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從家用微波爐了解微波工作原理

瀏覽次數(shù):2521發(fā)布日期:2011-11-15
  微波爐的關鍵部件是磁控管(magnetron)。這個名字聽起來像是某部科幻電影中的軍事裝備——這種真空管所產(chǎn)生的微波確實威力巨大,足夠用于軍用雷達(這也是研制磁控管的zui初目的)。微波爐不是用火焰或線圈產(chǎn)生的熱量從外部加熱食物,而是讓微波穿透食物,在其內(nèi)部產(chǎn)生熱量。
  
  自上世紀50年代以來,微波爐走入了人們的生活,然而有些人似乎仍舊對這一技術感到擔憂,他們擔心微波會通過爐門飛射出來,危害我們的身體——特別是我們的眼睛。其實這種情況不會出現(xiàn),因為微波會被嵌埋在爐門玻璃夾層中的金屬絲網(wǎng)反射回去。美國弗吉尼亞大學物理學教授路易斯•A•布盧姆菲爾德(LouisA.Bloomfield)說:“金屬絲網(wǎng)的孔洞比微波波長小很多,因此它可以起到實體金屬反射鏡一樣的作用。”
  
  若干年前,一些營養(yǎng)學家擔心微波會破壞食物中的營養(yǎng)成分。但是,一些研究卻得出與此相反的結論:所有的烹飪方法都會破壞維生素,破壞程度視溫度高低和烹飪時間長短而定。大多數(shù)研究表明,微波爐不會產(chǎn)生高溫,與燃氣灶或烤箱相比,它所需要的烹飪時間實際上更少。用煮的方法加熱食物,對維生素和營養(yǎng)成分的破壞反而特別嚴重。
  
  微波爐是否會影響Wi-Fi網(wǎng)絡?這是zui近出現(xiàn)的一種擔憂。嚴格密封的微波爐不會出現(xiàn)這種情況,因為電磁波輻射無法從微波爐中泄漏出來。但是極少量微波的泄漏仍可能帶來一些干擾。布盧姆菲爾德說:“無線傳輸對電磁輻射極為敏感,十億分之一數(shù)量級的泄漏量對我們的身體來說決不會有絲毫感覺,但是會使Wi-Fi信號受到影響。”
  
  水分子存在于大多數(shù)食物中。水分子的“兩端”分別帶有正電荷和負電荷。電場會使水分子的正電荷端指向同一個方向。微波電場的正、負極方向每秒鐘轉換49億次,水分子也不停地隨之轉換方向。隨著水分子不斷轉向,彼此發(fā)生碰撞,相互摩擦進而產(chǎn)生熱量。陶瓷和玻璃容器中不含水分,因而不會發(fā)熱,但變熱的食物會通過熱傳導使它們變熱。
  
  變壓器、二極管和電容器將民用電從220V提升到3,000V以上,通過導線將高壓電送往磁控管。磁控管產(chǎn)生微波,微波由天線送出,經(jīng)由波導管(waveguide)進入爐腔,爐腔的金屬腔壁不斷反射微波。旋轉的玻璃托盤會讓食物均勻受熱。一些型號的微波爐中沒有玻璃托盤,但波導管端部有一個旋轉小葉片,它能將微波*散布開。
  
  高壓電被傳送到陰極燈絲。燈絲變熱后便會發(fā)射出電子,這些電子被外圍帶正電的陽極板吸引。一些大磁鐵塊施加的磁場使向外流動的電子云旋轉。在旋轉的過程中,電子云形成輪輻狀,從陽極板之間的每一個空腔中穿過。移動著的電子云“輪輻”將負電荷傳遞給空腔,此后負電荷又會在下一個“輪輻”到達之前流出空腔。負電荷的反復增減在空腔內(nèi)產(chǎn)生出2.45千兆赫茲的振蕩電磁場。磁控管上的天線以這一頻率發(fā)生諧振,從其頂部發(fā)射出微波——這和無線電傳輸天線的原理幾乎一模一樣。
  
  你知道嗎?
  
  ◆呼呼聲:微波爐發(fā)出的呼呼聲與磁控管無關,磁控管的諧振頻率很高,遠高于人耳所能聽見的聲音頻率。這種噪聲來自用于給磁控管降溫的風扇。
  
  ◆嗡嗡聲:微波爐還會產(chǎn)生一種嗡嗡聲。這種噪聲來自于變壓器、二極管和電容器。它們在將電源插座50赫茲電流的電壓逐漸升高時會產(chǎn)生振動,發(fā)出嗡嗡聲。
  
  ◆火花:大家都認為金屬物件會導致微波爐內(nèi)部產(chǎn)生火花,但是情況并非*如此。實際上微波爐的腔壁就是金屬制造的。火花由帶電粒子積聚而引起,當很短距離上電壓發(fā)生大幅度改變時,這些帶電粒子就會突然發(fā)出弧光。一塊扁平的圓形金屬盤,會讓電荷分散到周圍空間中,防止電荷堆積;那些可用微波爐加熱的比薩餅托盤,或者是三明治套袋,上面就有一種金屬涂層,它們會變得很熱,把食物烤熟,卻不會產(chǎn)生火花。但是一些帶有的金屬物件,例如叉子的叉尖或鋁箔的許多薄邊,便會集聚電荷,還會導致局部電壓下降,這樣便會產(chǎn)生電暈放電(coronadischarge),也就是我們看見的火花。
  
  ◆解凍:以前的微波爐在“解凍”或低功率模式下工作時,并不是采用調(diào)節(jié)磁控管功率大小的方法,而是靠不斷打開和關閉磁控管來實現(xiàn)。因此,在烹飪的過程中,磁控管是斷斷續(xù)續(xù)地滿負荷工作的,我們用耳朵就可以清楚地聽到它的不斷開啟和關閉。一些新型微波爐采用了一種脈寬調(diào)制器(pulsewidthmodulator),這塊巨大的電路板能調(diào)節(jié)變壓器的功率,從而減小微波爐的功率。
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