8 октября исполняется 65 лет с того дня, как была запатентована технология микроволновой печи.
Микроволновая печь (сверхвысокочастотная печь, СВЧ-печь) является одним из самых популярных бытовых электроприборов и предназначена для быстрого приготовления, подогрева пищи и для размораживания продуктов. Ее создатель - житель штата Массачусетс Перси Спенсер - запатентовал свое изобретение 8 октября 1945 г.
По легенде, идея создания микроволновой печи пришла ему в голову после того, как он, постояв у магнетрона (электронная лампа, генерирующая микроволновое электромагнитное излучение), обнаружил, что лежавший в его кармане шоколадный батончик растаял. По другой версии, он заметил, что нагрелся бутерброд, положенный на включенный магнетрон.
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
Микроволновые печи стали такими же привычными, как духовки и газовые плиты. Несмотря на внешнюю схожесть всех микроволновок, «начинка» у них разная. Многие производители предлагают микроволновые печи с грилями, конвекторами и другими функциональными элементами.
Прежде чем приступить к выбору, определитесь, для чего вам нужна микроволновая печь. Хотите ли вы в ней готовить изысканные блюда или планируете ограничиться лишь разогревом и разморозкой продуктов. Давайте поговорим обо всем подробнее.
Принцип работы
Принцип работы микроволновой печи прост и сложен одновременно. Потребители часто не знают, за счет чего разогревается пища. Некоторые слышали про какое-то излучение и поэтому стараются обходить микроволновки стороной, во избежание проблем со здоровьем.
Начнем с того, что СВЧ излучение никак не влияет на человека. Микроволны занимают по шкале частот положение между радиоволнами и инфракрасным излучением, и даже имеют свойства, присущие и тем и другим. Известно, что ни тепло, ни радиоволны не наносят ущерба нашему здоровью, следовательно, этого не могут делать и микроволны.
Как микроволновка разогревает пищу? Микроволны приводят в движение молекулы воды, которые содержатся в пище. Они начинают хаотично двигаться, тем самым вырабатывая энергию, а значит тепло.
Типы микроволновых печей
При всем многообразии микроволновых печей на рынке, их можно подразделить на 4 основных типа, которые мы и рассмотрим:
Соло (только микроволны);
С грилем (микроволны + гриль);
С грилем и конвекцией (микроволны + гриль + конвекция);
С грилем, конвекцией и парогенератором (микроволны + гриль + конвекция + пар).
Приступая к выбору микроволновки, определитесь, зачем она вам нужна в кулинарном плане. Если только для разогрева пищи и разморозки, то стоит обратить внимание на «соло-печь». Кстати, не нужно недооценивать этот тип микроволновых печей и ограничивать их функционал лишь банальным разогревом/разморозкой. В микроволновке с функцией микроволн, можно готовить замечательные десерты и кулинарные блюда.
Микроволновая печь с грилем и функцией микроволн подойдет любителям хорошо поджаренного мяса. Гриль, встроенный в печь, может быть тэновым. Выглядит он как металлическая трубка, спираль, с нагревательным элементом внутри. Также в микроволновые печи встраивают кварцевые грили, представляющие из себя туго свитую проволоку из жаростойкого сплава никеля и хрома, которая помещена в трубку из кварцевого стекла. Тэновый гриль размещается в верхней части рабочей камеры микроволновки. В некоторых моделях печей гриль подвижный, в рамках рабочей камеры, его можно установить туда, куда вам нужно. С таким грилем равномерно прожаренное мясо - не проблема.
Кварцевый гриль - неподвижный, он размещен на «потолке» рабочей камеры. Такой гриль быстрее нагревается, более экономичен, его проще чистить, поскольку он не такой сложной формы, как тэновый. Некоторые модели оснащаются сразу обоими типами грилей: «верхний» кварцевый и «нижний» тэновый. Благодаря наличию этой функции, блюда можно подрумянивать.
Как показывает практика, люди увлеченные кулинарией и уже освоившие микроволновые печи с функцией гриля, не в силах противостоять соблазну приобрести устройство с грилем и конвекцией.
Принцип работы конвекции прост. По сути, это встроенный в микроволновку вентилятор, который гоняет горячий воздух по рабочей камере. Благодаря этому блюдо пропекается равномерно. Для того чтобы ускорить процесс приготовления, используется функция микроволн. На финише подключается гриль, чтобы опять-таки подрумянить блюдо. В итоге, время готовки в такой печи сильно сокращается, а качество при этом повышается.
Существуют еще микроволновые печи с функциями микроволн, гриля, конфекции и пара. Наличие пароварки, конечно, способно обрадовать адепта здорового образа жизни, однако, плюшкам и запеченному мясу в этом случае придется подвинуться. Видимо поэтому на их счет у «продвинутых» пользователей нет единого мнения.
Что касается качества приготовления пищи, то еще несколько лет назад у микроволновок была существенная проблема. Связано это было с тем, что в них устанавливался только один СВЧ-излучатель, следовательно, микроволны распределялись по рабочей камере неравномерно и блюда оставались частично сырыми. Это неуклонно снижало доверие потребителей к микроволновкам, поэтому их покупали только для разогрева пищи. Однако со временем проблема была решена. В современных печах производители предусматривают два, а то и три источников СВЧ-излучения, которые излучают пучки волн в разных направлениях, и, отражаясь от стенок, равномерно распределяются по всей рабочей камере печи, поэтому пища приготавливается равномерно.
Объем
Перед покупкой также нужно определиться с вместимостью микроволновой печи. Прикиньте, какие кулинарные подвиги вы хотите свершать при помощи этого устройства. Объем рабочей камеры микроволновки может быть различным - от 13 до 42 литров. Печи до 20 литров хватит для разогрева/разморозки и приготовления всеми любимой курицы гриль. Для большой семьи берите печь с объемом камеры от 23 до 32 литров. Если готовить приходится очень много, то присмотритесь к печам с объемом камеры 40 литров и больше.
Мощность
Мощность, как и везде, одна из главных характеристик устройства. От нее зависит, настолько быстро будет готовиться, разогреваться или размораживаться пища. Обычно чем больше микроволновка, тем выше ее мощность. Кстати, почти во всех микроволновых печах предусмотрен регулятор мощности, даже на самых простых.
Мощность микроволн в большинстве микроволновок - 700-1000 Вт. И это касается только микроволн. Если вы предполагаете приобрести печь с грилем и конвекцией, убедитесь, что с электропроводкой в вашем доме все в порядке. Дело в том, что при одновременной работе всех этих режимов их мощности складываются.
То есть, если мощность микроволн у вашей микроволновки - 900 Вт, гриля - 1200 Вт, а конвекции – 1350 Вт, это значит, что общая мощность вашей микроволновки составит 3450 Вт. А это уже серьезная нагрузка, даже без учета других работающих в квартире электроприборов.
Раньше мощность микроволновок никак не регулировалась. То есть, в «старых» печах СВЧ-излучатель периодически отключался на несколько секунд, потом снова включался, что приводило к тому, что блюдо получалось сухим, ибо чрезмерное воздействие на молекулы воды в активной фазе работы излучателя, приводит к ее испарению. Производители решили изменить сам принцип регулирования мощности микроволновок и начали использовать инверторное управление. В новых печах мощность СВЧ-излучателя уменьшалась и увеличивалась плавно, печь при этом, не отключалась совсем. Продукт, таким образом, подвергался непрерывному мягкому воздействию микроволн, сохраняя свои свойства.
Функции
Используя на кухне современную микроволновую печь, вы получаете возможность варить, жарить, парить и печь. Подчеркиваем, имеете возможность. Поскольку в печах предусмотрены различные функции, призванные помочь вам в приготовлении блюд.
К примеру, «Автоматическое приготовление» - это внесенные в память микроволновки рецепты приготовления блюд. Конечно же, речь идет всего лишь об алгоритмах работы печи. Чтобы пользователь не мучился с тонкой настройкой микроволн, гриля или конвекции, производители предусмотрели шаблоны приготовления. Например, курица гриль получится с вероятностью 100%, если вы воспользуетесь возможностью автоматического приготовления, доверившись предустановленным настройкам производителя. Обычно в микроволновках предусмотрено 4-8 предустановленных рецептов, но их может быть гораздо больше, а в некоторые печи такие настройки можно заносить самостоятельно.
Размораживать продукты можно и просто, не в автоматическом режиме. Тогда пользователь сам устанавливает время разморозки. Однако часто это ведет к тому, что неправильно выставленная мощность вкупе с чрезмерным для данного продукта временем разморозки портят продукт. Не разморозившись изнутри, он начинает поджариваться сверху. Поэтому безопаснее все же пользоваться «автоматом».
Функцию «Автоматический разогрев» знают все пользователи микроволновых печей. Алгоритм тот же, что и у функции авторазмораживания. Выбираете вид продукта, его вес и нажимаете на кнопку «Пуск». Микроволновка самостоятельно определит, сколько ей нужно времени на разогрев, и на какой мощности она это будет делать. «Рецептов» авторазогрева может быть до 25.
Режим «Микроволны + Гриль» - любимец многих пользователей, поскольку блюда получаются равномерно прожаренными и с румяной корочкой.
В режиме «Микроволны +Конвекция» пища готовится быстрее. «Гриль + Конвекция» – режим для приготовления жареных блюд, а также выпечки.
В некоторых микроволновках есть функция «Хрустящая корочка». В комплект поставки печи входит специальная тарелка, которая сделана из материала на основе феррита. С его помощью происходит преобразование энергии микроволн в тепловую. Происходит воздействие на продукт снизу, и он поджаривается.
Программа «Очистка печи паром» есть только в устройствах с парогенератором. Пар растворяет жир и загрязнения, оставшиеся после приготовления пищи. Пользователь наливает воду в специальный контейнер, встроенный в печку, добавляет моющее средство и активирует программу нажатием кнопки. Через 10-15 минут микроволновка становится чистой.
Функция удаления запахов производителями микроволновок предусматривается на тот случай, если у пользователей возникнет необходимость выветрить последствия приготовления сильно пахнущих продуктов. Для этого в печь встраивается вентилятор.
В комплекте в микроволновке обычно идут дополнительные аксессуары: решетки, вертел, поддоны, пластиковые блюда, подставки под детские бутылочки, контейнер для выпечки хлеба, посуда для приготовления блюд на пару. Если в комплекте поставки нет того, что Вам необходимо, запаситесь посудой предназначенной специально для использования в микроволновой печи. И запомните главное правило пользования микроволновой печью - никакого металла! Металлические каемочки на чашках и тарелках будут искрить и приведут к поломке печи.
Микроволновые печи (СВЧ-печи) уже давно стали самым обыденным бытовым прибором, с помощью которого можно очень быстро разморозить продукты, разогреть уже приготовленную пищу или приготовить блюдо по оригинальному рецепту, и даже продезинфицировать кухонные моющие губки и тряпочки, не содержащие металла.
Наличие удобного, интуитивно понятного интерфейса, а также многоуровневой защиты позволяют даже ребенку справиться с управлением такого сложного и высокотехнологичного устройства, как микроволновка. Некоторые блюда можно легко и быстро приготовить по встроенным программам. А возможные неисправности вполне можно устранить, сделав .
Разогрев продуктов, помещенных в камеру микроволновки, происходит за счет воздействия на них мощного электромагнитного излучения дециметрового диапазона. В бытовых приборах применяют частоту 2450 МГц. Радиоволны такой высокой частоты проникают вглубь продуктов, и воздействую на полярные молекулы (в продуктах в основном это вода), заставляя их постоянно сдвигаться и выстраиваться вдоль силовых линий электромагнитного поля.
Такое движение повышает температуру продуктов, и нагрев идет не только снаружи, но и до той глубины, на которую проникают радиоволны. В бытовых СВЧ-печах волны проникают вглубь на 2,5—3 см, они разогревают воду, а та, в свою очередь, весь объем продуктов.
Устройство магнетрона — основная составляющая
Радиоволны частотой 2450 МГц генерируются специальным прибором – магнетроном , представляющим собой электровакуумный диод. Он имеющий массивный медный цилиндрический анод круглый в сечении и разделенный на 10 секторов, имеющих такие же стенки из меди.
В центре этой конструкции расположен стержневой катод, внутри которого есть нить накала. Катод служит для эмиссии электронов. По торцам магнетрона расположены мощные кольцевые магниты, создающее магнитное поле внутри магнетрона, необходимое для генерации СВЧ-излучения.
К аноду прикладывается напряжение в 4000 Вольт, а к нити накала 3 Вольта. Происходит интенсивная эмиссия электронов, которые подхватываются электрическим полем высокой напряженности. Геометрия резонаторных камер и напряжение анода определяют генерируемую частоту магнетрона.
Съем энергии происходит при помощи проволочной петли, соединенной с катодом и выведенной в излучатель-антенну. С антенны СВЧ-излучения попадает в волновод, а от него в камеру микроволновки. Стандартная выходная мощность магнетронов, применяемых в бытовых микроволновках, составляет 800 Вт.
Если для приготовления блюд требуется меньшая мощность, то это достигается тем, что магнетрон включают на определенные промежутки времени, за которыми следует пауза.
Для получения мощности 400 Вт (или 50% от выходной мощности) можно в течение 10-секундного интервала на 5 секунд включить магнетрон, а на 5 секунд выключить. В науке это называется широтно-импульсной модуляцией .
Магнетрон в процессе работы выделяет большое количество тепла, поэтому его корпус помещен в пластинчатый радиатор, который при работе всегда должен обдуваться воздушным потоком из встроенного в микроволновку вентилятора. При перегреве магнетрон очень часто выходит из строя, поэтому его оснащают защитой – термопредохранителем.
Термопредохранитель и зачем он нужен
Для защиты магнетрона от перегрева, а также гриля, которым оснащены некоторые модели СВЧ-печей, применяются специальные устройства, называемые термопредохранителем
или термореле
. Они выпускаются на разные номиналы температуры, указанные на их корпусе.
Принцип действия термореле очень прост. Его корпус из алюминия прикрепляется при помощи фланцевого соединения к месту, где необходимо контролировать температуру. Так обеспечивается надежный тепловой контакт. Внутри термопредохранителя находится биметаллическая пластинка, имеющая настройки на определенную температуру.
При превышении температурного порога пластинка изгибается и приводит в действие толкатель, который размыкает пластины контактной группы. Питание СВЧ-печи прерывается. После остывания геометрия биметаллической пластины восстанавливается и происходит замыкание контактов.
Назначение вентиляторов СВЧ-печи
Вентилятор является важнейшим компонентом любой микроволновки, без которого ее работы будет невозможной. Он выполняет ряд важнейших функций:
- Во-первых, вентилятор обдувает главную деталь СВЧ-печи – магнетрон, обеспечивая его нормальную работу.
- Во-вторых, другие компоненты электронной схемы тоже выделяют тепло и требуют вентиляции.
- В-третьих, некоторые микроволновки оборудованы грилем обязательно вентилируемым и защищенным термореле.
- И, наконец, в камере приготовляемые продукты тоже выделяют большое количество тепла и водяного пара. Вентилятор создает в камере небольшое избыточное давление, в результате чего воздух из камеры вместе с нагретым водяным паром выходит наружу через специальные вентиляционные отверстия.
В микроволновке от одного вентилятора, который расположен у задней стенки корпуса и засасывает воздух снаружи, организована система вентиляции при помощи воздуховодов, направляющий воздушный поток на пластины магнетрона, а затем в камеру. Двигатель вентилятора представляет собой простой однофазный переменного тока.
Система защиты и блокировки микроволновой печи
Любая СВЧ-печь имеет внутри мощное радиоизлучающее устройство – магнетрон. СВЧ-излучение такой мощности может нанести непоправимый вред здоровью человека и всех живых существ, поэтому необходимо принять ряд мер по защите.
Микроволновка имеет полностью экранированную металлическую рабочую камеру , которая снаружи дополнительно защищена металлическим корпусом, не позволяющим высокочастотному излучению проникать наружу.
Прозрачное стекло в дверце имеет экран из металлической сетки с мелкой ячейкой, которая не пропускает наружу излучение 2450 Гц, длиной волны 12,2 см, генерируемое магнетроном.
Вопрос экономии энергопотребления всегда был актуальным. одним из видов осветительных приборов, которые в значительной мере помогут снизить расход электричества в быту, являются . Чтобы сделать оптимальный выбор, нужно просто разобраться в преимуществах и недостатка каждого вида таких ламп.
Двойные выключатели в виду своих особенностей получили широкое применение в домашних условиях. Как правильно подключать такие выключатели и что необходимо знать для предотвращения ошибок при этом, можно прочитать в .
Дверца микроволновой машины плотно прилегает к корпусу и очень важно чтобы этот зазор сохранял свои геометрические размеры. Расстояние между металлическим корпусом камеры и специальным пазом дверцы должно быть равно четверти длины волны СВЧ-излучения: 12,2 см/4=3.05 см.
В этом зазоре образуется стоячая электромагнитная волна, которая именно в месте прилегания дверцы к корпусу имеет нулевое амплитудное значение, поэтому волна наружу не распространяется. Вот таким элегантным способом решается вопрос защиты от СВЧ излучения при помощи самих СВЧ-волн. Такой способ защиты в науке называется СВЧ дроссель.
Для предотвращения включения СВЧ-печи с открытой камерой существует система микропереключателей, контролирующих положение дверцы. Обычно таких переключателей не менее трех: один выключает магнетрон, другой включает лампочку подсветки даже при неработающем магнетроне, а третий служит для того, чтобы «информировать» блок управления о положении дверцы.
Микропереключатели расположены и настроены так, что они срабатывают только при закрытой рабочей камере микроволновки.
Микропереключатели на дверце также часто называют конечными выключателями.
Блок управления — мозг прибора
Блок управления есть у любой микроволновой печи и он выполняет две главные функции:
- Поддержание заданной мощности микроволновой печи.
- Отключение печи после истечения заданного времени работы.
На старых моделях электропечей блок управления представляли два электромеханических переключателя, один из которых как раз задавал мощность, а другой промежуток времени. С развитием цифровых технологий стали применяться электронные блоки управления, а сейчас уже и микропроцессорные, которые кроме выполнения двух главных функций могут еще и включать множество нужных и ненужных сервисных.
- Встроенные часы, которые, безусловно, могут быть полезны.
- Индикация уровня мощности.
- Изменение уровня мощности при помощи клавиатуры (кнопочной или сенсорной).
- Приготовление блюд или размораживание продуктов при помощи специальных программ, «зашитых» в память блока управления. При этом учитывается вес, а нужную мощность печь подберет сама.
- Сигнализация окончания программы выбранным звуковым сопровождением.
Кроме этого, у современных моделей есть верхние и нижние грили, функция конвекции, которыми также «руководит» блок управления.
В блоке управления есть свой источник питания, обеспечивающий работу блока и в дежурном, и в рабочем режиме. Важным компонентом является релейный блок, который коммутирует по командам силовые цепи магнетрона и гриля, а также цепи вентилятора, встроенной лампы и конвектора. Блок управления связан шлейфами с клавиатурой и панелью индикации.
Занимательное видео с рассказом о принципе работы СВЧ-печей
Посмотрите как просто объясняется то, благодаря чему работает этот удивительный прибор.
Микромир богат тайнами. Бодро рассуждаем об электронах, не зная в точности, что это такое. Удивителен принцип неопределенности Гейзенберга. Ученые, чем дальше, тем сильней начинают дивиться собственным открытиям. Теория Эйнштейна частью несостоятельна, значит, масса не растет с увеличением скорости, скорость света преодолима. Что недавно доказано экспериментально. Как работает микроволновая печь, если ничего не известно об элементарных частицах кроме непредсказуемости поведения? Попробуем заглянуть в мир удивительных и непонятных явлений.
Принцип действия активной СВЧ печи
Электроны и микроволновые печи
Технические характеристики микроволновых печей различны, в основе лежит общее явление — поглощение энергии электромагнитной волны молекулами воды. Принцип работы микроволновой печи остается прежним. Говорят, что концепция отобрана Америкой у разгромленной фашистской Германии. Пару слов о работе микроволновой печи.
В физике принята двойственная корпускулярно-волновая теория, согласно которой электромагнитная волна ведет себя, как частица. С понижением частоты всплывают эффекты, характерные для морей и рек: сложение волн не количественно, а с учетом фазы, в результате интерференционная картина примет причудливый вид. Свет ведет себя часто подобно частицам. Квант — кусочек света.
Однажды в лаборатории ученые решили проверить: что такое кванты. Взяли специальную пушку, испускающую элементарные частицы. Последовательность опытов:
Ученые выдвинули теории: частица проходит одновременно через обе щели, либо через единственную. В результате электрон словно ударяется сам о себя, образуя картину интерференции. Что касается волновой теории, известно нечто подобное. Стали говорить, что частица «знает» о наблюдении. Нам ближе теория комментатора видео на Ютуб, сказавшего, что телескоп забирает энергию фотона, потому нельзя продемонстрировать волновую картину. Экран не является аналогичным средством измерения, отсюда результат разный.
Магнетрон в микроволновой печи работает за счет упорядоченного (если корректно так говорить) движения электронов. Не видим противоречий в опыте, забавно, что ученые не хотят видеть дальнейших аналогий с волной. В магнетроне микроволновой печи процесс управляется иначе.
Вне зависимости от природы частиц установлено, что в магнитном поле испущенные термокатодом электроны начинают двигаться по кругу. Чтобы создать равномерное распределение напряженности, используется два постоянных магнита по обе стороны шайбообразной рабочей камеры магнетрона.
Внутри царит вакуум, чтобы не создавать помех движению элементарных частиц. В результате придумали сделать нечто наподобие револьверного барабана, где каждая камера соединяется с центральным каналом узкой щелью. Недолго думая, ученые рассчитали размеры и создали резонатор для магнетрона микроволновой печи. В результате, гонимые электричеством и управляемые магнитом, электроны стали порождать колебания разного толка. Но выживала лишь частота резонатора магнетрона микроволновой печи, прочие быстро затухали.
Поданное на катод напряжение 3 кВ со схемной землей на аноде магнетрона микроволновой печи вызывает вращающиеся колебания заданной частоты в камерах. Съем сигнала происходит через специальный штырь в одной из множества. Добавим, что для облегчения электронам процесса покидания поверхности анода пользуются двумя уловками:
- С умом выбирают материал катода: вольфрам и торий.
- Подают напряжение подогрева (6,3 В 50 Гц) на нить накала.
Подобным образом работает магнетрон микроволновой печи. Заметьте, о природе электронов ничего в точности не известно, физики-теоретики до сих пор бьются над решением задачи, практики уже давно пользуются результатом.
Как используются колебания высокой частоты в микроволновой печи
Колебания покидают магнетрон и немедленно попадают в волновод. Размеры круглого или прямоугольного сечения выбраны так, чтобы затухания оказались наименьшими. Волна, двигаясь под углом к оси волновода и постоянно отражаясь от верхней и нижней стенок, достигает рабочего отсека. Напряженность поля велика, посторонние предметы внутри приведут к возникновению электрических пробоев в виде молний. Исключая описанное, выход волновода в рабочую камеру прикрывается слюдяной тканью, в обиходе, слюдой.
Указанный диэлектрик прозрачен для волн, свободно проходящих в отсек. Размер рабочей камеры печи выбирается, исходя из частоты магнетрона. Но быстро стало замечено: если оставить неподвижное тело греться, температура на разных участках варьируется в широких пределах. Понятно, что людям не нравится факт: первый кусок горячее второго. Объясняется явление наличием стоячих волн. В узлах амплитуда колебания поля равна нулю, на горбах максимальна. В результате получается нечто вроде интерференционной картины.
Объясним происходящее. Энергия передается молекулам воды: атом кислорода, ближе к одному боку прилепились две частички водорода. Получается нечто вроде головы с двумя шишками на боковинах черепа. Электрический отрицательный момент находится в районе основания. Когда полем захватывается эта результирующая, молекула увлекается силовыми линиями. Напряженность волны постоянно меняется, конструкция начинает проворачиваться, заваливаться вперед. Потом назад. Получается неваляшка.
Скорость колебаний чрезвычайно высока.
Магнетрон генерирует на частоте 2,45 ГГц, происходит 2,45 млрд. движений в секунду. Образуется избыточная кинетическая энергия, быстро передаваемая окружающим молекулам. Почему выбрана частота 2,45 ГГц. Чтобы создавать побольше помех сотовым телефонам и домашней сети WiFi? Нет! Просто у любой системы собственная резонансная частота.
Усиленная многократно, волна приводит в негодность здания.
Аналогично происходит с молекулой воды. Есть частоты, не вызывающие колебаний. Район связных на 2,4 ГГц отлично передает энергию пару. Воду в любом агрегатном состоянии нагревает ударно. На факте и основан принцип действия микроволновой печи. Добавим, что эффект стоячей волны блокируется вращающимся столом. Пища постоянно двигается, различные участки попадают попеременно то в минимумы, то в максимумы волны. Что обеспечит равномерный нагрев.
Как реализуются режимы микроволновой печи
Поговорили о генерации, рассказали, как энергия ведет себя внутри рабочей камеры, раскрыли процесс передачи тепла еде. Рассмотрим, как варьируется интенсивность нагрева. Магнетрон не генерирует колебания постоянно, а возбуждается импульсами высоковольтного напряжения. В результате, регулируя скважность или периодичность, добиваются приемлемых режимов.
Инверторные микроволновые печи идут дальше. Стоящий в рабочем отсеке датчик температуры сообщает системе о состоянии пищи, в результате частота следования импульсов гибко регулируется, режим получается максимально плавным. Принцип действия датчика основан на приеме инфракрасных волн: чем выше частота, тем теплее в помещении. Если говорить еще точнее, принимается одна частота, но измеряется интенсивность. С повышением температуры спектр сдвигается вверх. Общая форма является горкой с единственной вершиной. Сам датчик сечет спектр постоянно на одной частоте. Сначала гора чуть наползает подошвой на эту линию, но по мере продвижения вправо больше и больше покрывает место. В результате фиксируется рост интенсивности. Холодная пища в инфракрасном диапазоне не излучает вообще.
Режим инвертора возможно выключить, в результате правильное использование микроволновой печи гарантирует положительный результат, если обрели опыт обращения с оборудованием. Надеемся, рассказ оказался интересен, несмотря на всеобщую неразбериху в физике. Возможно, читатели разгадают загадку наблюдателя и выложат ответ в комментариях. А мы походатайствуем о присвоении аудитории Нобелевской премии перед ответственным комитетом.
Первым, кто обнаружил возможность сверхвысокочастотного излучения к нагреву продуктов, был инженер из США Перси Спенсер . Именно он и запатентовал микроволновку .
Судя из рассказов очевидцев, идея её создания пришла ему в голову, когда он стоял несколько часов возле магнетрона и обнаружил растаявшим у себя в кармане кусочек шоколада.
Устройство способно разогревать пищу без энергии тепла и этим больше походит на радиопередатчик, чем на привычную нам кухонную плиту. Главным действующим элементом являются СВЧ-микроволны – это одна из форм электромагнитной энергии , наподобие световых и радиомагнитных волн.
Со скоростью света они распространяются по направлению к предмету в виде сверхвысокочастотных волн, длина которых колеблется от 0,01 до 1 м.
СПРАВКА! СВЧ микроволны используются также в гражданской радиолокации, радионавигации, спутниковом телевидении, мобильной связи и т. д. Микроволны в естественной среде излучаются солнцем и измеряются определёнными приборами.
Устройство микроволновой печи
Как устроена микроволновая печь? Духовой шкаф с панелью управления, волновод, вращающаяся подставка, трансформатор, конденсатор и магнетрон
– вот основные элементы построения микроволновой печи.
Схема работы микроволновки заключается в следующем: с панели управления электрический ток поступает в трансформатор, далее в конденсатор, где наращивается мощность и передаётся в магнетрон.
ВАЖНО! К нити накала подаётся высокое напряжение (порядка 3-4 КВт), чтобы его антенна могла излучать довольно сильные СВЧ волны.
Взаимодействующее с молекулами воды в еде электромагнитное поле частотой 2450 Мгц, преобразуется волноводом, содержащимся в любой микроволновке.
Термопредохранители или термореле служат для безопасности прибора и не допускают его перегрева.
Принцип действия предохранителя очень простой. В том месте, где необходимо контролировать температуру, крепится его алюминиевый корпус с помощью специального соединения из фланца. Таким образом, обеспечивается максимальный термоконтакт. Металлическая пластина, находящаяся внутри термореле, принципиально настроена на конкретную температуру.
Микроволновые печи также снабжены вентиляторами , которые засасывают воздух извне, и далее через воздуходув системой вентиляции распространяют его внутрь корпуса. Двигатель у вентиляторов представляет собой обычный однофазный асинхронный двигатель переменного тока.
ВАЖНО! Для избегания включения открытой микроволновки предусмотрена система из трёх микропереключателей . Один из них отключает магнетрон. Следующий включает подсвечивающую лампу. А третий предназначен для оповещения блока управления об открытии дверцы.
К основным функциям блока управления можно отнести:
- регулирование мощности прибора;
- автоматическое отключение по истечении запрограммированного срока.
Как работает микроволновая печь
Так как микроволны, которые производит печь, воздействуют именно на молекулы воды. Другими словами, всё что нужно – это содержание небольшого количества воды в пище, расположенной в камере.
Увеличение температуры еды
в печи под действием микроволн напоминает процесс, когда согреваются руки, если мы сильно их растираем. Сходство заключается также в том, что, когда одна ладонь трётся о поверхность другой, тепло просачивается в мягкие ткани. По такому же принципу работают микроволны, а именно на небольшой поверхности (1–3 см), не проникая глубоко внутрь предмета.
Излучаемые микроволны соприкасаются с молекулами воды заставляя их двигаться всё быстрее и разогревать продукты. В капле воды находится миллионы молекул, и когда в них попадает микролуч, он проникает в пищу на глубину 2,5 см, заставляя их раскачиваться под действием электромагнитного поля. В процессе этого трения выходит тепло.
Таким образом, быстрее нагреваются продукты с высоким содержанием жидкости.
ВАЖНО! До сих пор учёные спорят насколько вредна микроволновка и как она влияет на качество продуктов. Однако Всемирная организация здравоохранения утверждает, что СВЧ-печи не оказывают вреда ни на человека , ни на потребляемую пищу.
Как работают дополнительные функции СВЧ
Практически все современные печи имеют режим гриля . Когда не только камера нагревается внутри, но и тепло подаётся с помощью специального тента - изогнутого металлического прибора, расположенного вверху камеры. Их называют ТЭНами - от «теплоэлектронагреватель».
В современных духовках дополнительно к режиму гриля есть режим конвекции . Когда камера эффективно продувается от ТЭНа гриля к пище. Система представляет собой циркулятор. Конвективная теплопередача, применительно к печи, - это передача тепла при помощи молекул воздуха. Использование вентилятора и называется обычно режимом конвекции.
Современные модели имеют ряд встроенных в компьютер рецептов и способов приготовления блюд.
