通炉灶煮食物时,热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪,热量则是直接深入食物内部,所以烹饪速度比其它炉灶快 4 至 10 倍,热效率高达 80% 以上。目前,其他各种炉灶的热效率无法与它相比。

微波是电磁波中波长较长的一种。电磁波的特点: 1 、电场与磁场垂直; 2 、电磁波是横波; 3 、电磁波在真空中的传播速度是 c( 真空中的光速 ) 。

电磁波的传播

电磁波的产生是利用的电场和磁场的相互关系:变化的电场产生磁场;变化的磁场产生电场;变化的电场和磁场总是相互联系的,形成一个不可分离的统一的场,就是 电磁场 。

在利用微波炉对食物加热的过程中,水分子有着自己独特的作用。一般食物是由大分子构成了,大分子在变化磁场中的运动不明显。水分子的质量相对较小,而且,水分子的构成比较特殊。一个水分子是有两个氢原子和一个氧原子组成的,两个氢原子处于氧原子的同一侧,这使得水分子在整体上看来它的电极性和磁极性具有不对称性。这样,在变化的点磁场中,水分子的电极方向会随电磁场不断变化,进而引起水分子的运动。不同水分子间的相互碰撞会释放出热能,达到对事物加热的效果。因为电磁场遍部微波炉中,所以事物中的水分子的运动是同时进行的,热量也是在事物各处同时产生,加热明显加快。

微波炉正是利用微波的这些特性制作的。它的外壳用不锈钢等金属材料制成,可以阻挡微波从炉内逃出,以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。而微波炉由于烹饪的时间很短,能很好地保持食物中的维生素和天然风味。比如,用微波炉煮青豌豆,几乎可以使维生素 C 一点都不损失。另外,微波还可以消毒杀菌。

使用微波炉时,应注意不要空 " 烧 " ,因为空 " 烧 " 时,微波的能量无法被吸收,这样很容易损坏磁控管。另外,人体组织是含有大量水分的,一定要在磁控管停止工作后,再打开炉门,提取食物。

很多人由于担心微波炉会产生微波泄漏,进而危害健康,以至于在家中添置了微波炉后,在使用时也不得不 “ 小心翼翼 ” ,好象使用的不是微波炉,而是 “ 隐形炸弹 ” 。更有甚者,欢欢喜喜将微波炉扛回了家,却因为顾虑微波泄漏而将之束之高阁,当做了摆设。其实,这种担心是多余的。专家认为,微波炉的微波泄漏极其细微,无妨健康,尽可放心使用。

至于微波泄漏问题,应该说是在微波炉制造中首先应当解决的要素。对此,生产厂家都采取了相应的措施来防止泄漏。最初级的一种方式叫机械防泄漏,主要靠炉门的密封性来实现防微波泄漏。而国外的一些著名微波炉制造商,则利用微波本身的特性,采用环绕抑制的结构,使整炉的微波泄漏控制到最小。

  但是,如果遇到不可预见的原因,微波炉炉门突然打开,比如说,顽皮的儿童在微波炉工作时打开了炉门,猝不及防之中,微波不是会大量泄漏了吗?不必担心,先进的电控机构可以及时切断磁控管的工作电源,以确保无微波泄漏。如用以隔断微波泄漏所采用的三级连锁防护技术。三级连锁包括初级连锁装置、次级连锁装置和监察器。初级连锁装置可在瞬间使磁控管停止工作;次级连锁装置则是初级连锁装置的双保险,万一初级连锁防护没有奏效,次级连锁就会立即承担起阻断磁控管发射微波的工作;在以上两道防线都没有履行职责的情况下,监察器 —— 也就是第三道防线,就会使电流短路,断开保险丝。这样,微波就消失了。需要说明的是,要让监察器工作的效率是很低的,一般来说,前两道防线就足以使微波炉停止工作,从而防止微波泄漏了。

实际上,微波炉工作所产生的辐射甚至比一根普通日光灯管还要少。目前,微波炉泄漏的国际标准是每平方厘米不超过 5 毫瓦。
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