Работа микроволновой печи

Автор: elremont от 12-10-2015
Микроволновая печь это замечательное инженерное достижение. Быстрый нагрев, который делает микроволновые печи популярными стал возможен благодаря энергии поступающей от ... этой вакуумной лампы. Теперь, если вы подумаете о вакуумной лампе то, скорее всего, вы подумаете о радио. Крошечные транзисторы и микросхемы заменили неуклюжие вакуумные лампы, но отправлять их в музей еще слишком рано. Микросхемы не могут легко заменить лампу  в устройствах для выдачи энергии, например для подогрева пищи.
Теперь, микроволновая печь содержит три основных компонента:
-вакуумная лампа, называемая магнетроном, который генерирует энергию, разогревающую пищу,
- волновод скрытый в стенке, чтобы направить эту энергию в пищу;
- и камера для размещения продуктов питания и защиты от микроволнового излучения ,
В принципе, микроволновая печь нагревает так же как и любой другой тип переноса тепла. На молекулярном уровне перенос тепла это перенос энергии, что приводит к увеличению интенсивности движения молекул в веществе. Так как мы не видим квантовых размеров, то мы наблюдаем это увеличение движения как повышение температуры. В традиционной печи или плите, мы разогреваем пищу, помещая кастрюлю на горелку или в духовку, где стенки излучают тепло, которое готовит внешнюю поверхность пищи.
Внутренности готовятся тогда, когда тепло передается от поверхности пищи к ее внутренностям. В отличие от этого принципа, энергия от магнетрона проникает внутрь пищи, что означает, что вся масса пищи может быть приготовлена одновременно. Как это сделать? Вся наша пища содержит воду, молекулы которой положительно заряжены на одном конце и отрицательно на другом. Чтобы придать этим молекулам больше энергии, мы воздействуем на них электромагнитными волнами, которые исходят из магнетрона. По определению, волны быстро имеют меняют электрическое и магнитное направление.
В этой печи, направление поля меняется 2,45 миллиарда раз в секунду. Вода будет пытаться колебаться с излучением электрического поля. Изменение поля быстро двигает молекулы воды и молекулярное трение от этого создает тепло так как движение разрушает водородные связи между соседними молекулами воды. Теперь, представление о длине волны энергии, излучаемой от магнетрона вы можете получить при помощи сыра.
Здесь вы можете увидеть участки, где сыр полностью расплавится и другие участки, где он не нагрелся.
Металлические стенки печи отражают волны внутри печи. Стоячая волна вызывает образование горячих и холодных пятен внутри печи. Трехмерное расположение волн трудно предсказать, но это можно увидеть, глядя на волны в одном измерении. Пики и впадины в волне показывают наибольшую энергию волны. Утолщения соответствуют холодным зонам внутри камеры. Если я измерить расстояние между расплавленных пятнами сыра, то это около 2,5 дюйма. Расстояние между узлами это половина длины волны, , и это довольно близко к фактической длине волны используемого СВЧ-излучения. Зная эту длину волны Я могу оценить частоту СВЧ-излучения. Частота связана отношением длины волны и скорости света. Я получаю ответ с точностью 4 или 5%. Не плохо для такого примитивного измерения.
Основа микроволновой печи это магнетрон, который генерирует волны такие же как и у  радио. Это действительно удивительное и революционное устройство ... Вакуумная трубка находится здесь внутри. Это ребра охлаждения - тонкие кусочки металла, которые рассеивают тепло при работе магнетрона. Ключевые части это два магнита и вакуумная трубка. У меня есть еще один, так что вы можете увидеть что внутри. Вы прикладываете большое напряжение к внутренней нити и круговой наружной меди. Это напряжение вырывает электроны из этой нити накаливания и они летят в сторону круговой медной секции. Нить изготовлена из вольфрама и тория. Вольфрам, может выдерживать высокие температуры, а торий это хороший источник электронов. Магниты отклоняют эти электроны при их движении от нити накаливания. Мы так настроим напряженность магнитного поля, чтобы электроны двигались по орбите мимо этих открытых полостей. Это тоже самое как дунуть у горлышка заполненной наполовину бутылки, возникает свист, это создает колебательную волну - и микроволновое излучение нагревает пищу. Это просто удивительно, эти полости могут быть сделаны с высокой точностью, низкой стоимостью и невероятно высокой надежностью. Я Билл Hammack, инженер
Это видео основано на главе книги «Восемь удивительных инженерных историй". В книге гораздо больше информации по этой теме. Узнайте больше о книге по указанному ниже адресу.
_