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微波炉是怎么工作的?
环球科学(重庆)    2009-01-30 02:57:09    总评论数:0    总访问量:787
  •   微波炉是怎么工作的?微波由天线送出,经由波导管(waveguide)进入炉腔,炉腔的金属腔壁不断反射微波。旋转的玻璃托盘会让食物均匀受热。

偶尔关注一下身边那些不起眼的小玩意儿,也会很有趣。普通的微波炉甚至比鞋子还便宜,但它却能将电源插座输出的220V电压提升到3,000V以上,在一两分钟内安全地烹饪好食物。而且,我们还能通过透明的炉门观看食物烹饪过程。

微波炉的关键部件是磁控管(magnetron)。这个名字听起来像是某部科幻电影中的军事装备——这种先进真空管所产生的微波确实威力巨大,足够用于军用雷达(这也是研制磁控管的最初目的)。微波炉不是用火焰或线圈产生的热量从外部加热食物,而是让微波穿透食物,在其内部产生热量。

自上世纪50年代以来,微波炉走入了人们的生活,然而有些人似乎仍旧对这一技术感到担忧,他们担心微波会通过炉门飞射出来,危害我们的身体——特别是我们的眼睛。其实这种情况不会出现,因为微波会被嵌埋在炉门玻璃夹层中的金属丝网反射回去。美国弗吉尼亚大学物理学教授路易斯·A·布卢姆菲尔德(Louis A. Bloomfield)说:“金属丝网的孔洞比微波波长小很多,因此它可以起到实体金属反射镜一样的作用。”

若干年前,一些营养学家担心微波会破坏食物中的营养成分。但是,一些研究却得出与此相反的结论:所有的烹饪方法都会破坏维生素,破坏程度视温度高低和烹饪时间长短而定。大多数研究表明,微波炉不会产生极端高温,与燃气灶或烤箱相比,它所需要的烹饪时间实际上更少。用煮的方法加热食物,对维生素和营养成分的破坏反而特别严重。

微波炉是否会影响Wi-Fi网络?这是最近出现的一种担忧。严格密封的微波炉不会出现这种情况,因为电磁波辐射无法从微波炉中泄漏出来。但是极少量微波的泄漏仍可能带来一些干扰。布卢姆菲尔德说:“无线传输对电磁辐射极为敏感,十亿分之一数量级的泄漏量对我们的身体来说决不会有丝毫感觉,但是会使Wi-Fi信号受到影响。”

水分子存在于大多数食物中。水分子的“两端”分别带有正电荷和负电荷。电场会使水分子的正电荷端指向同一个方向。微波电场的正、负极方向每秒钟转换49亿次,水分子也不停地随之转换方向。随着水分子不断转向,彼此发生碰撞,相互摩擦进而产生热量。陶瓷和玻璃容器中不含水分,因而不会发热,但变热的食物会通过热传导使它们变热。

变压器、二极管和电容器将民用电从220V提升到3,000V以上,通过导线将高压电送往磁控管。磁控管产生微波,微波由天线送出,经由波导管(waveguide)进入炉腔,炉腔的金属腔壁不断反射微波。旋转的玻璃托盘会让食物均匀受热。一些型号的微波炉中没有玻璃托盘,但波导管端部有一个旋转小叶片,它能将微波完全散布开。

高压电被传送到阴极灯丝。灯丝变热后便会发射出电子,这些电子被外围带正电的阳极板吸引。一些大磁铁块施加的磁场使向外流动的电子云旋转。在旋转的过程中,电子云形成轮辐状,从阳极板之间的每一个空腔中穿过。移动着的电子云“轮辐”将负电荷传递给空腔,此后负电荷又会在下一个“轮辐”到达之前流出空腔。负电荷的反复增减在空腔内产生出2.45千兆赫兹的振荡电磁场。磁控管上的天线以这一频率发生谐振,从其顶部尖端发射出微波——这和无线电传输天线的原理几乎一模一样。

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