Микроволны в микроволновке. Как магнетрон влияет на мощность СВЧ. Какие бывают микроволновые печи

Со времени создания СВЧ-печей между физиками и медицинскими специалистами периодически разгораются споры о пользе и вреде этого технического достижения. На самом деле, без определенных знаний о влиянии излучения микроволновой печи на организм человека и о воздействии микроволн на приготавливаемые в ней продукты многие люди опасаются ею пользоваться.

Стоит заметить, что опасения эти не беспочвенны: полезное изобретение для кухни действительно может стать небезопасным при определенных условиях. Но если работу микроволновой печи организовать согласно всем техническим требованиям, сверхвысокочастотные волны выполнят свое кулинарное предназначение без особого вреда для человека.

Принцип работы СВЧ-печи

Процесс прогревания продуктов в микроволновке основан на воздействии на них излучения, вырабатываемого магнетроном. Именно благодаря сверхвысокой частоте микроволны (2450 ГГц – в отличие, например, от 50 Гц частоты тока в сети промышленного электроснабжения) прогрев осуществляется практически мгновенно, что и является главным преимуществом устройства.

Важнейшим условием успешного нагрева продукта является наличие в нем диполей – молекул с неравномерным распределением зарядов и суммарным электрическим зарядом, равным нулю, за счет полярного расположения положительных и отрицательных зарядов в атоме. К наиболее ярким представителям диполей относятся молекулы воды, а значит, все продукты, отличающиеся высокой влажностью, будут более восприимчивы к влиянию микроволн. В то же время растительные масла не имеют молекул-диполей, поэтому их нагревание в микроволновке нецелесообразно.

Благодаря создаваемому в микроволновой печи электромагнитному полю диполи внутри продукта разворачиваются на 180 градусов около 6 миллиардов раз в секунду. Эта невероятная скорость приводит молекулы вещества в трение, из-за чего и повышается внутренняя температура продукта. Именно в этой физически объяснимой трансформации электрического излучения в тепловую энергию многие и видят вред микроволновки.

Вред и польза микроволновой печи

Некоторые люди считают, что непосредственное излучение, исходящее от включенной микроволновой печи, может нанести вред находящемуся рядом человеку. Многие объясняют этот риск тем, что человеческий организм более чем на 70% состоит из воды, то есть из молекул-диполей, которые проявляют особую чувствительность к влиянию СВЧ. Из-за этого влияния якобы меняется структура воды, так как происходит ее ионизация (появление дополнительного электрона в атоме воды или потеря имеющегося). Поэтому происходит разрушение и деформация молекул не только в прогреваемом продукте, но и человеческом теле. Однако это мнение является ошибочным.

Наука утверждает, что понятие “структурность” в отношении воды (именно воды, а не льда) неприменимо, а значит, и разрушить или изменить ее структуру невозможно.

Такими лозунгами заполнен интернет

Есть ли научные подтверждения вреда СВЧ-печи?

Микроволновая печь опасна для человека не всегда, а лишь при конкретных обстоятельствах. Прямой ее вред может быть нанесен кумулятивным действием сверхвысокочастотного излучения, генерируемого магнетроном. Это становится возможным только в двух случаях:

Если не сработает механизм отключения при открывании или неплотном закрытии дверцы. Производители убеждают, что в устройстве имеется двойная гарантированная защита потребителя от нежелательного облучения, тем не менее, система автоматического отключения изредка дает сбой.
Если в результате скопления нагара или других причин герметичность дверцы будет нарушена. Микроволны способны просачиваться сквозь мельчайшие отверстия или щели. Эти внешне незаметные дефекты чаще всего появляются после длительного использования электроприбора.

Просачивание микроволн через незаметные щели, а тем более в открытую дверцу при не отключившемся генераторе может нанести человеку существенный вред вплоть до ожогов внутренних органов.

Симптомы облучения СВЧ-волнами

Заподозрить, что человеку причинен вред от микроволновой печи, можно по следующим признакам:

головокружению;
появлению признаков сердечной недостаточности;
помутнению в глазах;
сонливости;
нервозности и беспричинному плачу (у детей).

Если такие симптомы были обнаружены после нахождения вблизи работающего электроприбора, это практически стопроцентный сигнал о разгерметизации его корпуса.

Способы проверки микроволновой печи на наличие утечки излучения

Чтобы проверить, опасна ли эксплуатируемая микроволновка, нет ли утечки излучения через невидимые глазу щели в дверце, можно воспользоваться несколькими популярными в народе методами. Также можно использовать специальный детектор СВЧ-излучения.

Ручные способы проверки

Эти методы при отсутствии специального прибора довольно просты, но некоторые из них не всегда дают достоверный результат. Тем не менее, если приобрести детектор пока не удается, можно проверить печь следующим образом:

Для проведения наиболее популярного, но самого недостоверного способа проверки на вредность понадобятся два мобильных телефона. Нужно положить один из них в микроволновку и плотно закрыть ее, не включая ее при этом. Затем позвонить на него с другого мобильного. Если он зазвонит, значит, волны свободно проходят сквозь защитную дверцу как снаружи, так и изнутри.

Недостатком этого метода специалисты считают различие между рабочими частотами микроволновых печей и мобильных телефонов, так что установить вред или пользу устройства подобным способом вряд ли удастся.

Проверка с помощью детектора

Наиболее надежной и эффективной остается проверка при помощи специального приспособления, называемого детектором СВЧ-излучения. Необходимо:

Поставить в печку стакан холодной воды.
Закрыть дверцу, включить печь.
Приблизить детектор к дверце и медленно поводить им вдоль периметра и по диагонали дверцы, задерживаясь на уголках. При отсутствии излучения стрелка прибора будет находиться в зеленой зоне, а малейшая утечка заставит ее передвинуться в красную зону.

Какая посуда не подходит для микроволновой печи и почему

При эксплуатации СВЧ-печи запрещено пользоваться следующими видами посуды:

Из металла. Любые его виды – чугун, сталь, латунь, медь – отражают микроволны, не давая им проникнуть в продукт. Кроме того, обладая электропроводностью, они могут спровоцировать искровые разряды и образование электромагнитного поля, опасного для микроволновых печей.
Из стекла и фарфора, если на такой посуде имеется рисунок, нанесенный золотистой или другой краской, в состав которой могут входить металлы. Даже наполовину стертый рисунок может содержать металлические частички, которые под влиянием микроволны могут искрить и создавать поле.
Из хрусталя. Его сложная структура может содержать частицы серебра, свинца и других металлов, помимо этого препятствием к его использованию является неоднородность толщины (граненая поверхность), из-за чего такая посуда под воздействием СВЧ может разлететься на куски.
Не рекомендуется пользоваться одноразовой посудой из тонкого пластика или вощеного картона, из непокрытой глазурью керамики, из неустойчивого к высоким температурам пластика.

Даже за секунду микроволны заставляют молекулы-диполи миллиарды раз проворачиваться «вокруг своей оси». Поэтому лучше не рисковать ни посудой, ни исправностью самой микроволновой печи, чтобы она работала на кухне долго и безопасно.

Микроволновая печь, или микроволновка, является почти непременным атрибутом любой российской кухни. Почему этот бытовой прибор настолько распространен? Дело в его быстроте - время разогрева в микроволновой печи измеряется в секундах, тогда как на плите это займет куда больше времени. Удобство тоже играет немаловажную роль - микроволновка невелика по размерам и поместится даже в самой маленькой "хрущевке". А если плиты нет и нет возможности ее поставить? Микроволновка во многом может ее заменить!

Как микроволновка появилась на свет

"Отцом" микроволновой печи по праву считается американский физик Перси Спенсер. Он разрабатывал излучатели сверхвысоких частот, и во время своих экспериментов обратил внимание, что органика под воздействием СВЧ разогревается. Как именно это произошло, история умалчивает, однако есть две наиболее распространенные версии: по одной из них, он по рассеянности забыл на включенном приборе бутерброд, а когда вспомнил о нем, он уже был сильно разогрет. Вторая версия утверждает, что Спенсер носил в кармане шоколадку, которая закономерно растаяла под влиянием сверхвысоких частот.

Использование в быту

Так или иначе, обнаружив "продовольственные" свойства СВЧ-излучения в 1942 году, уже в 45 физик получил на свое изобретение патент. А уже через два года, в 1947-м, американские военные разогревали в микроволновой печи свои завтраки, обеды и ужины. Что бы ни делала микроволновка, принцип работы ее механизма военных не волновал - главное, что она давала быстрый результат. Правда, микроволновка в 40-е была еще "не та" - вес прибора превышал 300 килограмм!

Далее за дело принялась фирма Sharp - уже в 62-м она выпустила "в народ" первую модель потребительской микроволновой печи. Особенного всплеска интереса она не вызвала, потому что покупателей отпугивало использование СВЧ-излучения. В дальнейшем этой же компанией была изобретена "вращающаяся тарелка", а в 79-м - система электронного управления.

Из чего состоит СВЧ-печь?

Микроволновая печь состоит из нескольких обязательных деталей:

Трансформатор.
Магнетрон в микроволновке - собственно, излучатель
Волновод, за счет которого происходит передача излучения к изолированной камере.
Металлизированная камера - место, где и разогреваются продукты.

Дополнительными элементами микроволновки являются: для более равномерного разогревания пищи, электроника для управления различными режимами, таймером, вентилятор.

Каким образом микроволновка греет пищу?

Несмотря на кажущуюся "магию", которой обладает микроволновка, принцип работы абсолютно научен и логичен. Практически в любой пище содержится молекулы воды и других элементов, имеющих как положительный, так и отрицательный заряд. При отсутствии магнитного поля заряды в молекулах располагаются произвольно, хаотически. Сильное же магнитное поле мгновенно организует электрические заряды - они становятся направлены строго в соответствии с ходом линий магнитного поля.

Особенность СВЧ-излучения в том, что оно "переворачивает" дипольные молекулы не просто быстро, а невообразимо - почти 5 миллиардов раз в секунду! Молекулы перемещаются в соответствии со сменой магнитного поля, а высочайшая скорость "переключения" буквально создает эффект трения. Именно благодаря этому продукты в микроволновой печи разогреваются за несколько секунд.

Типы микроволновых печей

Какие же бывают микроволновки и чем они между собой различаются:

Соло-печь, или микроволновка обыкновенная. Относится к самым бюджетным моделям и предназначена только для размораживания и подогрева пищи. Как правило, такие СВЧ-печи имеют механическое управление и довольно надежны, поскольку ломаться особо нечему.
СВЧ с грилем и конвекцией. Эти функции микроволновки идут как вместе, так и порознь. Гриль представляет собой дополнительный нагревательный элемент, который расположен чаще всего под потолком камеры, и вращающийся вертел. Конвекция - это циркуляция горячего воздуха внутри камеры, что обеспечивает дополнительный и более равномерный разогрев пищи. Такие микроволновки, как правило, относятся к средней ценовой категории и работают как на механическом, так и на электронном управлении.
Многофункциональные СВЧ-печи. Множество режимов, само собой, конвекция и гриль, функция пароварки, а также еще целый набор кулинарных решений для вашей кухни. Разумеется, такие серьезные бытовые приборы относятся к категории дорогих и управляются с помощью сложной электроники.

Несмотря на отличие в деталях, СВЧ-печь за 20 долларов и за 200 - это все та же микроволновка. Принцип работы тот же.

Чем еще отличаются друг от друга микроволновки?

Объемом. Бытовые СВЧ-печи друг с другом разнятся, но не слишком сильно. А вот промышленные микроволновки совсем другие - в них можно разогревать сразу несколько десятков порций.
Тип гриля. Он может быть керамическим, кварцевым или тэновым. При одинаковой смысловой нагрузке различаются между собой деталями: например, кварцевый гриль разогревает равномерней и тратит меньше электричества, но тэновый может работать интенсивнее, а также его проще отмывать.
Способ покрытия внутренних стенок. Их тоже несколько - покраска под эмаль, прочная эмаль и специальные покрытия (биокерамика и антибактериальное). Покраска - самое дешевое и недолговечное, эмаль уже получше, хотя длительное и интенсивное использование также приводит его в негодность. Специальные покрытия можно назвать вечными. К недостаткам относятся высокая цена и хрупкость по отношению к ударным нагрузкам. И да, есть еще нержавейка - отличный вариант для тех, кто не готов слишком сильно раскошеливаться ради микроволновки. Прочное, надежное, прекрасно выглядящее покрытие с легкостью выдерживает длительные и интенсивные нагревания. К недостаткам нержавейки следует отнести сложности в отмывании - несколько чисток абразивными средствами создают на ее поверхности сеточку микроцарапин, в которые пригоревший жир "вцепляется" всеми своими молекулами.
Виды управления. Их всего три - механика, кнопки, Механика дешева, проста в использовании, надежна, недостаток - точность выставления времени. Кнопки чуть чаще ломаются, но зато время можно выставить секунда в секунду. К недостаткам можно отнести скапливающуюся на элементах управления грязь, что требует дополнительного времени для оттирания. Сенсор - красиво, стильно, грязь не скапливается, можно программировать процесс приготовления еды. Недостатки - ломается чаще других, стоит ощутимо дороже. Ремонт микроволновок, особенно дорогих, услуга недешевая, поэтому стоит подумать: а стоит ли брать с сенсором?
Режимы работы СВЧ-печи. Их может быть от 3-4 в дешевых моделях, до 10-12 в самых дорогих. Из основных режимов можно выделить следующие: полный режим - жарка мяса, запекание овощей. Средне-высокий, 3/4 мощности - быстрое разогревание нетребовательных продуктов. Средний - варка супов, приготовление рыбы. Средне-низкий, 1/4 мощности - разморозка продуктов, "мягкий" разогрев продуктов. Самый малый, около 10% мощности, предназначен для размораживания "капризных" продуктов вроде томатов, и поддержания в теплом виде уже горячих продуктов.

Допфункции СВЧ-печей

Одной из самых интересных дополнительных функций для микроволновой печи является подача горячего пара. Это дополнение не дает продуктам пересыхать, а также они готовятся значительно быстрее. Сюда же можно добавить проветривание камеры - несмотря на кажущуюся незначительность, для многих хозяек эта функция стала спасительной - теперь у них овощи не пахнут рыбой, а рыба - яблоками.

Разделители камеры. Различные решетки позволяют готовить несколько порций одновременно. К недостаткам этой функции можно отнести отсутствие вращение, что делает разогрев пищи менее равномерным.

"Крисп" - специальная тарелка для микроволновки, позволяет готовить в ней так же, как на сковородке. Изготовленная из она "держит" температуру до 200 градусов.

Слюда. Зачем слюда в микроволновке? Она оберегает волновод от различных загрязнений, и увеличивает срок службы прибора.

Функция двойного излучения. Как работает такая микроволновка? Устройство и принцип работы такой СВЧ-печи отличаются только наличием двух источников высокочастотного излучения. Это позволяет добиться более качественного и равномерного прогревания пищи.

Встроенная кулинарная книга. Недешевая функция, но для тех, кто любит вкусно поесть, не тратя на это больших временных и интеллектуальных затрат, это самое оно.

Необходимые правила безопасности при использовании СВЧ-печи

Довольно часто обывателей волнует вопрос о том, не опасна ли для здоровья микроволновка. Принцип работы ее, конечно, основан на СВЧ-излучении. Но бояться этого не нужно.

Полностью исправная микроволновая печь представляет не большую опасность для потребителя, чем компьютер или телевизор. Вопреки стойким мифам, излучение от микроволновки не является радиоактивным или канцерогенным, и микроволновка после пары месяцев работы не начинает "фонить".

СВЧ-излучение в действительно может нанести серьезный ожог, но чтобы добиться этого от своей домашней микроволновки, придется попотеть - даже самые дешевые модели оснащаются многоуровневой защитой. И, например, засунуть руку во включенный прибор не получится - автоматика сразу же отключит питание.

Какую посуду стоит использовать в своей микроволновой печи

Лучше всего, если тарелка для микроволновки, которую вы собираетесь использовать в СВЧ-печи, будет специализированной, с соответствующей маркировкой. К ней относятся, например, наборы посуды из жаропрочного стекла. Если же у вас под рукой нет такой, то обратите внимание на следующие рекомендации:

Стекло. Отличный материал для микроволновки, если он не слишком тонкий, и отсутствуют трещины и сколы.
Фарфор и фаянс. Подходящие материалы, в том случае, если они полностью покрыты глазурью и не покрашены металлизированной краской. Опять же, фарфоровая или не должна иметь механических повреждений.
Бумага. Подходящий материал, но с допущениями - бумага должна быть плотной, не окрашенной, и лучше не использовать ее в течение долгого времени.
Пластик. Да, но только специализированный. Сегодня многие фирмы выпускают целые линейки пластиковых контейнеров для разогрева в микроволновых печах. Идеальный вариант для офисного работника, который не хочет разоряться на бизнес-ланчи и походы в кафе.

Самая неподходящая тарелка для микроволновки - металлическая. От высокочастотного излучения она начинает искрить, а это вскоре отправит вас искать заведение, где осуществляют ремонт микроволновок.

Как ухаживать?

В этом вам поможет инструкция к микроволновке. В ней указано, какими специальными моющими средствами ее следует чистить. Недостатка в них нет, а покупать их стоит сразу, с микроволновкой. Не стоит затягивать с уборкой - многократно нагретый и спрессованный жир на стенках камеры вам придется мучительно долго оттирать, проклиная все на свете, а ежедневная уборка будет сводиться к нескольким легким движениям тряпкой. Если вы все же добились образования "древних отложений", то перед мытьем поставьте в печь стакан воды на минуту и включите максимальный режим. Жир и грязь набрякнут и отмоются в разы легче.

Немного юмора...

Одна дама в США выиграла судебное дело после того как "посушила" в микроволновой печи свою кошку. В исковом заявлении она указала, что не знала о том, что "нельзя сушить кошек в микроволновке".

Несмотря на общеизвестный факт о том, что сырые куриные яйца в микроволновке взрываются, энтузиасты по всему миру стараются придумать способ обойти эту проблему - проколоть дырку в скорлупе, завернуть в специальную пленку. Но, несмотря на все их усилия, яйца все равно взрываются.

Недавно взорвало интернет фейковое сообщение о том, что новую модель айфона можно подзарядить от микроволновки. Неизвестно, сколько владельцев смартфонов повелось на этот розыгрыш, но десятки фото с раскуроченными айфонами говорят сами за себя.

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.

Микроволновая печь прочно вошла в обиход и стала одним из незаменимых атрибутов любой квартиры. Этот бытовой прибор позволяет за считаные минуты разогреть или приготовить пищу при помощи невидимого для глаза излучения.

Но чтобы узнать, откуда берется это излучение и насколько оно безопасно для человека, необходимо понимать устройство и принцип работы магнетрона микроволновой печи, который и является генератором высокочастотных волн.

Магнетрон

Что такое микроволны и как они нагревают пищу

Микроволновым называется электромагнитное излучение с длиной волны от 1 мм до 1 м. Данный вид излучения используется не только в бытовых целях, но также в системах навигации и радиолокации, а кроме того обеспечивает работу сотовой связи и спутникового телевидения.

Микроволны могут генерироваться как искусственным, так и естественным способом (например, на Солнце). Другое название микроволн – это излучение сверхвысокой частоты, или СВЧ.

Во всех типах бытовых микроволновок установлена единая частота излучения, равная 2450 МГц. Данная величина является международным стандартом, которого производители бытовой техники должны строго придерживаться, чтобы их продукция не создавала помехи в работе других микроволновых устройств.

Микроволновое излучение

Тепловое воздействие СВЧ-излучения было обнаружено американским физиком Перси Спенсером в 1942 году. Именно он запатентовал применение устройства, генерирующего микроволны, для приготовления пищи, тем самым положив начало использования микроволновых печей в быту.

В последующие несколько десятилетий эта технология была доведена до совершенства, что позволило наладить массовый выпуск простых и недорогих устройств для быстрого .

Чтобы нагреть какой-либо материал в микроволновой печи, необходимо присутствие в его составе дипольных молекул, то есть молекул, имеющих противоположные электрические заряды на обоих концах.

В пищевых продуктах главным их источником является вода. Под воздействием излучения сверхвысокой частоты эти молекулы начинают выстраиваться вдоль силовых линий электромагнитного поля, меняя свое направление около 5 миллиардов раз в секунду. Возникающее между ними трение сопровождается выделением тепла, которое и нагревает пищу.

Однако микроволны не способны проникнуть глубже, чем на 2-3 см от поверхности продукта, поэтому все, что находится под этим слоем, прогревается за счет теплопроводности от нагретых участков.

Нагрев пищи при помощи СВЧ

Устройство магнетрона и его применение

В большинстве видов микроволновой техники генератором сверхвысокочастотных колебаний является магнетрон. Устройства, похожие по своему принципу действия – клистроны и платинотроны, не получили настолько широкое распространение. Впервые магнетрон был применен в СВЧ-печах в 1960 году. Наиболее часто в технике используется многорезонаторный магнетрон, состоящий из нескольких компонентов:

Анод. Представляет собой медный цилиндр, разделенный на сектора с толстыми металлическими стенками. Эти объемные полости и являются резонаторами, создающими кольцевую систему колебаний. На анод подается напряжение порядка 4000 вольт.
Катод. Расположен в центральной части магнетрона и представляет собой цилиндр, внутри которого находится нить накаливания. В этой части устройства происходит эмиссия электронов. На подогреватель (нить накала) подается напряжение 3 вольта.
Кольцевые магниты. Электромагниты или постоянные магниты большой мощности, расположенные в торцевых частях прибора, необходимы для создания магнитного поля, направленного параллельно оси магнетрона. Движение электронов также осуществляется в этом направлении.
Проволочная петля. Она соединена с катодом, закреплена в резонаторе и выведена к антенне-излучателю. Петля служит для вывода сверхвысокочастотного излучения в волновод, после которого оно попадает прямо в камеру микроволновки.

Устройство магнетрона

Благодаря простоте конструкции и невысокой стоимости магнетроны нашли применение во многих сферах, но наибольшее распространение они имеют:

В СВЧ-печах. Помимо быстрого приготовления и размораживания пищи в бытовых печах, магнетроны позволяют также выполнять производственные задачи. Промышленная микроволновая печь может осуществлять нагрев, сушку, плавление, обжиг и многое другое. При этом важно помнить, что микроволновку нельзя включать пустой, поскольку в этом случае излучение не будет ничем поглощаться и вернется обратно на волновод, что может привести к его поломке.
В радиолокации. Антенна радара, подключенная к волноводу, фактически является коническим облучателем и используется совместно с параболическим отражателем (тарелкой). Магнетрон вырабатывает мощные короткие импульсы энергии с малой длиной волны, часть которой, отражаясь, снова поступает на антенну и далее на чувствительный приемник, обрабатывающий сигнал и выводящий его на экран.

Магнетроны в радиолокации

Принцип работы магнетрона

Работа микроволновой печи основана на преобразовании электрической энергии в электромагнитное излучение сверхвысокой частоты, которое приводит в движение молекулы воды, находящиеся в пище. Дипольные молекулы, постоянно меняющие направление, вырабатывают тепло, которое и позволяет быстро нагреть продукты, при этом сохраняя их полезные свойства. Устройством, которое генерирует микроволны, является магнетрон.

Магнетрон, по сути, является электровакуумным диодом, в работе которого применяется явление термоэлектронной эмиссии. Данное явление возникает в процессе нагрева поверхности эмиттера или катода. Под действием высокой температуры наиболее активные электроны стремятся покинуть его поверхность, но это будет происходить только тогда, когда на анод подается напряжение. При этом возникает электрическое поле, и электроны начинают движение к аноду, направляясь вдоль его силовых линий. Если электроны оказываются в зоне действия магнитного поля, то их траектории отклоняются в сторону направления силовых линий.

Электровакуумный диод

Анод магнетрона имеет форму цилиндра с системой полостей, или резонаторов, внутри которого находится катод с нитью накаливания. Два кольцевых магнита, расположенных по краям анода, создают внутри анода магнитное поле, благодаря которому электроны не движутся напрямую от катода к аноду, а меняют свою траекторию, вращаясь вокруг катода. Вблизи резонаторов электроны отдают им часть своей энергии, что приводит к образованию в их полостях мощного сверхвысокочастотного поля, которое выводится наружу с помощью проволочной петли, подключенной к антенне-излучателю.

Чтобы привести в действие магнетрон, необходимо подать на анод высокое напряжение порядка 3-4 тысяч вольт. Поэтому подключение магнетрона к бытовой электросети осуществляется посредством высоковольтного трансформатора. Помимо этого схема включения микроволновой печи включает в себя волновод, передающий излучение внутрь камеры, цепь коммутации, блок управления, а также элементы защиты и охлаждения. Кроме того, внутренние стенки камеры и тонкая металлическая сетка на дверце устройства препятствуют выходу излучения за его пределы.

Схема включения магнетрона

Как магнетрон влияет на мощность СВЧ

Большинство современных производителей микроволновых печей предлагают возможность выбора мощности прибора. От этого параметра, в свою очередь, зависит режим работы (разморозка или нагрев) и скорость нагрева пищи. Однако конструктивные особенности магнетрона не позволяют уменьшить его мощность, поэтому для снижения интенсивности нагрева питание на него подается через определенные промежутки времени. Эти паузы в работе магнетрона можно заметить, если включить микроволновку на средней мощности и прислушаться к звуку ее работы.

Не так давно некоторые производители бытовой техники заявили о появлении ряда моделей микроволновых печей с инверторной схемой питания. Применение этой схемы позволило не только увеличить объем полезного пространства в камере за счет уменьшения габаритов излучателя, но и снизить энергопотребление устройства. В отличие от обычных моделей, температура нагрева в печах инверторного типа меняется плавно, однако их стоимость на порядок выше.

Охлаждение и защита магнетрона

Во время работы магнетрон выделяет большое количество тепла, поэтому на его корпус устанавливается радиатор. Поскольку перегрев является основной причиной выхода из строя магнетрона, то для его защиты применяются и другие методы:

Термореле. Данное устройство используется для защиты магнетрона, а также гриля, если он имеется в модели. Термопредохранитель оснащен биметаллической пластиной, которая может быть настроена под определенную температуру. При превышении этого значения она изгибается и размыкает цепь питания.
Вентилятор. Он не только обдувает прохладным воздухом радиатор магнетрона, но и выполняет ряд других полезных функций, таких как охлаждение электронных компонентов устройства, циркуляция воздуха внутри камеры во время работы гриля, а также отвод горячего пара наружу через специальные отверстия.
Система блокировки. Несколько микропереключателей контролируют положение дверцы микроволновки, не позволяя магнетрону включаться при ее открытом положении.

Термореле

Можно ли заменить магнетрон

Главное преимущество современных магнетронов для бытовых микроволновых печей в их взаимозаменяемости. На различные модели микроволновок будут подходить магнетроны производства других фирм, поэтому при необходимости их можно менять. При этом единственным необходимым требованием будет соответствие по мощности. Купить магнетрон можно во многих магазинах электроники, однако чтобы сделать правильный выбор, необходимо разобраться в его параметрах и маркировке. Наиболее часто в микроволновках устанавливаются следующие модели магнетронов:

2М 213 (600 Вт номинальной мощности и 700 Вт под нагрузкой);
2М 214 (1000 Вт);
2М 246 (1150 Вт – наибольшая мощность).

Даже изучив все необходимые параметры этого устройства, производить замену магнетрона в домашних условиях не рекомендуется. Во-первых, снять его самостоятельно будет довольно тяжело, а во-вторых, обеспечить его безопасную работу после установки сможет только квалифицированный специалист.

Стандартная конфигурация магнетрона

Диагностика неисправностей и причины их появления

Замена магнетрона может потребовать довольно существенных финансовых затрат, поэтому прежде чем покупать новое устройство, необходимо произвести диагностику старого, чтобы убедиться, что оно действительно неисправно. Проверка может быть выполнена в домашних условиях с помощью обычного тестера. Для этого потребуется:

Отключить микроволновку от электросети.
Снять защитную крышку и провести визуальный осмотр детали.
«Прозвонить» основные элементы печатной платы при помощи тестера или «мультиметра».
Провести осмотр термореле.

Диагностика

По окончании диагностики можно сделать выводы о неисправности тех или иных деталей. К основным причинам выхода из строя магнетрона можно отнести следующие:

Неисправность колпачка вакуумной трубки. Его можно заменить самостоятельно, просто подобрав аналогичный колпачок с другого магнетрона. Посадочные места таких колпачков имеют стандартную конфигурацию.
Обрыв подогревателя. При или ее неправильной загрузке магнетрон будет перегреваться, что может привести к чрезмерному накаливанию нити и ее обрыву. Для ее диагностики необходимо измерить сопротивление между ножками конденсатора. Если его значение находится в пределах 5-7 Ом, то подогреватель исправен.
Пробой проходного конденсатора. Если тестер не показывает «бесконечное» значение сопротивления между его контактами, то конденсатор необходимо заменить.

14.08.2013 29.04.2016 by gotovlyu v mikrovolnovke

Чтобы разобраться как работает микроволновка придется вспомнить базовый курс школьной физики. Но даже те, кто этот курс помнят не очень хорошо, после подробного объяснения будут точно знать принцип работы микроволновки и смогут ответить себе и другим о вреде самого прибора или пищи, которая в нем готовится.

Прибор назван микроволновой печью не случайно. В ней (и не только в ней, например в сотовых телефонах, спутниковом телевидении, а также имеются природные волны, которые создает Солнце) используется излучение сверхвысокой частоты или, как еще его называют, микроволновое излучение, состоящее из электромагнитных волн, длина которых составляет 1 миллиметр - 1 метр.

Помимо длины, волны характеризуются частотой. Для микроволновок, согласно международного соглашения, принята частота 2450 МГц (такая частота не создаст помех для работы других приборов с микроволнами).

Электромагнитные скорости, если кто не знал или забыл, напоминаю, распространяются со скоростью 300000 км за секунду. Правильно, это скорость света. Зная частоту микроволн печи можно получить длину. Для этот скорость нужно разделить на частоту, получаем 12,25 см. Вот такие волны обитают в вашей микроволновке.

Еще одна характеристика волн, чтобы принцип работы микроволновки был точно понятен. Волна - сочетание двух переменных полей (магнитного и электрического). В продуктах нет магнитных свойств, поэтому это поле не рассматриваем. А вот электрическое поле, которое создает волна, и есть основа.

Принцип работы микроволновой печи

Чтобы микроволны могли нагреть пищу в ней должны быть дипольные (разные заряды на разных концах, то есть в одной - положительный, с другой - отрицательный) молекулы. И, как оказывается, они есть. Это молекулы сахара, жира, но самое важное - воды, которая есть практически во всех продуктах.

В каждом, даже самом маленьком кусочке продукта есть огромное количество дипольных молекул, которые расположены как им вздумается, то есть хаотично. Но стоит им попасть под воздействие электрического поля, как тут же молекулы строятся ровными рядами на силовых линиях поля, причем в строгом порядке: плюс - в одну сторону, минус - в другую. Выстроились. Но как только поле поменяет полярность, вслед за ним подстраиваются и молекулы, поворачиваясь на сто восемьдесят градусов. А теперь представьте, что такое изменение поля происходит очень часто. А вернее, с частотой 2450 МГц. Напоминаю, 1 герц - 1 колебание в 1 секунду, значит несложно подсчитать, что 1 МГц - 1 млн. колебаний за 1 секунду. За 1 колебание поле меняется дважды. Можете вычислить сколько раз наши молекулы изменили своё положение за секунду. Для тех, кто верит на слово - 4900000000 раз.

Представили это бешенное движение молекул? И при этом движении молекулы соприкасаются друг с другом, выделяя тепло, которое и «греет» продукт.

Зная принцип работы СВЧ печи не составит приготовить множество блюд на скорую руку,
Немного о правилах пользования, которые помогут освоить процесс приготовления в СВЧ:
Как «приучить» свои рецепты к микроволновке. Это
Вкусная картошка с мясом в горшочке,

Для тех, кому физика оооочень далека предлагаю потереть ладошки друг о друга. Чувствуете как они становятся теплыми. Вот такой же принцип. И кстати, этот пример показывает, что, таким образом, то есть потирая интенсивно ладошки, мы не сможем нагреть ткани слишком глубоко. Так и микроволны не могут проникнуть глубже трёх сантиметров. Поэтому к действию микроволн подключается теплопроводность, за счет которой вырабатываемое тепло проникает глубже трёх сантиметров.

Что это значит практически и как соотносится к приготовлению пищи в микроволновке? Это значит, что не нужно готовить большой кусок на максимальной мощности. Лучше выставить среднюю и дать теплу спокойно проникнуть вглубь, хорошо проготавливая кусок и не обуглить внешнюю часть.

А жидкие продукты нужно периодически перемешивать, помогая теплу проникать в середину посуды.

Последнее время ходят слухи о том, что подогрев в микроволновке продуктов начинается с внутренней части продукта, что приводит к потере ценных микроэлементов в пище. Но это ошибочное мнение, как вы уже поняли. Проведите практический эксперимент: подогрейте варёный неочищенный картофель, а затем посмотрите на его подсохшую поджаристую корочку и нежную сердцевину.

Как устроена микроволновая печь

Требуемые продукты, помещаются внутрь микроволновки на вращающуюся подставку, благодаря которой разогрев происходит равномерно. Вырабатывает микроволны мощная электронная лампа – магнетрон. При выходе вашего бытового прибора из строя не спешите заниматься ремонтом самостоятельно, учтите, что на магнетрон подается очень высокое напряжение – не рискуйте собой и своими родными.

Защищает от излучения сеточка на двери прибора.

В комплектацию прибора входят:

шнур электропитания,
преобразователь энергии;
магнетрон;
устройства направляющие и распределяющие волны;
конденсатор;
выпрямитель;
дверца, оборудованная спец. уплотнителями;
камера печи с тарелкой;
вентилятор.