Свч печь устройство: Устройство и принцип действия микроволновки

Устройство и принцип действия микроволновки

Микроволновка работает практически в каждой современной квартире. Этот удобный бытовой прибор умеет подогревать, размораживать, запекать. Некоторые модели способны поджаривать на гриле и выполнять сложные программы для изготовления внутри готовых блюд. Принцип действия микроволновки не поменялся с момента ее изобретения. Но благодаря достижениям технического прогресса выросла безопасность оборудования, а электрическая схема способна осуществлять комплексное управление и точный контроль параметров работы.

Общий принцип действия микроволновой печи

Физика процесса нагрева содержимого микроволновки достаточно проста. СВЧ излучение воздействует на молекулы продуктов, и благодаря их взаимному трению выделяется тепло. Но это слишком простое объяснение.

На самом деле, колебаниям подвергаются только молекулы воды. Но если поставить в микроволновку идеально чистый стакан с дистиллированной жидкостью, то ее температура при стандартном времени работы печи изменится достаточно мало.

Так почему же нагреваются продукты? Это происходит благодаря трению молекул на границе сред, то есть, разных веществ. А так как строение любого материала, будь то съедобный продукт или кусок дерева, велико и обязательно имеет в структуре воду, возникают разноамплитудные колебания.

Важно! Частота микроволновой печи рассчитана так, чтобы оказывать максимальное воздействие на молекулы жидкости. Именно они своим интенсивным колебанием и трением об соседей способствуют выделению большого количества тепла. Материалы сухие и чистые по химическому составу нагреваются очень медленно, но таких в природе мало.

В микроволновку нельзя класть металлы. При воздействии на них СВЧ излучения образуются поверхностные токи и происходят искровые, дуговые пробои на стенки внутреннего отделения печи. Однако технический прогресс нашел выход. Сегодня множество компаний, например, Daewoo, выпускают микроволновки, в которые

можно ставить металлические предметы. Также во многих моделях разрешено использование замкнутых контуров, в частности, тарелок с тиснением фольгой по краю или декоративных блюд с металлическим бортом.

Какие элементы есть в конструкции микроволновки

Устройство микроволновой печи только на первый взгляд кажется сложным. Владельца этого прибора вводит в заблуждение количество кнопочек, индикаторов, средств программирования. На самом деле, любая печь, с механическим управлением, сенсорной панелью, пультом, гибридным электронным контролем, состоит из одинаковых функциональных блоков:

• блок генерации СВЧ излучения, магнетрон и волноводы;
• система преобразования напряжения, главный модуль — повышающий высоковольтный трансформатор;
• средства контроля в составе группы датчиков;
• система вторичной защиты;
• управляющая схема микроволновки.

Важно! В зависимости от сложности модели печи, в нее могут включаться самые разные опции. Например, гриль, вторичные рассеиватели волн, дополнительные узлы СВЧ генерации.

Стоит рассмотреть работу каждого блока отдельно, в порядке их задействования в стандартной схеме использования микроволновки.

Управляющая схема

Главная электросхема микроволновки, с которой имеет дело пользователь — это блок управления. В нем при помощи кнопок, механических переключателей, регуляторов задаются граничные параметры. То есть рабочая мощность или режим, время исполнения программы и так далее.

Схема управления может быть как угодно сложной. Самый простой вариант представляет собой круговые регуляторы, один из которых — реле таймера. С их помощью устанавливается мощность режима и время работы. Еще один знакомый пользователям вариант —

гибридный, с кнопками. По сути, его функционал ненамного шире механической регулировки.

Сенсорная панель, в большинстве случаев, ничем по принципу действия не отличается от кнопок. Она просто более надежна и не требует обслуживания. Продвинутые схемы электронного управления включают программирование, то есть переключение по заданному алгоритму мощности излучения и времени ее выдачи.

Система преобразования напряжения

Микроволновка состоит из группы узлов, которые очень опасны для человека. Главный из них — повышающий трансформатор. Когда схема управления дает команду на включение режима, он выдает до 4 КВ напряжения. При этом рабочий ток может достигать 10А и выше. Такие параметры работы электросети представляют огромную опасность для человека.

Важно! Повышающий трансформатор — ключевой и самый дорогой узел системы преобразования напряжения. Он питает магнетрон, элемент, без которого невозможно реализовать основной принцип работы микроволновой печи.

Блок генерации СВЧ излучения

Магнетрон — это сердце микроволновки. По сути, это обычная вакуумная лампа, похожая на те, которые использовались в кинескопах старых телевизоров. Только магнетрон генерирует интенсивную электромагнитную волну высокой частоты, образуемой при прохождении электронов через магнитное поле.

Блок генерации излучения состоит не из одного СВЧ источника. Для, так сказать, подачи волн в рабочую зону печи устанавливаются волноводы. Именно они находятся за слюдяной пластиной, которую каждый видел на боковой стенке микроволновки, когда ставил в нее тарелку с завтраком.

Системы основной и вторичной защиты

Роль контрольных датчиков вполне понятна. Они следят, чтобы ни один из ключевых элементов электронной и аппаратной части не вышел в критический режим работы.

Датчики гарантируют безаварийное функционирование прибора и предотвращают опасные сбои. Но у микроволновки есть системы защиты, разработанные для человека. Ниже будут подробно описаны их функции.

Итак, система управления инициализирует пуск магнетрона. Она же задает параметры работы, отсчитывает временные интервалы, меняет мощность и так далее. Есть и обратная связь между системами безопасности и управления. По сигналам первых может быть полностью остановлена работа печи, изменен режим, выдано служебное сообщение или звуковые оповещения.

Схемы распределения СВЧ волн

Сначала стоит остановиться на работе блока генерации СВЧ. Строение магнетрона представляет собой излучающий элемент и обмотку, генерирующую магнитное поле. Эта лампа, грубо говоря, постоянно изнашивается. Все сталкивались с ситуацией, когда с ходом эксплуатации микроволновка разогревает все слабее и слабее. Это нормальное явление, каждая модель рано или поздно требует

замены магнетрона.

В печах разных производителей (или уровня сложности) может использоваться отличные друг от друга схемы распределения СВЧ волн. В стандартном варианте решения, который применяет компания LG и множество других производителей, от магнетрона в область продуктов идет только один волновод. Он закрыт слюдяной пластиной, чтобы предотвратить попадание мусора и пара.

Важно! В моделях с одним  волноводом, который излучает достаточно локализованный поток волн, используется отражатель на противоположной стороне отсека продуктов. Это вогнутая зона стенки. Она помогает более равномерно распределить СВЧ излучение по рабочему объему.

В некоторых микроволновках компании Samsung используется другой принцип: устанавливается основной волновод и несколько щелевых антенн. Это позволяет равномерно распределять поток энергии, формировать так называемое 3D излучение. Кроме этого, печь, варьируя мощность магнетрона, добивается плавного нагрева продуктов по всему объему.

Но самое главное в генерации волн СВЧ — их параметры. Частота излучения магнетрона в микроволновке составляет 2.45 ГГц — именно это значение является резонансным для молекул воды, заставляя их колебаться с большой амплитудой. Происходит нагрев продукта. Тепло от поверхностных слоев постепенно распространяется по всему объему продукта.

Есть некоторые решения, позволяющие ускорить разогрев пищи в рабочей области печи. Это так называемые

диссекторы. По внешнему виду такой конструкционный элемент похож на вентилятор на потолке камеры микроволновки. Однако он делает другую работу, а именно рассеивает СВЧ волны.

Другие функциональные элементы печи имеют вполне понятное назначение. Например, микроволновка с грилем действует на пищу не только СВЧ, но и инфракрасным излучением. Она позволяет добиться на продуктах красивой запеченной корочки. Отдельные модели печей могут оснащаться дополнительными вентиляторами для отвода тепла.

Как работает система защиты

Также стоит подробно осветить функционирование систем безопасности. Они делятся на две значимые группы.

1. Контроль параметров аппаратной части. Это датчик температуры магнетрона, предохранители, охлаждающие вентиляторы. Они решают задачу блокировки потенциально аварийных ситуаций и поддержания нормированных показателей работы электроники
2. Защита человека от поражения электротоком и СВЧ излучением.

С системами защиты от электротока сталкивался каждый, кто хоть раз разбирал корпус своей микроволновки. В ключевых точках монтажа размещены микровыключатели. Сняв крышку, печку уже нельзя включить. Этого просто не позволит система защиты.

Но более интересна схема нейтрализации СВЧ волн. Стоит понимать, что излучение даже теоретически не может быть локализовано внутри камеры печи. Волны отражаются, в том числе от продуктов. Поэтому на передней дверке устанавливается стекло с нанесенной на него тонкой металлической решеткой. Это антенный модуль. Он подключен к разряднику, который отдает накопленную энергию бросками в основные электросети прибора.

Важно! Микроволновка генерирует помехи проводки. В некоторых домах это можно зафиксировать по работе других приборов (в частности, Wi-Fi роутеров), особенно, если эксплуатируется откровенно дешевая печь с плохим шумоподавителем.

Электрическая схема СВЧ

На основании изложенного выше нетрудно понять, как микроволновая печь устроена, просто рассматривая ее снаружи, заглядывая в камеру и в тыл. Но если захочется что-то починить, полезно в общих чертах понимать, как узлы взаимодействуют между собой. В этом поможет принципиальная схема микроволновой печи. Ее строение только на первый взгляд кажется сложным. Однако любая схема состоит из базовых блоков. В качестве примера стоит посмотреть на устройство модели с механическим аналоговым управлением.

Из схемы ясно видно, как преобразуется энергия и работают системы безопасности. Одним из самых первых контуров всегда выступает шумоподавитель (NOISE FILTER). Именно он гасит колебания, которые формирует разрядник энергии в дверке, защита человека от высокочастотного излучения.

Затем идет система основной безопасности. Это блок контактов в дверке, один отслеживает прилегание к корпусу, второй положение защелки, третий позицию ручки. При незамкнутом состоянии любого из них печь не будет работать.

Третий функциональный блок — приводы и подсветка. Здесь все просто. На двигатель, который крутит тарелку, на вентилятор и лампу, подается постоянное напряжение. Таймер размыкает цепь при окончании установленного временного интервала.

Последний рабочий контур — повышающий трансформатор, датчик контроля температуры магнетрона, его система защиты от пробоя и плавкий предохранитель. И заканчивается схема всегда одинаково. Главным рабочим органом печи, магнетроном.

В качестве заключения

Несмотря на то, что микроволновка может показаться крайне сложным и даже опасным устройством, ее рекомендуется регулярно обслуживать. Это безопасно и просто. Вскрывать корпус, чтобы удалить пыль с аппаратной части, не стоит. Достаточно держать в чистоте поверхность стенок отсека для продуктов, стекло дверки. Периодически аккуратно снимать и протирать слюдяную пластину, закрывающую волновод. И тогда микроволновка будет сохранять стабильные параметры весь срок, заявленный производителем.

конструкция, принцип работы, выбор и производители

Микроволновые печи используются на кухне заведений быстрого питания для быстрого разогрева, приготовления и размораживания продуктов и готовых блюд.

Конструкция

Микроволновая печь или печь СВЧ (microwave oven) – это электроприбор для быстрого приготовления или разогрева продуктов с помощью высокочастотных токов электромагнитного поля. Она состоит из металлической камеры, куда помещаются продукты, СВЧ излучателя (магнетрона), волновода, передающего излучение от магнетрона в камеру, трансформатора, вращающейся подставки, таймера и вентилятора, который охлаждает магнетрон. Корпус микроволновых печей изготавливается из пищевой нержавеющей стали, а поверхность камеры  — из стали с грязеотталкивающим покрытием. Дверца камеры бывает откидной или распашной.  У всех микроволновых печей есть автоматическая подсветка камеры. Она позволяет контролировать процесс приготовления продуктов, не открывая дверцу.

Рис. Конструкция микроволновой печи

1.  Лампа освещения	7. Трансформатор
2. Вентиляционные отверстия	8. Панель управления
3. Магнетрон	9. Привод
4. Антенна	10. Вращающийся поддон
5. Волновод	11. Сепаратор с роликами
6. Конденсатор	12.  Защелка дверцы

Принцип работы

Продукт помещается на вращающуюся подставку, и после включения печи магнетрон, находящийся в задней части камеры, начинает преобразовывать электроэнергию в микроволны. СВЧ-печь, в зависимости от размера, может иметь от одного до четырех магнетронов. Волновод, который помещается в верхней части печи, направляет микроволны от магнетрона в рабочую камеру, где специальное устройство равномерно распределяет их. Под воздействием микроволн нагревается только продукт, а стенки рабочей камеры, посуда и воздух остаются холодными.
Микроволны, воздействуя на продукт, нагревают молекулы воды, содержащиеся в нем. Поэтому продукт сильнее всего нагревается в тех местах, где имеются скопления влаги. К примеру, печеный картофель горячее всего в середине. При этом микроволны не воздействуют на сухие непроводящие материалы, которые находятся на поверхности продуктов. Если разогревать в микроволновке хлеб или хлебобулочные изделия, снаружи у них будет подсохшая корочка, а внутри – горячая мякоть.

Бытовая vs Профессиональная микроволновая печь

Бытовые микроволновые печи не слишком подходят для коммерческого применения. Их можно использовать разве что для небольшого фаст-фуда с невысокой проходимостью. Ресторану или кафе понадобится профессиональная СВЧ-печь. 
Профессиональные микроволновые печи рассчитаны на каждодневное интенсивное использование. Они надежнее, чем бытовые, и отличаются высокой износостойкостью. Их дверцы сделаны с расчетом на то, что они будут открываться и закрываться сотни раз в день. Такие печи легко справляются с пиковыми нагрузками во время большого наплыва клиентов, в то время как бытовые модели могут легко перегореть спустя несколько дней интенсивной работы в ресторане.  
Профессиональные микроволновки предназначены для работы с большим количеством продуктов. Поэтому их камера больше, чем у бытовых моделей, а мощность – выше. Эти печи готовят быстрее, чем привычные бытовые микроволновки. Многие из них имеют дополнительные программы для приготовления разных блюд.

Режимы работы 

Профессиональная микроволновая печь может иметь несколько основных режимов работы.

• нагрев (микроволны). Процесс, приводящий к повышению температуры продукта. Микроволны мягко воздействуют на блюдо, не разрушая его структуры, поэтому оно не пересушивается и полностью сохраняет запас питательных веществ, а также все свои органолептические свойства.
• конвекция. Микроволновые печи, способные работать в режиме конвекции, имеют кольцевой нагревательный элемент (ТЭН) и вентилятор, встроенный в заднюю стенку камеры. Воздух, нагреваемый кольцевым ТЭНом, нагнетается в камеру печи при помощи вентилятора. Готовящиеся продукты равномерно пропекаются и приобретают аппетитную корочку на поверхности. Хорошо готовить так пирожки и другие хлебобулочные изделия. 
• гриль. Есть, как правило, у более дорогих моделей микроволновых печей. В верхней части камеры установлен кварцевый нагревательный элемент, защищенный металлической решеткой. Гриль позволяет обжаривать множество разнообразных продуктов, в первую очередь мясные и рыбные продукты. Готовые блюда обладают приятным ароматом и вкусом как приготовленные на углях. 

Используя комбинации этих режимов работы, на профессиональной кухне можно готовить разные хлебобулочные изделия, мясные и рыбные блюда, размораживать продукты. Профессиональная микроволновая печь может выполнять и функции пароварки —  обрабатывать и готовить на пару овощи и морепродукты.

Преимущества микроволновых печей

1. хотя микроволновые печи не являются оборудованием, активно задействованным в приготовлении продуктов, они просто незаменимы тогда, когда необходимо быстро подогреть блюдо «по первому требованию». Поэтому они широко используются в любых заведениях быстрого питания – столовых, кафе и фаст-фудах с высокой проходимостью.
2. современные СВЧ-печи могут выполнять сразу несколько функций – подогрев, приготовление и размораживание продуктов, обработка овощей и морепродуктов паром. Так, самые мощные микроволновки (40 кВт) способны разморозить 38 кг куриного мяса всего за 90 секунд. Размеры их камеры достигают 2, 4*1, 2 м.
3. профессионалы используют микроволны в сочетании с другим кухонным оборудованием для приготовления блюд. Это решение позволяет экономить электроэнергию, а воздух в кухне нагревается меньше. Так можно готовить, к примеру, бифштекс. Сначала он готовится в микроволновой печи, а затем его помещают на гриль.
4. некоторые блюда могут готовиться в микроволновой печи в той же посуде, в которой они подаются к столу. Это сокращает затраты времени на их сервировку и сводит к минимуму работу мойки.
5. микроволновые печи легко монтируются, не занимают много места и быстро работают. Они не изменяют вкус готовящихся блюд, а также содержание в них питательных веществ. С микроволновыми печами на кухне становится прохладнее.
6. микроволновые печи экономичны и надежны. Им не нужно много времени для прогрева, а при открывании дверцы теряется немного тепла. Дверцы печей имеют надежные уплотнители и поглотители, которые защищают от утечки радиоизлучения из рабочей камеры.
7. в самых современных СВЧ-печах реализовано много интересных решений, к примеру, система циркуляции, исключающая возможность перемешивания запахов готовящихся продуктов, или встроенный дисплей для самодиагностики печи.

 

Как выбрать микроволновую печь

При выборе микроволновой печи стоит ориентироваться на:

1. мощность.  Чем мощнее печь, тем быстрее она разогревает или готовит продукты. Небольшому заведению (буфет, закусочная), где СВЧ-печи используют только для разогревания хот-догов, бутербродов или полуфабрикатов, будет достаточно маленькой печи мощностью 0, 7 – 1 кВт. Для кафе, кофейни, фаст-фуда, где заранее приготовленные блюда подогреваются перед подачей на стол, потребуется микроволновка мощностью 1 кВт. Ресторанам, популярным фаст-фудам или кафе с высокой проходимостью мы советуем приобрести микроволновую печь мощностью от 1 до 2, 7 кВт. Мощные печи способны разогревать и размораживать продукты в больших количествах.
2. размер рабочей камеры. Они находятся в пределах от 30 до 65 см в ширину, от 40 до 65 см в ширину и от 33 до 48 см в высоту.
3. объем рабочей камеры. От него зависит производительность печи. Как показывает наша практика, основной спрос приходится на модели с объемом камеры от 20 до 30 литров.
4. наличие дополнительных функций. У современных печей есть много дополнительных возможностей. К примеру, приготовление блюд из замороженных продуктов.

Производители микроволновых печей

Компания «Система 4» предлагает широкий выбор микроволновых печей от европейских и азиатских производителей. Премиум-класс оборудования представлен продукцией от Bartscher (Барчер, Германия),  Panasonic (Панасоник, Япония), Fimar (Фимар, Италия) и Beckers (Бекерс, Италия). Такое оборудование практически совершенно в технологическом плане. Оно идеально подходит для комплексного оснащения профессиональных заведений. Как правило, оборудование от ведущих европейских компаний предпочитают владельцы солидных заведений, не стесненные в средствах, которым дорога их репутация и комфорт клиентов. 
Средний ценовой сегмент со своим оборудованием занимает компания Amana (Амана, США), Inoksan (Иноксан, Турция) и Hendi (Хенди, Нидерланды). Это оборудование традиционно пользуется популярностьью, поскольку у него доступная цена, достойное качество и недорогие комплектующие. 
К эконом-классу оборудования относятся печи компании Jeju (Тайвань). Микроволновые печи компании Jeju мы рекомендуем для заведений с ограниченным бюджетом.

Табл. Наиболее популярные модели микроволновых печей СВЧ

Обзор подготовлен компанией «Система 4»

Микроволновая печь. Устройство и принцип работы. Часть 1

Микроволновая печь.
Микроволно́вая печь или СВЧ-печь — электронное устройство, предназначенное для подогрева или быстрого приготовления пищи, размораживания продуктов с использованием электромагнитных волн дециметрового диапазона (как правило с частотой 2450 МГц).
В промышленности эти печи используются для разморозки, сушки, плавления пластмасс, обжига керамики , разогрева клеев и т. д. В некоторых промышленных печах частота излучения может изменяться (так называемые англ. variable frequency microwave, VFM).
В отличие от классических печей (например, духовки ), разогрев продуктов в микроволновой печи происходит не только с поверхности, но и по объёму продукта, содержащему полярные молекулы (например, воды), так как радиоволны данной частоты проникают и поглощаются пищевыми продуктами на глубине примерно 2,5 см. Это значительно сокращает время разогрева продукта.

Устройство
Источником микроволнового излучения является высоковольтный вакуумный прибор — магнетрон. Для того, чтобы антенна магнетрона излучала микроволны, к нити накала магнетрона необходимо подать высокое напряжение (порядка 3-4 кВ). Поэтому сетевого напряжения питания (220 В) магнетрону недостаточно и питается он через специальный высоковольтный трансформатор. Мощность магнетрона современных микроволновых печей составляет 600-900 Вт. Вырабатываемые магнетроном микроволны поступают в полость печи по волноводу — каналу с металлическими стенками, отражающими СВЧ-излучение. В одних микроволновках волны входят в полость только через одно отверстие (как правило, в верхней части полости), в других — через два отверстия: у «потолка» и у «дна». Если заглянуть в полость печи, то можно увидеть слюдяные пластинки, которые закрывают отверстия для ввода микроволн. Пластинки не позволяют попадать в волновод брызгам жира с разогреваемой пищи, а проходу микроволн они совершенно не мешают, поскольку слюда прозрачна для излучения. Слюдяные пластинки (обтюраторы) со временем пропитываются жиром, становятся рыхлыми, и их нужно менять на новые.

                                                                 

Полость микроволновки изготавливается из металла, который может иметь различное покрытие. В самых дешевых моделях СВЧ-печей внутренняя поверхность стенок полости покрыта краской «под эмаль». Такое покрытие не отличается особой стойкостью к воздействию высоких температур, поэтому не применяется в моделях, где дополнительно к микроволнам используется гриль.

                                                             

Более стойким является покрытие стенок полости эмалью или специальной керамикой. Специальное покрытие (биокерамическое — Moulinex, антибактериальное — LG) представляет собой специальное соединение, которое спекается при высокой температуре, благодаря чему покрытие камеры представляет собой абсолютно гладкую поверхность. Стенки с таким покрытием легко моются и выдерживают высокие температуры. Недостатком эмали и керамики является их хрупкость по отношению к ударам. Ставя посуду во внутрь микроволновки, нетрудно случайно задеть стенку, а это может повредить нанесенное на неё покрытие. Поэтому, если вы приобрели СВЧ-печь с эмалевым или керамическим покрытием стенок, обращайтесь с ней осторожно.
Наиболее прочными и стойкими в отношении ударов являются стенки из нержавеющей стали. Положительное свойство этого материала — прекрасное отражение микроволн. Минус — то, что если хозяйка уделяет не слишком много внимания очистке внутренней поверхности СВЧ-печи, то не удаленные вовремя брызги жира и пищи могут оставить следы на нержавеющей поверхности.

  Основные компоненты магнетронной микроволновой печи:
— металлическая камера, в которой концентрируется высокочастотное излучение и куда помещаются разогреваемые продукты;
— трансформатор — источник высоковольтного питания магнетрона;
— СВЧ-излучатель — магнетрон;
— волновод для передачи излучения от магнетрона к камере;
— цепи управления и коммутации;
— вращающийся столик (стеклянная тарелка) — необходим для равномерного разогрева продукта со всех сторон;
— схемы и цепи, обеспечивающие управление (таймер) и безопасность (блокировки режимов) устройства;
— вентилятор, охлаждающий магнетрон и проветривающий камеру.

                                                                

Очень важным элементом микроволновой печи является дверца. Она должна дать возможность видеть, что происходит внутри, и при этом исключить выход микроволн наружу. Дверца представляет собой многослойный пирог из стеклянных или пластмассовых пластин.

                                                                

 

Кроме того, между пластинами обязательно есть сетка из перфорированного металлического листа. Металл отражает микроволны назад, в камеру печи, а отверстия перфорации, которые делают его прозрачным для обзора, имеют диаметр не более 3 мм. Вспомнив, что длина волны СВЧ-излучения равна 12,25 см, становится ясно, что через трехмиллиметровые отверстия такой волне не пройти.
Чтобы излучение не нашло лазейки там, где дверца прилегает к срезу полости, по периметру дверцы находится уплотнитель из диэлектрического материала. Он плотно прилегает к переднему торцу корпуса СВЧ-печи при закрытии дверцы. Толщина уплотнителя составляет около четверти длины волны СВЧ-излучения. Здесь используется расчет, основанный на физике волн: волны в противофазе гасят друг друга. Благодаря точно подобранной толщине уплотнителя обеспечивается так называемая отрицательная интерференция волны, проникшей внутрь материала уплотнителя, и отраженной волны, выходящей из уплотнителя наружу. Благодаря этому уплотнитель служит ловушкой, которая надежно гасит излучение.
Чтобы полностью исключить возможность генерации микроволн при открытой дверце камеры, используется набор нескольких дублирующих друг друга независимых выключателей. Эти выключатели замыкаются контактными направляющими на дверце печи и разрывают цепь питания магнетрона даже при небольшой неплотности закрытия дверцы.

ПРИНЦИП РАБОТЫ.
Существует распространённое мнение о том, что микроволновая печь разогревает пищу «изнутри наружу». На самом же деле микроволны идут снаружи внутрь, задерживаются в наружных слоях пищи, потому разогрев равномерно влажного продукта происходит приблизительно так же, как и в духовой печи (чтобы убедиться в этом — достаточно подогреть варёный картофель «в мундире», где тонкая кожура достаточно защищает продукт от высыхания). Неверное представление вызвано тем, что микроволны не воздействуют на сухие материалы, которые обычно бывают на поверхности продуктов, и поэтому их нагревание в некоторых случаях начинается глубже, нежели при других способах нагрева (хлебные изделия, к примеру, разогреваются именно «изнутри», и именно по этой причине — хлеб и булочки снаружи имеют подсохшую корочку, а большинство влаги сосредоточено внутри).
     Практически все бытовые печи позволяют пользователю регулировать уровень излучаемой мощности. Для этого нагреватель (магнетрон) периодически включается и выключается, согласно установке регулятора мощности (т. е. сам магнетрон имеет только два состояния — вкл./выкл., но чем больше длительность включённого состояния, по отношению к выключенному — тем больше излучённая мощность печи в единицу времени — метод так называемой широтно-импульсной модуляции). Эти периоды включения/выключения можно наблюдать во время работы печи (слышать изменения шума, производимого работающей печью, а также — по изменению внешнего вида некоторых продуктов (надувания некоторых воздушных продуктов, в том числе — пакетов) и т. п.) во время включения и выключения магнетрона.
Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому невозможно приготовить еду в металлической посуде. Металлическая посуда и металлические приборы (ложки, вилки), находящиеся в СВЧ-печи в процессе нагревания, могут вывести её из строя.
Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») — даже этот тонкий слой металла сильно нагревается вихревыми токами и это может разрушить посуду в области металлического напыления.
Нельзя нагревать в микроволновке жидкость в герметично закрытых ёмкостях и целые птичьи яйца — из-за сильного испарения воды внутри них создаётся высокое давление и, вследствие этого, они могут взорваться. Из этих же соображений не рекомендуется сильно разогревать сосисочные изделия, обтянутые полиэтиленовой плёнкой (либо перед разогревом необходимо проткнуть каждую сосиску вилкой).
Разогревая в микроволновке воду, также следует соблюдать осторожность — вода способна к перегреванию, то есть, к нагреванию выше температуры кипения. Перегретая жидкость способна почти мгновенно вскипеть от неосторожного движения. Это относится не только к дистиллированной воде, но и к любой воде, в которой содержится мало взвешенных частиц.

Как устроена микроволновая печь? | КакУстроен.

ру

Каждый из нас сталкивался с микроволновыми печами. Этот электроприбор есть практически на каждой кухне. Однако не все знают, как он работает и из чего состоит.
Микроволновые печи или печи СВЧ могут быть бытовыми или промышленными. Бытовые используют для быстрого приготовления, подогрева или размораживания продуктов питания. В промышленности они выполняют более сложные задачи: сушат, размораживают, плавят пластмассовые массы, разогревают клеевые вещества, также в них можно обжигать керамику и т.п. В основе работы этого устройства лежит использование электромагнитного излучения дециметрового диапазона, который разогревает вещества, в составе которых есть вода.

Если обычные печи (духовка, кирпичная и т.п.) разогревают поверхность предмета, то СВЧ-печь действует в объеме, так как волны могут проникнуть примерно на 1,5-2,5 см в глубину вещества. Это позволяет намного быстрее достичь необходимой температуры.
Мощность микроволновой печи для дома может быть разной. В основном используют диапазон в пределах 500-2500 Вт и более. Практически все модели имеют регулятор, с помощью которого можно увеличить или уменьшить ее мощность.

Конструкция микроволновой печи

Как и любое устройство, она состоит из набора деталей, каждая из которых имеет свое функциональное предназначение.
Современные модели могут иметь ряд особенностей и специальных функций, однако мы рассмотрим базовую комплектацию, которая есть в каждой микроволновке.
Каждая микроволновая печь состоит из:

• камера;
• дверца;
• вентиляционные отверстия;
• направляющий ролик;
• подставка для посуды;
• отверстия воздуховода;
• блокировочные защелки;
• панель управления;
• блок управления

Главный действующий элемент, который обеспечивает работу прибора — магнетрон. Это особая вакуумная лампа, которая при работе создает СВЧ-излучение. Под его действием молекулы воды, которые есть в каждом продукте питания, колеблются, и создается трение. Это трение вызывает тепло, за счет которого пища начинает разогреваться.
Излучение, которое создает магнетрон, подается в камеру через волновод. Чтобы он не перегревался, в микроволновой печи работает вентилятор.

Также в некоторых моделях есть диссектор, предназначенный для равномерного распределения тепла. Обычно он устанавливается в верхней части камеры.

Для защиты человека от вредного СВЧ-излучения создана специальная система, которая не допускает выхода лучей за пределы камеры. Прибор имеет экранированную рабочую камеру из металла, которая дополнительно защищается корпусом из металла снаружи. Он не дает излучению проникать за пределы ее стенок. Прозрачное стекло дверцы также имеет специальный защитный экран из мелкоячеистой металлической сетки.
Ни одна печь не может начать работу с открытой дверцей благодаря специальной системе переключателей, контролирующих ее работу. Они позволяют начать работу, только если печь плотно закрыта дверцей.

Блок управления — это микросхема, которая регулирует мощность работы и отключает печь по истечении заданного времени. В первых моделях этот блок состоял из двух переключателей, затем начали использовать электронные схемы, а современные — микропроцессоры, которые дают возможность выполнять множество других функций, например:

• часы;
• индикацию и изменение уровня мощности;
• специальные программы приготовления;
• звуковой сигнал по истечении работы и т.п.

Также в современных моделях есть гриль, конвекторы и другие элементы, контролировать работу которых можно с помощью блока питания.

действие и принцип работы, устройство СВЧ печи и вред, на какой частоте работает

Микроволновые печи вошли в наш быт достаточно давно, но споры об их полезности и безопасности ведутся до сих пор. Любопытно, что, решая подобные вопросы на всевозможных форумах и при личных встречах, подавляющее большинство даже приблизительно не представляет себе принцип работы микроволновки.

Именно поэтому прежде чем задаваться вопросом: друг она вам или враг, имеет смысл выяснить, что собой представляет этот удивительный агрегат, способный вскипятить стакан воды или приготовить курочку без использования видимого источника тепла. Практически каждый видел микроволновку в работе, но мало кто представляет, как она это делает.

Действие и принцип работы

Принцип работы микроволновой печки заложен в ее названии — воздействие на тело (в данном случае продукты) — сверхвысокочастотным излучением (СВЧ-излучением или просто СВЧ). Под воздействием высокочастотных электромагнитных колебаний продукты нагреваются до высокой температуры, что позволяет разогревать или даже готовить блюда без использования классических термонагревателей. Кстати, этот же метод используется не только для приготовления пищевых продуктов, но и для тепловой обработки технических изделий: отжига и закалки, скажем, сверл, шестеренок, ножей и т. п.

Главное условие, необходимое для работы микроволновки, — наличие в объекте так называемых полярных молекул. Именно на них и воздействует электромагнитное поле прибора. К счастью, практически во всех продуктах питания (за исключением, разве что, полностью обезвоженных) присутствует вода, которая и состоит из таких молекул. Попадая в мощное переменное электромагнитное поле, такие молекулы начинают быстро менять свое положение, следуя за постоянно изменяющимся направлением магнитного поля. В процессе вращения эти молекулы в буквальном смысле трутся друг о друга, а что при этом происходит — знает всякий. Попробуйте быстро потереть ладони одна о другую — чувствуете тепло?

Благодаря переменному электромагнитному полю полярные молекулы воды начинают быстро вращаться.

Основное же отличие воздействия микроволнового излучения на объект от обычного трения или нагрева открытым пламенем состоит в том, что нагревается не только поверхность предмета, но и глубинные его слои. Это обусловлено тем, что СВЧ излучение действует не только на поверхности объекта, но и проникает вглубь него, заставляя молекулы двигаться и нагреваться.

Глубина проникновения зависит от частоты излучения. И для стандартных микроволновых печей, работающих на частоте 2.4 ГГц, составляет 1.5–2.5 см. Нетрудно догадаться, что, к примеру, пирожок, помещенный в СВЧ печь, прогреется полностью и равномерно и изнутри, и снаружи. Причем сделает он это за самое короткое время, поскольку скорость нагрева тела в СВЧ поле составляет 0.3-0.5 градусов в секунду. 10 секунд — +5 градусов. Минута — +30 градусов.

Достоинства и недостатки

Итак, пора сформулировать главные отличия СВЧ подогрева от классического:

1. Высокая скорость прогрева. Поскольку обработка высокочастотным (ВЧ) полем ведется одновременно по всему объему, продукт разогревается исключительно быстро — за считаные минуты.
2. Равномерный прогрев. Благодаря равномерному прогреву нет необходимости нагревать его внешний слой до повышенной температуры. Это исключает подгорание.
3. Возможность автоматизации приготовления. При использовании СВЧ печи отпадает необходимость следить за процессом — мешать, переворачивать и пр. Достаточно указать вес и тип заложенного продукта и описать необходимую операцию: прогрев, готовка и пр. Все остальное прибор сделает самостоятельно.
4. Невозможность обжарки. СВЧ поле, в отличие от сковороды или гриля, прогревает продукты равномерно, а значит не в состоянии их зажарить до хрустящей корочки.

Единственным, казалось бы, недостатком, присущим микроволновкам, является невозможность обжаривания, но и этот вопрос конструкторы решили, оснастив устройство обычными термоэлектронагревателями, как у электродуховки. С их помощью вы можете легко обжарить продукт. Кроме того, существуют так называемые тарелки Крусти, выполненные из специального материала, который безопасно разогревается токами СВЧ. Положите на такую тарелку отбивную и печка не только быстро ее приготовит, но и зажарит, поскольку этот поддон накаляется до 200 градусов.

Устройство СВЧ печи

Теперь пришло время разобраться, как устроена микроволновка. Сердцем любой подобной печки является специальный генератор, создающий высокочастотное электромагнитное поле большой интенсивности. Называется он магнетроном. Далее, поле, им созданное, при помощи волноводов специальной конструкции направляется в камеру для продуктов. Делает он это таким образом, что весь внутренний объем камеры «заполняется» полем равномерно, обеспечивая качественный прогрев продуктов любого объема. Дополнительно этому способствует и вращающийся поддон, которым оснащают большинство микроволновок.

Магнетрон занимает самое почетное место под крышкой прибора.

Контролирует работу ВЧ генератора электронный блок, собранный на микропроцессоре. Встроенные в блок микропрограммы позволяют устанавливать желаемый режим приготовления продуктов, контролируют температуру в камере, влажность, время приготовления. Они же следят и за безопасностью использования печки — закрыта ли защитная дверца, нет ли пробоя изоляции, не поднялась ли температура внутри камеры выше критической и пр. Управление контроллером осуществляется с пультов того или иного типа — кнопочных, сенсорных и пр. Ну и, естественно, имеется в печи и блок питания, обеспечивающий энергией всю электронику и сам магнетрон.

Вот так выглядит микроволновая печь на схеме.

Опасность и вред микроволновки

А теперь самый главный вопрос, который беспокоит едва ли не каждого владельца микроволновки: представляет ли прибор какую-либо опасность для окружающих? Существует множество мифов об опасности использования СВЧ технологий в быту. Основные из них:

1. Радиационная опасность.
2. Опасность электромагнитного излучения.
3. Плохое влияние СВЧ на качество приготовляемых продуктов.
4. Возможность физического поражения полем СВЧ.
5. Повышенная опасность поражения электрическим током высокого напряжения.

Радиационное поражение

Согласно этому мифу, все, кто находятся рядом с СВЧ печью, получают радиационное облучение. Более того, даже выключенная печка «лучит» не хуже чернобыльского трактора. Но если верить основам ядерной физики (все проходили ее в школе), радиацией, которую все так боятся и которая действительно представляет опасность, является ионизирующее излучение.

Взгляните на список, в котором перечислены виды электромагнитного излучения, расположенные в порядке убывания их длины волны:

1. радиоволны — 10 км — 0.1 мм;
2. инфракрасное излучение — 1 мм — 780 нм;
3. видимое излучение (свет) — 780 — 380 нм;
4. ультрафиолетовое излучение — 380 — 10 нм;
5. рентгеновское излучение — 10 — 5 пм;
6. жесткое (гамма) излучение — менее 5 пм.

Из всего списка только два последних пункта являются полноценным ионизирующим и частично ионизирующим — третий снизу (УФ свет). А оставлять после себя наведенную радиацию может только гамма-излучение. Длина волны электромагнитного поля микроволновой печи — 12 см. Гораздо логичнее бояться видимого света, излучаемого лампочкой Ильича, ионизирующая способность которой на 3 порядка выше излучения микроволновки. Но, несмотря на очевидное, лампочек не боится никто, микроволновых печей — почти все.

Меняет ли высокочастотное излучение свойства продуктов.

Бытует мнение, что, побывав в микроволновке, продукты меняют свою физическую структуру. Одни связи якобы разрушаются, другие появляются, меняется заряд, полюс, градус, память — все что угодно. После всего этого безобразия полезные продукты питания превращаются в яд.

Микроволновое излучение, как было сказано выше, воздействует на полярные молекулы, которыми являются молекулы воды. На сегодня науке достоверно известно, что вода — аморфное тело и вообще не имеет структуры, если не находится в замерзшем состоянии. Как может эта самая структура измениться, если у аморфного тела ее нет вовсе?

Рождение подобного мифа связано, скорее всего, с понятием «структурированная вода», которое появилось благодаря всевозможным лженаукам типа гомеопатии и «бизнесменам», продающим «заряжающие» подносы для воды и прочие чудеса техники параллельных миров.

Электрическим током

Насколько прибор электробезопасен.

Опасения, будто бы микроволновая печка опасна в плане поражения электрическим током, в принципе, понятны. Для работы магнетрона требуется источник высокого напряжения — порядка 4 кВ. Если добавить к этому еще и мощность современной микроволновки, которая может достигать киловатта, то весь ужас человека, далекого от электрики, становится понятным. Тем не менее этот же человек совершенно спокойно пользуется полуторакиловаттным пылесосом и двухкиловаттной электроплитой.

Вспомните обычный кинескопный телевизор, который служил нам не одно десятилетие и продолжает служить по сей день. Напряжение на ускоряющем аноде его кинескопа достигает 30 кВ. Это почти на порядок выше напряжения на магнетроне. Если вскрыть микроволновку, то можно и под напряжение попасть. Но и в телевизоре ведь задняя крышка всего на четырех винтах! А теперь подумайте: много у вас знакомых, убитых током злого телевизора? Таким образом микроволновая духовка в плане электробезопасности ничем не отличается от любого другого бытового прибора.

Вредно ли излучение микроволновки для организма.

Да, СВЧ вредны для человека. Но ведь масса современных устройств работает на той же частоте: Wi-Fi модем, мобильник, смартфон. Работа с ними считается безопасной. Так вредно микроволновое излучение или невредно? Вредно, но лишь при превышении определенного уровня. Ваш мобильник излучает, но мощность его передатчика невелика. Хоть вы и держите его у самого виска, периодические разговоры по телефону особого вреда здоровью не нанесут. Другое дело — микроволновая печка. Мощность ее «передатчика» достигает тысячи ватт.

Но, во-первых, в отличие от мобильника, излучение магнетрона направлено не во все стороны, а в рабочую камеру. Во-вторых, и это главное, камера, как и ее дверца, имеют специальное покрытие, предотвращающее выход излучения за пределы рабочей области. Конечно, покрытие не задерживает СВЧ на 100%, но этого и не нужно. Вы не держите микроволновку у виска, как телефон, и не пользуетесь ею, часами уткнувшись носом в дверцу. Кроме того, интенсивность СВЧ убывает пропорционально квадрату расстояния.

Что по этому поводу говорят цифры? Открываем медицинские документы, нормирующие максимально допустимое безопасное для человека СВЧ излучение и читаем: не более 10 мкВт/см.кв. Много это или мало? Самое время посмотреть на рисунок ниже:

Зависимость напряженности поля от расстояния до СВЧ печи.

У самой дверцы микроволновой печи напряженность электромагнитного поля достаточно высока — 5 мВт/см.кв. Но уже на дистанции в полметра оно ослабевает на два порядка, а на расстоянии в полтора метра ниже максимально допустимого уровня вдвое. Таким образом, если вы не сидите со включенной микроволновкой буквально в обнимку, а пользуетесь ею не круглые сутки, то за свое здоровье можете не опасаться. Но ведь дверцу можно открыть? Можно, только магнетрон сразу же отключится, поскольку имеет защиту «от дурака». Эта же защита не даст сунуть руку (а кое-кому и голову) в работающий прибор, дабы проверить его исправность «на ощупь».

Как только вы откроете дверцу, автоматика снимет питание с магнетрона.

Таким образом исправная микроволновая печь при соблюдении элементарных правил эксплуатации, подробно описанных в прилагаемой инструкции, абсолютно безопасна для человека.

Принцип работы и устройство микроволновой печи

СВЧ печи или так называемые микроволновки стали устройствами, которые располагаются на кухне практически каждого человека. С их помощью можно легко подогреть уже приготовленную продукты, или же разморозить их. Некоторые умельцы научились готовить в СВЧ-печи огромное количество блюд или произвести дезинфекцию губки или тряпочки. Если вас интересует принцип работы и устройство микроволновой печи, то мы постараемся ответить на него в данной статье.

Для того, чтобы пользователю было удобно управлять устройством, в его конструкцию был включён интуитивно понятный интерфейс, который оснащается системой защиты от детей и программами для быстрого приготовления пищи. В случае возникновения каких-либо неисправностей, Вы сможете, в большинстве случаев, исправить их самостоятельно.

Принцип работы СВЧ печи

Для того, чтобы разогреть пищу, вам необходимо поместить посуду с продуктами в микроволновую печь и выбрать программу, в случае применения быстрого разогрева, необходимо установить время. Продукты нагреваются путём воздействия на них мощного электромагнитного излучения. Частота микроволновки, которые устанавливают на кухне, составляет 2450 МГц. Как происходит, нагрев пищи: Высокочастотные волны проникают вглубь продуктов и начинают воздействовать на полярные молекулы (чаще всего воду), приводя их в циклическое движение вдоль силовых линий электромагнитных полей.

Благодаря применению данного способа, нагрев пищи происходит не только снаружи, но и внутри продуктов. В большинстве моделей, используемых на кухне, этот показатель составляет от 2.5 до 3х сантиметров.

Смотрите также:

При помощи чего создаются данные волны?

Для генерации радиоволн данной частоты, применяют специально устройство, называемое магнетроном, который представляет из себя электровакуумный диод состоящий из крупного цилиндрического анода, выполненного из меди, который сочетает в себе 10 секторов стенки, и они также изготовлены из меди.

В центре устройства расположен стержневой катод, с нитью внутри канала. Катод предназначен для эмиссии электродов. Для того, чтобы агрегат генерировал СВЧ-излучение, нужно создать магнитное поле в полости магнетрона. Для этого используют мощные кольцевые магниты, которые располагаются по торцам детали.

Для создания эмиссии, необходимо к аноду подать напряжение в четыре тысячи вольт, а к нити канала всего три.

Для съёма энергии, в строении устройства предусмотрены проволочные петли, которые подключены к катоду, а тот в свою очередь выведен в так называемую «излучательную антенну». С данного устройства вырабатываемое излучение уходит непосредственно в волновод, который и распределяет его по всей главной камере. Зачастую стандартная мощь данного элемента, который устанавливают в большинстве моделей микроволновок, составляет порядка 810 Вт.

Если для подогрева или приготовления пищи необходима меньшая мощность, то магнетрон попросту циклично включается и отключается.

В науке данное явление называют широтно-импульсной модуляцией. Для того, чтобы устройство выдало 400 Вт, а именно половину от своей выходной мощности в течении 20-секундного интервала, необходимо на 10 секунд обесточить магнетрон, а после чего подать электроэнергию на те же 10 секунд.

Устройство в процессе работы генерирует большое количество тепла, поэтому для его охлаждения, элемент устанавливают в пластинчатый радиатор, для того, чтобы он постоянно обдувался воздушными потоками, благодаря небольшому кулеру, встроенному в микроволновку. В случае перегрева, данный элемент конструкции может просто на просто выйти из строя, по этому его оснащают защитным устройством, а именно термопредохранителем.

Смотрите также – Какую посуду безопасно ставить в микроволновую печь

Предназначение термопредохранителя

Для того, чтобы обезопасить магнетрон и гриль, который устанавливают в некоторых моделях микроволновок, от перегрева, в конструкции предусмотрена установка термореле, или как их ещё называют термопредохранители. Они разделяются по способности выдерживать различное количество тепла, для того, чтобы узнать какой именно у Вас, необходимо найти на корпусе устройства наклейку с информацией или посмотреть в техническом паспорте устройства.

На самом деле устройство довольно просто в принципе понимания его работы. Корпус изделия изготовлен из алюминиевого сплава. Крепление устройства происходит при помощи фланцевого соединения, которое способно обеспечить плотное прилегание с тем участком, где непосредственно будут производиться замеры температур. Внутри корпуса располагается биметаллическая пластина, которую изготавливают с расчетом на сопротивление определенным температурам.

В случае превышения заданного порога, пластина попросту сжимается и тем самым приводит в действие толкатель, который предназначен для размыкания контактной группы. Подача электроэнергии прерывается и печь перестаёт функционировать. Постепенно остывая, пластина возвращает свою изначальную форму и заново замыкает контакты.

Предназначение кулера в микроволновой печи

Кулер – это один из наиважнейших компонентов СВЧ печи, без него будет полноценного функционирования устройства. Благодаря нему осуществляются следующий функциональные задачи:

• Охлаждение магнетрона, для обеспечения его исправной работы.
• Охлаждение иных компонентов системы, которые также могу выделять тепло, таких как электронные схемы.
• Некоторые модели микроволновок оборудованы функцией гриля и для охлаждения термореле устанавливают кулер.
• Для создания избыточного давления в полости где размещают пищу. Благодаря чему происходит отвод воздуха и паров, которые удаляются через специализированные вентиляционные пути.

В микроволновых печах охлаждение осуществляется с помощью одного вентилятора, который распределяет воздух по камере при помощи специальных воздуховодных отверстий, которые направляют воздух на запчасти для их охлаждения.

Смотрите также – Как повесить кронштейн на стенку для микроволновки

Каким образом обеспечивается защита от микроволнового излучения

Так как магнетрон излучает сильное электромагнитное излучение, которое может нанести вред человеческому организму и домашним питомцам, в устройстве применяют многоуровневую систему защиты.

Рабочая камера устройства покрывается эмалью для блокирования излучения, а сверху закрывается металлическим кожухом, который полностью пресекает его выход наружу.

Для защиты стеклянного окошка, в дверце устройства, применяют сетку с мелкими ячейками, которая изготовлена из стали, и она блокирует излучение до 2450 Гц, с волнами длиной до 12 см.

Дверца должна хорошо прилегать к корпусу и не иметь никаких зазоров.  В случае, когда просвет между ними увеличивается, необходимо проверить петли и вернуть её в изначальное состояние.

Между ними могут образовываться постоянные электромагнитные волны, которые располагаются непосредственно в месте соприкасания дверцы и корпуса устройства, и имеет нулевое амплитудное значение, именно поэтому излучаемые волны не смогут распространится за пределы корпуса. Данный метод в науке был назван как «СВЧ дроссель».

Устройство защищено от включения с открытой камерой системой микропереключателей, которые контролируют и фиксируют положение дверцы в нём. Чаще всего в устройстве предусмотрено от трёх подобных переключателей:

1. Выключающий магнетрон.
2. Контролирующий лампочку подсветки.
3. Переключатель контролирующий положение дверцы и информирующий блок управления о её положении.

Блок управления устройством

Командоаппарат устанавливаются в каждое устройство выпускаемое на данный момент, он обеспечивает выполнение двух функций:

1. Поддержание заданной мощности устройства.
2. Выключение устройства после выполнения заданной операции.

В старых моделях устройство выполнено из двух электромеханических переключателей, которые отвечали за вышеописанные функции. С течением времени технологии развивались и были придуманы блоки с электроуправлением. На данный момент в устройства устанавливают микропроцессоры, которые могут оснащается дополнительными программами для упрощения пользования, некоторыми функциями: автоматическая разморозка продуктов и приготовление определённых блюд, встроенные часы, индикаторы отображающие мощности, звуковые сигналы о завершении процесса.

Командный панель управления оснащается личным блоком питания, который подпитывает его автономном режиме, во время работы микроволновой печи.

Вывод

В данной статье мы рассмотрели принцип работы и устройство микроволновой печи, ознакомились с её внутренней составляющей и возможным применением устройства в домашнем пространстве. Несомненно, она сможет облегчить жизнь любого на кухне и сэкономит уйму времени.

Смотрите также:

что это, принцип работы микроволновой печи и как выбрать микроволновку для дома

Бытовая техника облегчает жизнь, дает возможность делать привычные дела по хозяйству качественнее и намного быстрее. Существует немало видов бытовой техники. Среди них важное место занимают микроволновые печи.

Устройство и принцип работы микроволновой печи

СВЧ-печь – полезный прибор, позволяющий сократить время на приготовление пищи, а также способен выполнять задачи, с которыми обычным кухонным плитам справиться не под силу: разогрев пищи, разморозка продуктов. Давайте рассмотрим, что представляет собой это устройство, как оно работает и на что обращать внимание при выборе.

Как устроена и как работает микроволновая печь

Работа такой печи основана на преобразовании магнитных сверхвысокочастотных полей. Это поле преобразуется в тепловую энергию. Принцип действия СВЧ-печи существенно отличается от кухонных плит, в которых нагрев происходит за счет нагрева поверхности соприкосновения или окружающего пространства в камере (если речь идет о духовом шкафе). В отличие от них, в СВЧ-печи нагрев происходит за счет микроволн. Они, проникая в камеру, воздействуют на молекулы воды (которые содержатся в любом продукте). Как известно из школьного курса химии, молекула воды – диполь. Она имеет разные заряды на концах: водород – положительный, а кислород – отрицательный. Под воздействием волн диполи начинают хаотично перемещаться, трутся друг о друга, что способствует выделению тепла. За счет этого и нагревается пища. При этом разогрев происходит очень быстро.

Схема электрическая принципиальная микроволновой печи

В устройство микроволновки в обязательном порядке (вне зависимости от марки и модели техники, ее характеристик), входят магнетрон и волновод – канал с металлическими стенками, служащий отражателем магнитных излучений. Помимо магнетрона, любая печь имеет предохранитель, высоковольтные конденсатор и диод, трансформатор, электродвигатель (нужен для вращения тарелки) и другие узлы. О том, какие конкретно элементы содержит определенная модель техники, расскажет схема электрическая принципиальная.

Магнетрон – специальный узел, генерирующий коротковолновое излучение с частотой 2,45 ГГц. В современных микроволновых печах мощность магнетрона может достигать 1 кВт. Так как при работе магнетрон сильно греется, в конструкции печи предусмотрен вентилятор. Это узел одновременно выполняет 2 функции: отводит тепло от магнетрона и обеспечивает эффективную циркуляцию воздуха в камере.

Как правильно выбрать хорошую микроволновку для дома

Прежде, чем выбрать микроволновку, определитесь с местом размещения. Вся бытовая техника делится на 2 вида: отдельностоящая и встраиваемая. Как правило, СВЧ-печи устанавливают на кухонном разделочном столе, но иногда техника может быть строена в столешницу. Если вы – почитатель минимализма – подойдет второй вариант. В том случае, если вам больше по душе стационарная техника, определитесь с цветом и дизайном. Согласитесь, не очень удобно, когда даже самая функциональная и производительная модель совсем не вписывается в интерьер.

Впрочем, многие производители выпускают одну и ту же модель в различных цветах. Универсальный цвет – белый. Именно такой оттенок имеют многие микроволновки, представленные на рынке. Конечно, ассортимент на этом не ограничивается. Любите контрасты? Присмотритесь к СВЧ-печам в черном, красном или коричневом, и даже в желтом, оранжевом или зеленом цветах корпуса. Наряду с ними выпускаются устройства в более сдержанных тонах: серый, серебристый, бежевый. При выборе учитывайте дизайн и цветовую гамму окружающего пространства. И, конечно же, при выборе микроволновой печи обращайте внимание не только на дизайн, но и на технические характеристики.

Объем камеры и габариты

Размеры и объем микроволновок могут быть разными. Как правило, стандартный вариант, который чаще всего встречается на рынке следующий:

• высота – в пределах 30–35 см;
• глубина от 40 до 45 см;
• ширина примерно полметра.

Размеры могут колебаться в зависимости от производителя и конкретной модели, но чаще всего находятся в пределах, указанных выше.

Что касается объема, здесь выбор нужно основывать, исходя из того, как часто вы будете готовить и для скольких человек. Если вы намерены готовить в микроволновой печи в маленьких объемах или вовсе планируете использовать технику лишь для разогрева или приготовления горячих бутербродов, достаточно небольшой микроволновки с объемом 13–19 литров. Для большой семьи подойдет печь на 23 л. А если вы намереваетесь не только греть продукты, но и использовать устройство в качестве альтернативы кухонной плиты (т. е. готовить первые блюда, варить крупы, запекать мясо, делать домашнюю выпечки и т. п.) – присмотритесь к СВЧ-печи, объемом 38 литров.

Материал внутренней поверхности

Камера СВЧ-печи может иметь стальную, эмалированную или биокерамическую поверхность. Последняя – разработка компании LG. Такое покрытие еще называют антибактериальным, оно является абсолютно гладким. Его преимущества – высокая прочность, простота чистки и ухода, устойчивость к царапинам, меньшее энергопотребление (за счет того, что такая поверхность сохраняет большее количество тепла, значит, КПД выше). Считается, что при приготовлении пищи в СВЧ-печи с биокерамическим покрытием сохраняется больше витаминов и других полезных веществ, чем если использовать микроволновку с другим видом покрытия. Из минусов отметим слишком высокую цену.

Главное достоинство покрытия из нержавеющей стали – способность выдерживать высокие температуры. Такое покрытие очень прочное и долговечное, устойчивое к механическим повреждениям, к тому же его можно чистить абразивными средствами. А вот эмалированное покрытие, несмотря на свою дешевизну, считается самым недолговечным. Благодаря активному использованию, такая эмаль может повредиться уже через несколько месяцев. Конечно, при соблюдении всех правил эксплуатации и рекомендаций к уходу эмалированное покрытие может прослужить долго.

Мощность

Скорость приготовления пищи и потребление электричества зависят от мощности волн. На современном рынке представлены микроволновые печи с мощностью от 450 до 1650 Вт. Но не думайте, что чем больше, тем лучше. Слишком большую мощность может не выдержать проводка квартиры, особенно если речь идет о старых домах. С этой целью не следует одновременно включать слишком мощные потребители: например, микроволновку, утюг и пылесос вместе с электрическим водонагревателем. Не всегда для приготовления нужно использовать максимальную мощность. Ее можно и нужно регулировать. Так, большая мощность (около 900 Вт) подойдет для быстрого разогрева и приготовления, мощность 550–700 Вт обеспечивает медленный разогрев (предусмотрен рецептурами приготовления некоторых блюд), а для разморозки подойдет мощность 150–300 Вт.

Обычная, с грилем или с конвекцией: что лучше?

Однозначного ответа на этот вопрос нет. Если вам нужна СВЧ-печь только для разогрева, а все основные операции по приготовлению пищи вы будете осуществлять с помощью духовки и кухонной плиты, переплачивать за функцию конвекции и за гриль нет необходимости. Если же вы любите кулинарные эксперименты, намерены часто готовить в СВЧ-печи – лучше выбрать модель с расширенными возможностями.

Если вы хотите печь в СВЧ-технике пирожки, запеканки и прочую выпечку, присмотритесь к печам с функцией конвекции. Это функция обеспечивает равномерный прогрев и распределение воздуха по всей поверхности камеры. Работает это так: установленный в камере ТЭН производит нагрев, нагретый воздух равномерно рассредоточивается по камере вентилятором. При этом температура в микроволновке может быть 200 градусов и выше.

Микроволновка с грилем и конвекцией

В последнее время самое популярное решение среди домохозяек: сверхвысокочастотные печи с конвекцией и грилем. Они умеют приготовлять пищу 5 различными способами:

• СВЧ-излучением;
• конвекцией;
• конвекцией с СВЧ в то же время;
• микроволнами и грилем;
• конвекцией и грилем.

Такая СВЧ-печь открывает простор для творчества и творения новых кулинарных шедевров. Впрочем, есть множество готовых кулинарных рецептов, которыми делятся производители, комплектуя свои модели отдельной книгой рецептов.

Тип управления

Управление микроволновой печью может быть сенсорным, механическим или кнопочным. В самых простейших моделях используется механическое управление: две круглые ручки, одна из которых является регулятором мощностью, другая задает время обработки пищи (таймер). Конечно, простота управления и низкая стоимость – это плюс, но такие модели устанавливают не посекундное, а поминутное воздействие. Разница в несколько минут значительна.

Микроволновки с кнопочным управлением – более современный вариант. Как правило, они оснащены дисплеем, на котором отображается время. Такие модели имеют возможность программирования того или иного режима. В самых «продвинутых» моделях предустановлено множество режимов: например, «разморозка», «курица-гриль», «картофель-фри», «тушение мяса» и прочие. Количество запрограммированных рецептов в разных моделях может отличаться.

Сенсорное управление – по сути, то же кнопочное, с той лишь разницей, что сами кнопки не видны – панель гладкая. Кроме удобства и современного дизайна положительным моментом использования сенсорных моделей является простота чистки. С другой стороны печи с сенсорным управлением продаются по гораздо большей цене, а их элементы часто перегорают из-за перепадов в сети.

Дополнительные функции

В некоторых моделях могут быть реализованы дополнительные режимы микроволновки:

Микроволновка с тостером

• Подача пара – способствует более быстрому приготовлению пищи, предотвращает пересушивание приготавливаемых продуктов.
• Проветривание рабочей камеры – позволяет удалить неприятные запахи из печи.
• Электронные весы – взвешивают продукты, загруженные в СВЧ-печь, что для некоторых хозяек очень полезно.
• Функция двойного излучения повышает производительность печи и способствует более равномерному прогреву.
• Тарелка Крисп – позволяет жарить продукты так же, как и на сковороде.

Тарелка Крисп

Обзор лучших моделей микроволновок ведущих производителей

Всем известны микроволновки с грилем, позволяющие получить блюда с аппетитной румяной корочкой. А вот компания LG пошла дальше, разработав линейку печей Black Solar Dom, использующих галогеновый нагреватель. Нагреватель излучает свет, который по своим характеристикам близок к солнечному излучению. За счет удачного тандема микроволн и света блюда готовятся намного быстрее: всего за 300 секунд такая печь может разогреться до температуры 320 °C! Все это позволяет готовить блюда в считаные секунды.

LG Black Solar Dom

Всем известно, что яйца варить в микроволновке запрещено. Но что делать, если очень хочется? Использовать модель Wavedom MC-8483NL, предложенную тем же южнокорейским производителем. В комплектации к этой модели идет особая тарелка с куполом. За счет специального купола волны не проникают под скорлупу. Конечно, яичница – не единственное блюдо, которое можно приготовить в этой печи. В помощь владельцам бытовой техники производители создали специальную программу «русский повар», в которую заложено 16 блюд русской кухни.

Микроволновая печь Daewoo

А любителям пиццы и домашних блинчиков стоит присмотреться к продукции компании Daewoo. Для разогрева замороженной пиццы или приготовления домашней выпечки конструкторы предусмотрели специальный отсек внизу. А еще в этих микроволновках можно одновременно готовить 2 блюда, что позволит сэкономить время. Еще одна особенность – поворотный стол вращается как вокруг своей оси, так и в горизонтальной плоскости, что обеспечивает более равномерный прогрев. В моделях с системой 3D Power в изделии используется не 2, а три нагревательных элемента. Они расположены сверху, снизу и в боковой части.

СВЧ-печь Шарп

Любители русской кухни часто делают выбор в пользу СВЧ-печи Sharp. В ней можно печь блины, варить и жарить картофель, окорочка. Для этого есть 2 гриля: вверху – кварцевый, внизу – инфракрасный. Количество программ зависит от конкретной модели, в некоторых устройствах их может быть целых 27.

Микроволновая печь компании Самсунг

Очень интересны и печи Самсунг с функцией «любимый рецепт». Эта программа понравится тем, кто готовит пищу по уникальному рецепту. Даже если рецептура приготовления предусматривает неоднократное изменение мощности, вы сможете заранее сделать нужные настройки и заниматься другими делами, не отвлекаясь и не контролируя процесс, что очень удобно.

Печь Hyundai

Не менее широкие возможности открывают перед кулинарами микроволновки Hyundai. Здесь можно встретить все современные функции: возможность использовать одновременно режим гриля и микроволны, усовершенствованная функция разморозки и т. д.

Как правильно пользоваться и ухаживать за микроволновкой

Используйте для СВЧ-печи правильную посуду

К посуде для микроволновой печи предъявляются особые требования. Она не должна иметь золотых ободков – такая краска содержит металл, который, в свою очередь, является проводником, из-за чего печь будет искрить. По этой же причине нельзя использовать металлическую посуду. Для приготовления пищи подходит стеклянная, фарфоровая, керамическая посуда. При этом для гриля и конвекции она должны быть еще и огнеупорной.

Уход за микроволновой печью

Уход за СВЧ-печью заключается в периодическом очищении наружных и внутренних поверхностей. После каждого приготовления пищи протирайте камеру мягкой влажной тряпкой, а затем сухой салфеткой. Крутящаяся тарелка моется в теплой воде. Ее, прежде чем поставить на место, нужно тщательно протереть сухой тряпкой. Не включайте грязную печь. Это может привести к прогоранию слюдяной пластины.

Помните о том, что мыть микроволновку можно не всеми веществами. Используйте только те, которые предназначены для СВЧ или, в крайнем случае, жидкость для мытья посуды. Чистить печь можно лишь при отключенной сети. Не используйте щетки. Если нужно удалить присохшие остатки, поступите следующим образом: поставьте в центре рабочего столика чашку с водой и нагревайте ее на невысокой мощности 10–15 минут. В воду можно добавить немного лимонной кислоты. Это поможет избавиться от неприятных запахов в камере.

Микроволновые печи | Как они работают?

Микроволновые печи | Как они работают? — Объясни это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 31 августа 2020 г.

Как любили наши предки микроволновые печи! Вместо того, чтобы часами сидеть у дымных дров, варить тушеное мясо буйвола для своих Друзья каменного века, они могли бы просто выбросить все в микроволновая печь, нажал несколько кнопок и уже через минуту или два.Конечно, у них не было электричества, которое могло быть что-то вроде проблемы…

Когда в 1970-х годах стали популярны микроволновые печи, они домашнее удобство на новый уровень. Обычная духовка разогревает пищу очень медленно снаружи внутрь, но в микроволновой печи используются крошечные, мощные радиоволны для приготовления еды более равномерно (грубо говоря, мы иногда говорим, что он готовится «изнутри» — хотя это не совсем правильно). Вот почему микроволновая печь может приготовить мясо примерно в шесть раз быстрее, чем обычная духовка.Микроволновые печи также экономят электроэнергию, потому что вы можете готовить сразу, не дожидаясь, пока духовка сначала нагреется до высокой температуры. Давай ближе посмотрите как они работают!

Что готовится?

Микроволновые печи такие быстрые и эффективные, потому что они отводят тепловую энергию непосредственно к молекулам (крошечным частицам) внутри пищи. Микроволны нагревают пищу, как солнце нагревает ваше лицо — излучением.

Фото: «Варочная камера» типичной микроволновой печи.Этот прочный металлический ящик предотвращает утечку вредных микроволн. Микроволны генерируются устройством, называемым магнетрон, который находится за перфорированной металлической сеткой на правая сторона (сразу за лампой, которая освещает духовку внутри). Если вы посмотрите через сетку, вы можете просто увидеть горизонтальное охлаждение плавники на магнетроне (которые выглядят как стопка параллельных горизонтальных металлические пластины). Обратите внимание также на поворотный столик, который вращает пищу, чтобы микроволны готовили ее. это равномерно. Задняя часть двери покрыта защитным металлом. марлю, чтобы не допустить утечки микроволн.

Микроволновая печь очень похожа на электромагнитные волны, которые пронизывают воздух от Теле- и радиопередатчики. Это невидимый восходящий и нисходящий паттерн электричества. и магнетизм, несущийся в воздухе со скоростью света (300 000 км или 186000 миль в секунду). Хотя радиоволны действительно могут быть очень длинными (некоторые измеряют десятки километров или миль между одним гребнем волны и другим), они также могут быть крошечными: микроволны фактически являются самыми короткими радиоволнами, а микроволны, которые готовят пищу в вашей духовке, имеют длину всего 12 см (примерно 5 дюймов). (Подробнее об электромагнитных волнах читайте в нашей статье. по электромагнитному спектру.)

Несмотря на небольшой размер, микроволновые печи переносят огромное количество энергия. Одним из недостатков микроволн является то, что они могут повредить живые клетки и ткань. Вот почему микроволновые печи могут быть вредными для людей — и почему микроволновые печи окружены прочными металлическими ящиками, не дающими волнам уйти. В нормальном режиме работы микроволновые печи совершенно безопасны. Несмотря на это, микроволновые печи могут быть очень опасными, так что никогда не обманывайте вокруг с микроволновой печью.Микроволны также используются в мобильных телефонах (мобильных телефонах), где они передают ваш голос взад и вперед по воздуху, а также в радарах.

Как микроволновая печь готовит пищу?

Как микроволновая печь превращает электричество в тепло? Нравится!

1. Внутри прочного металлического ящика находится микроволновый генератор, называемый магнетроном. Когда ты начинаешь во время приготовления пищи магнетрон забирает электричество из розетки и преобразует его в мощные радиоволны диаметром 12 см (4,7 дюйма).
2. Магнетрон направляет эти волны в отделение для пищевых продуктов через канал, называемый волной. руководство.
3. Еда стоит на вращающемся подносе и медленно вращается, поэтому микроволны готовят ее равномерно.
4. Микроволны отражаются от отражающих металлических стенок отделения для пищевых продуктов, точно так же, как свет отражается от зеркала. Когда микроволны достигают самой пищи, они не просто отскакивают. Просто как радиоволны могут проходить сквозь стены вашего дома, так микроволны проникают внутрь пищи.Путешествуя по нему, они заставить молекулы внутри него вибрировать быстрее.
5. Вибрирующие молекулы обладают теплом, поэтому чем быстрее молекулы вибрируют, тем горячее. еда становится. Таким образом микроволны передают свою энергию молекулы в пище, быстро нагревая ее.

Готовят ли микроволны изнутри?

В обычной духовке тепло должно исходить от электрических нагревательных элементов. (или газовые горелки), расположенные снизу и по бокам плиты, в еду, которая готовится в основном проводимость снаружи внутрь — от внешних слоев к внутренним.Вот почему пирог, приготовленный в обычной духовке, можно обжечь по краям и вовсе не приготовить в середине. Иногда говорят, что микроволновые печи готовят еду «изнутри», что немного похоже на блеск. и не совсем правильно. Когда люди говорят это, на самом деле они имеют в виду, что микроволны одновременно возбуждают молекулы прямо через пищу, поэтому обычно готовить быстрее и равномернее, чем в противном случае.

Изображение: Микроволны (оранжевые) готовят пищу в основном за счет «вибрации» молекул воды (красных и синих). внутри него.

То, как еда готовится в микроволновой печи, во многом зависит от того, из чего она сделана. Микроволны сильнее возбуждают жидкости в пище, поэтому что-то вроде фруктового пирога (с более высоким содержанием жидкости в центре) действительно будет готовиться изнутри наружу, потому что внутри больше всего воды. С яблоком, приготовленным в микроволновке, нужно быть очень осторожным. пирог, потому что внутренняя часть может быть горячей, а внешняя корочка едва даже теплая. Что касается других продуктов, в которых содержание воды распределено более равномерно, вы, вероятно, обнаружите, что они готовятся снаружи, как в обычной духовке.Поскольку микроволны работают за счет подпитки молекул воды, они также сушат пищу в большей степени, чем обычные печи.

Другой важный фактор — это размер и форма того, что вы готовите. Микроволны не проникают больше, чем на сантиметр или два (возможно, на дюйм или около того) в еду. Подобно пловцам, ныряющим в воду, они теряют энергию с того момента, как входят в еду, и после этого первого сантиметра или около того у них не остается достаточно энергии, чтобы проникнуть еще глубже. Если вы готовите что-нибудь большое (например, кусок мяса в большой микроволновой печи), только внешний слой «кожицы» будет приготовлен самими волнами; интерьер будет готовиться снаружи внутри кондуктом.К счастью, большинство вещей, которые люди готовят в небольших микроволновых печах, не намного больше пары сантиметров в диаметре (подумайте о мясном или фруктовом пироге, пригодном для использования в микроволновой печи). К сожалению, поскольку еда внутри и снаружи готовится по-разному и с разной скоростью, легко получить что-то приготовленное снаружи и сырое посередине. или пережаренный снаружи и приготовленный прямо в середине. Как и любой другой метод приготовления, микроволновая печь имеет свои недостатки и требует некоторого привыкания.

Вы заметите, что для ужинов, пригодных для использования в микроволновой печи, указано «время приготовления», равное такому количеству минут, за которым следует «время выдержки». часто это так же долго (когда вы оставляете приготовленную пищу в покое перед тем, как ее съесть). В этот период еда эффективно продолжает готовку: более горячие части блюда передают тепло путем теплопроводности более холодным частям, мы надеемся обеспечить единообразное приготовление пищи повсюду.

То, как микроволновые печи распределяют свои микроволновые печи, также позволяет готовить блюда необычным образом, например Зло Безумный Ученые лаборатории выяснили это, когда попытались приготовить индийские закуски в различных микроволновых печах.

Рекламные ссылки

Кто изобрел микроволновую печь?

Как и многие великие изобретения, микроволновые печи появились случайно. открытие. Еще в 1950-х годах американский инженер-электрик Перси Спенсер (1894–1970) проводил эксперименты с магнетроном в производственной компании Raytheon, где он работал. В то время Основное применение магнетронов было в радарах: способ использования радиоволн для помощи самолеты и корабли ориентируются в плохую погоду или темноту.

Artwork: Один из оригинальных патентных чертежей Перси Спенсера для микроволновой печи. печь. Я раскрасил его здесь, чтобы вы могли видеть его более четко и понять, насколько он похож на микроволновую печь, которую я описано выше. Слева (красный) у нас есть входящая электрическая мощность. Это заставляет пару магнетронов (синий) генерировать микроволны, которые направляются по линиям передачи (желтый) и волновод (оранжевый) к кулинарии. отсек (зеленый). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Однажды у Перси Спенсера была плитка шоколада. карман при включении магнетрона. К его удивлению, в баре быстро плавится из-за тепла, выделяемого магнетроном. Это дало ему пришла в голову идея, что магнетрон можно использовать для приготовления пищи. После успешно приготовив попкорн, он понял, что может развить микроволновая печь для приготовления любых блюд. Он получил ряд патентов на эта идея в начале 1950-х годов, в том числе идея для приготовления кофе в микроволновой печи пивовар (патент США 2,601,067, выдан 17 июня 1952 г.) и тот, который я проиллюстрировал здесь (патент США 2,495,429 «Метод обработки пищевых продуктов» 24 января 1950 г.), где показаны основные принципы работы микроволновой печи.В этом патенте вы можете найти собственное лаконичное резюме Спенсера о том, как работает его изобретение:

«… используя длины волн, попадающие в микроволновую область электромагнитного спектра … Таким образом, длина волны энергии становится сопоставимой со средним размером готового продукта, и в результате тепло, выделяемое в продуктах питания, становится интенсивным, расходуемая энергия становится равной. минимум, и весь процесс станет эффективным и коммерчески осуществимым ».

Раннее оборудование Спенсера было относительно примитивным по сравнению с современными чистыми микроволнами — его первая духовка была примерно 1.5 метров в высоту! С тех пор микроволновые печи стали намного компактнее, и миллионы их были проданы по всему миру.

Легко назвать изобретение Спенсера «простой» счастливой случайностью, но это было еще не все: для этого нужно правильный вид изобретательного ума, чтобы ухватиться за открытие и сделать из него что-нибудь. Как читательский Журнал дайджест позже Сообщается, что Спенсер «продемонстрировал, что ничто не выходит за пределы досягаемости человека, который хочет знать, что происходит, и который чувствует ответственность за то, что что-то с этим делает.»130 патентов, выданных ему при жизни, свидетельствуют об этом, и его изобретательским способностям претворять научные идеи в жизнь.

Насколько эффективны микроволновые печи?

Вы можете ожидать, что микроволновая печь будет намного более эффективной, чем другие способы приготовления пищи: другими словами, вы ожидаете, что больше энергии, поступающей от кабеля питания, будет преобразовано в тепло в вашей пище и меньше будет потрачено впустую другими способами. Вообще говоря, это правильно: готовить в микроволновой печи дешевле и быстрее, чем готовить в обычной печи. духовку, потому что вам не нужно нагревать саму духовку, прежде чем вы сможете готовить.

?

Но это еще не все. Если вы хотите разогреть только небольшое количество еды (или чашку горячей воды), используйте микроволновую печь. духовка — не лучший вариант использования. Когда вы что-то готовите в микроволновой печи, вы не только вкладываете энергию в пищу, но и заряжаете ее. электродвигатель, который вращает относительно тяжелый стеклянный поворотный стол. Хотя вам не нужно нагревать отделение для продуктов, чтобы духовка готовила, микроволновая печь на самом деле достаточно теплый после того, как он был включен некоторое время, поэтому есть некоторые тепловые потери.Магнетрон не очень эффективен при преобразовании электричество в микроволновые печи: станет горячим. И вам также нужно запитать электронную схему, дисплей таймера и, возможно, охлаждающий вентилятор. В совокупности все это делает микроволновую печь менее эффективной, чем она могла бы быть.

Насколько менее эффективен? Физик Том Мерфи недавно сравнил энергоэффективность различных методов кипячения воды и обнаружил (что, возможно, удивительно), что они были эффективны только около 40 процентов, что примерно вдвое меньше. как с помощью электрического чайника.

Безопасны ли микроволновые печи?

Вы беспокоитесь о том, что стоите слишком близко к микроволновой печи, когда она гудит, жужжит и издает замороженный блок в дымящийся вкусный обед? Не надо! Полости для приготовления пищи в микроволновых печах представляют собой герметичные металлические контейнеры: обычно используйте микроволновую печь, и волны не могут просочиться наружу. Если вы внимательно посмотрите на внутреннюю часть стеклянной двери, вы обнаружите, что к ее задней части приклеена металлическая сетка; те отверстия, которые вы видите в нем, слишком малы, чтобы пропускать через них микроволны.Еще одна функция безопасности (называемая блокировкой) сохраняет вас в целости и сохранности: если вы попытаетесь открыть дверь, магнетрон немедленно перестанет гудеть; большинство микроволн фактически имеют две независимые блокировки на случай отказа одной из них. Конечно, все же стоит принимать меры предосторожности. Вы не хотите, чтобы микроволны выходили из вашей духовки, поэтому, если дверца не закрывается должным образом (возможно, потому, что она забита пролитой пищей), если сетка на задней стороне стекла начала ржаветь и отслаиваться, если блокировки не работают, или машина дает вам повод думать, что она протекает, немедленно отремонтируйте или замените ее.

Фото: микроволновая печь имеет на внутренней стороне дверцы защитную металлическую решетку. Вы можете заглянуть в духовку, когда дверь закрыта, потому что свет может проникать через отверстия в марле. Однако микроволны намного больше, чем световые волны, поэтому они слишком велики, чтобы пройти через отверстия и оставаться надежно «запертыми» внутри.

Даже если ваша микроволновая печь «протекает», это вряд ли причинит вам вред. Хотя микроволновые печи могут производить внутри очень большую мощность (до 1000 Вт в типичной большой духовке), по мере удаления от них мощность падает очень быстро.Вне кухонной камеры и на некотором расстоянии даже излучающая микроволновая печь будет производить лишь крошечное количество электромагнитного излучения — меньше, чем вы бы получили от мобильного телефона. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, на расстоянии около 5 см (2 дюйма) мощность утечки микроволновой печи составляет около 5 милливатт на квадратный сантиметр, что «намного ниже уровня, который, как известно, наносит вред людям», в то время как на расстоянии около 50 см (20 дюймов) это снова примерно на 1 процент больше. Даже стоя в непосредственной близости от протекающей микроволновки, вам придется подвергаться гораздо более высокому уровню радиации гораздо дольше, чтобы возник реальный риск для вашего здоровья.Всемирная организация здравоохранения обнадеживает по этому поводу: «тепловое повреждение может возникнуть только в результате длительного воздействия очень высоких уровней мощности, намного превышающих те, которые измеряются вокруг микроволновых печей». Другими словами, просто слишком мало энергии, чтобы нагреть ткани вашего тела настолько, чтобы нанести ущерб.

И если вы когда-нибудь задумывались, почему вы не можете приготовить обед с помощью мобильного телефона (который, как вы помните, использует волны аналогичного размера), объяснение точно такое же: недостаточно энергии. Даже если вы поставите свой мобильный телефон прямо на замороженный обед, он не будет выделять достаточно энергии для выработки тепла, необходимого для приготовления пищи, независимо от того, как долго вы его там оставляете.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

• Что Эйнштейн сказал своему повару Роберт Вулке, Нортон, 2002. Это остроумное и очень удобочитаемое введение в кухню (в основном химию) включает длинный раздел о различных аспектах приготовления в микроволновой печи («Глава 8: Эти загадочные микроволновые печи»). Он также охватывает науку, лежащую в основе многих других тем, связанных с едой.

Статьи

• Факты о микроволновых печах Джона Р.Free, Popular Science, февраль 1973 г. Это может быть старая статья, но это отличное введение в микроволновые печи — и насколько революционными они были, когда впервые появились.

Здоровье и безопасность

Эти официальные источники должны убедить вас, что микроволновые печи действительно безопасны:

Патенты

Если вы более технически подкованы, возможно, вам стоит прочитать патенты Перси Спенсера. Их довольно много — и вот трое, чтобы начать вас:

• Патент США 2 495 429: Способ обработки пищевых продуктов Перси Спенсера, выдан 24 января 1950 г.Оригинальный патент Спенсера на микроволновую печь, проиллюстрированный выше.
• Патент США 2 601 067: Варка кофе Перси Спенсером, выданный 17 июня 1952 года. Микроволновая печь, которая может варить кофе!
• Патент США 2408 235: Высокоэффективный магнетрон Перси Спенсера, 24 сентября 1946 г. Типичный резонаторный магнетрон военного времени.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2020) Микроволновые печи. Получено с https://www.explainthatstuff.com/microwaveovens.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Микроволновые печи | Как они работают?

Микроволновые печи | Как они работают? — Объясни это Рекламное объявление

Криса Вудфорда. Последнее изменение: 31 августа 2020 г.

Как любили наши предки микроволновые печи! Вместо того, чтобы часами сидеть у дымных дров, варить тушеное мясо буйвола для своих Друзья каменного века, они могли бы просто выбросить все в микроволновая печь, нажал несколько кнопок и уже через минуту или два.Конечно, у них не было электричества, которое могло быть что-то вроде проблемы…

Когда в 1970-х годах стали популярны микроволновые печи, они домашнее удобство на новый уровень. Обычная духовка разогревает пищу очень медленно снаружи внутрь, но в микроволновой печи используются крошечные, мощные радиоволны для приготовления еды более равномерно (грубо говоря, мы иногда говорим, что он готовится «изнутри» — хотя это не совсем правильно). Вот почему микроволновая печь может приготовить мясо примерно в шесть раз быстрее, чем обычная духовка.Микроволновые печи также экономят электроэнергию, потому что вы можете готовить сразу, не дожидаясь, пока духовка сначала нагреется до высокой температуры. Давай ближе посмотрите как они работают!

Что готовится?

Микроволновые печи такие быстрые и эффективные, потому что они отводят тепловую энергию непосредственно к молекулам (крошечным частицам) внутри пищи. Микроволны нагревают пищу, как солнце нагревает ваше лицо — излучением.

Фото: «Варочная камера» типичной микроволновой печи.Этот прочный металлический ящик предотвращает утечку вредных микроволн. Микроволны генерируются устройством, называемым магнетрон, который находится за перфорированной металлической сеткой на правая сторона (сразу за лампой, которая освещает духовку внутри). Если вы посмотрите через сетку, вы можете просто увидеть горизонтальное охлаждение плавники на магнетроне (которые выглядят как стопка параллельных горизонтальных металлические пластины). Обратите внимание также на поворотный столик, который вращает пищу, чтобы микроволны готовили ее. это равномерно. Задняя часть двери покрыта защитным металлом. марлю, чтобы не допустить утечки микроволн.

Микроволновая печь очень похожа на электромагнитные волны, которые пронизывают воздух от Теле- и радиопередатчики. Это невидимый восходящий и нисходящий паттерн электричества. и магнетизм, несущийся в воздухе со скоростью света (300 000 км или 186000 миль в секунду). Хотя радиоволны действительно могут быть очень длинными (некоторые измеряют десятки километров или миль между одним гребнем волны и другим), они также могут быть крошечными: микроволны фактически являются самыми короткими радиоволнами, а микроволны, которые готовят пищу в вашей духовке, имеют длину всего 12 см (примерно 5 дюймов).(Подробнее об электромагнитных волнах читайте в нашей статье. по электромагнитному спектру.)

Несмотря на небольшой размер, микроволновые печи переносят огромное количество энергия. Одним из недостатков микроволн является то, что они могут повредить живые клетки и ткань. Вот почему микроволновые печи могут быть вредными для людей — и почему микроволновые печи окружены прочными металлическими ящиками, не дающими волнам уйти. В нормальном режиме работы микроволновые печи совершенно безопасны. Несмотря на это, микроволновые печи могут быть очень опасными, так что никогда не обманывайте вокруг с микроволновой печью.Микроволны также используются в мобильных телефонах (мобильных телефонах), где они передают ваш голос взад и вперед по воздуху, а также в радарах.

Как микроволновая печь готовит пищу?

Как микроволновая печь превращает электричество в тепло? Нравится!

1. Внутри прочного металлического ящика находится микроволновый генератор, называемый магнетроном. Когда ты начинаешь во время приготовления пищи магнетрон забирает электричество из розетки и преобразует его в мощные радиоволны диаметром 12 см (4,7 дюйма).
2. Магнетрон направляет эти волны в отделение для пищевых продуктов через канал, называемый волной. руководство.
3. Еда стоит на вращающемся подносе и медленно вращается, поэтому микроволны готовят ее равномерно.
4. Микроволны отражаются от отражающих металлических стенок отделения для пищевых продуктов, точно так же, как свет отражается от зеркала. Когда микроволны достигают самой пищи, они не просто отскакивают. Просто как радиоволны могут проходить сквозь стены вашего дома, так микроволны проникают внутрь пищи.Путешествуя по нему, они заставить молекулы внутри него вибрировать быстрее.
5. Вибрирующие молекулы обладают теплом, поэтому чем быстрее молекулы вибрируют, тем горячее. еда становится. Таким образом микроволны передают свою энергию молекулы в пище, быстро нагревая ее.

Готовят ли микроволны изнутри?

В обычной духовке тепло должно исходить от электрических нагревательных элементов. (или газовые горелки), расположенные снизу и по бокам плиты, в еду, которая готовится в основном проводимость снаружи внутрь — от внешних слоев к внутренним.Вот почему пирог, приготовленный в обычной духовке, можно обжечь по краям и вовсе не приготовить в середине. Иногда говорят, что микроволновые печи готовят еду «изнутри», что немного похоже на блеск. и не совсем правильно. Когда люди говорят это, на самом деле они имеют в виду, что микроволны одновременно возбуждают молекулы прямо через пищу, поэтому обычно готовить быстрее и равномернее, чем в противном случае.

Изображение: Микроволны (оранжевые) готовят пищу в основном за счет «вибрации» молекул воды (красных и синих). внутри него.

То, как еда готовится в микроволновой печи, во многом зависит от того, из чего она сделана. Микроволны сильнее возбуждают жидкости в пище, поэтому что-то вроде фруктового пирога (с более высоким содержанием жидкости в центре) действительно будет готовиться изнутри наружу, потому что внутри больше всего воды. С яблоком, приготовленным в микроволновке, нужно быть очень осторожным. пирог, потому что внутренняя часть может быть горячей, а внешняя корочка едва даже теплая. Что касается других продуктов, в которых содержание воды распределено более равномерно, вы, вероятно, обнаружите, что они готовятся снаружи, как в обычной духовке.Поскольку микроволны работают за счет подпитки молекул воды, они также сушат пищу в большей степени, чем обычные печи.

Другой важный фактор — это размер и форма того, что вы готовите. Микроволны не проникают больше, чем на сантиметр или два (возможно, на дюйм или около того) в еду. Подобно пловцам, ныряющим в воду, они теряют энергию с того момента, как входят в еду, и после этого первого сантиметра или около того у них не остается достаточно энергии, чтобы проникнуть еще глубже. Если вы готовите что-нибудь большое (например, кусок мяса в большой микроволновой печи), только внешний слой «кожицы» будет приготовлен самими волнами; интерьер будет готовиться снаружи внутри кондуктом.К счастью, большинство вещей, которые люди готовят в небольших микроволновых печах, не намного больше пары сантиметров в диаметре (подумайте о мясном или фруктовом пироге, пригодном для использования в микроволновой печи). К сожалению, поскольку еда внутри и снаружи готовится по-разному и с разной скоростью, легко получить что-то приготовленное снаружи и сырое посередине. или пережаренный снаружи и приготовленный прямо в середине. Как и любой другой метод приготовления, микроволновая печь имеет свои недостатки и требует некоторого привыкания.

Вы заметите, что для ужинов, пригодных для использования в микроволновой печи, указано «время приготовления», равное такому количеству минут, за которым следует «время выдержки». часто это так же долго (когда вы оставляете приготовленную пищу в покое перед тем, как ее съесть). В этот период еда эффективно продолжает готовку: более горячие части блюда передают тепло путем теплопроводности более холодным частям, мы надеемся обеспечить единообразное приготовление пищи повсюду.

То, как микроволновые печи распределяют свои микроволновые печи, также позволяет готовить блюда необычным образом, например Зло Безумный Ученые лаборатории выяснили это, когда попытались приготовить индийские закуски в различных микроволновых печах.

Рекламные ссылки

Кто изобрел микроволновую печь?

Как и многие великие изобретения, микроволновые печи появились случайно. открытие. Еще в 1950-х годах американский инженер-электрик Перси Спенсер (1894–1970) проводил эксперименты с магнетроном в производственной компании Raytheon, где он работал. В то время Основное применение магнетронов было в радарах: способ использования радиоволн для помощи самолеты и корабли ориентируются в плохую погоду или темноту.

Artwork: Один из оригинальных патентных чертежей Перси Спенсера для микроволновой печи. печь. Я раскрасил его здесь, чтобы вы могли видеть его более четко и понять, насколько он похож на микроволновую печь, которую я описано выше. Слева (красный) у нас есть входящая электрическая мощность. Это заставляет пару магнетронов (синий) генерировать микроволны, которые направляются по линиям передачи (желтый) и волновод (оранжевый) к кулинарии. отсек (зеленый). Изображение любезно предоставлено Управлением по патентам и товарным знакам США.

Однажды у Перси Спенсера была плитка шоколада. карман при включении магнетрона. К его удивлению, в баре быстро плавится из-за тепла, выделяемого магнетроном. Это дало ему пришла в голову идея, что магнетрон можно использовать для приготовления пищи. После успешно приготовив попкорн, он понял, что может развить микроволновая печь для приготовления любых блюд. Он получил ряд патентов на эта идея в начале 1950-х годов, в том числе идея для приготовления кофе в микроволновой печи пивовар (патент США 2,601,067, выдан 17 июня 1952 г.) и тот, который я проиллюстрировал здесь (патент США 2,495,429 «Метод обработки пищевых продуктов» 24 января 1950 г.), где показаны основные принципы работы микроволновой печи.В этом патенте вы можете найти собственное лаконичное резюме Спенсера о том, как работает его изобретение:

«… используя длины волн, попадающие в микроволновую область электромагнитного спектра … Таким образом, длина волны энергии становится сопоставимой со средним размером готового продукта, и в результате тепло, выделяемое в продуктах питания, становится интенсивным, расходуемая энергия становится равной. минимум, и весь процесс станет эффективным и коммерчески осуществимым ».

Раннее оборудование Спенсера было относительно примитивным по сравнению с современными чистыми микроволнами — его первая духовка была примерно 1.5 метров в высоту! С тех пор микроволновые печи стали намного компактнее, и миллионы их были проданы по всему миру.

Легко назвать изобретение Спенсера «простой» счастливой случайностью, но это было еще не все: для этого нужно правильный вид изобретательного ума, чтобы ухватиться за открытие и сделать из него что-нибудь. Как читательский Журнал дайджест позже Сообщается, что Спенсер «продемонстрировал, что ничто не выходит за пределы досягаемости человека, который хочет знать, что происходит, и который чувствует ответственность за то, что что-то с этим делает.»130 патентов, выданных ему при жизни, свидетельствуют об этом, и его изобретательским способностям претворять научные идеи в жизнь.

Насколько эффективны микроволновые печи?

Вы можете ожидать, что микроволновая печь будет намного более эффективной, чем другие способы приготовления пищи: другими словами, вы ожидаете, что больше энергии, поступающей от кабеля питания, будет преобразовано в тепло в вашей пище и меньше будет потрачено впустую другими способами. Вообще говоря, это правильно: готовить в микроволновой печи дешевле и быстрее, чем готовить в обычной печи. духовку, потому что вам не нужно нагревать саму духовку, прежде чем вы сможете готовить.

?

Но это еще не все. Если вы хотите разогреть только небольшое количество еды (или чашку горячей воды), используйте микроволновую печь. духовка — не лучший вариант использования. Когда вы что-то готовите в микроволновой печи, вы не только вкладываете энергию в пищу, но и заряжаете ее. электродвигатель, который вращает относительно тяжелый стеклянный поворотный стол. Хотя вам не нужно нагревать отделение для продуктов, чтобы духовка готовила, микроволновая печь на самом деле достаточно теплый после того, как он был включен некоторое время, поэтому есть некоторые тепловые потери.Магнетрон не очень эффективен при преобразовании электричество в микроволновые печи: станет горячим. И вам также нужно запитать электронную схему, дисплей таймера и, возможно, охлаждающий вентилятор. В совокупности все это делает микроволновую печь менее эффективной, чем она могла бы быть.

Насколько менее эффективен? Физик Том Мерфи недавно сравнил энергоэффективность различных методов кипячения воды и обнаружил (что, возможно, удивительно), что они были эффективны только около 40 процентов, что примерно вдвое меньше. как с помощью электрического чайника.

Безопасны ли микроволновые печи?

Вы беспокоитесь о том, что стоите слишком близко к микроволновой печи, когда она гудит, жужжит и издает замороженный блок в дымящийся вкусный обед? Не надо! Полости для приготовления пищи в микроволновых печах представляют собой герметичные металлические контейнеры: обычно используйте микроволновую печь, и волны не могут просочиться наружу. Если вы внимательно посмотрите на внутреннюю часть стеклянной двери, вы обнаружите, что к ее задней части приклеена металлическая сетка; те отверстия, которые вы видите в нем, слишком малы, чтобы пропускать через них микроволны.Еще одна функция безопасности (называемая блокировкой) сохраняет вас в целости и сохранности: если вы попытаетесь открыть дверь, магнетрон немедленно перестанет гудеть; большинство микроволн фактически имеют две независимые блокировки на случай отказа одной из них. Конечно, все же стоит принимать меры предосторожности. Вы не хотите, чтобы микроволны выходили из вашей духовки, поэтому, если дверца не закрывается должным образом (возможно, потому, что она забита пролитой пищей), если сетка на задней стороне стекла начала ржаветь и отслаиваться, если блокировки не работают, или машина дает вам повод думать, что она протекает, немедленно отремонтируйте или замените ее.

Фото: микроволновая печь имеет на внутренней стороне дверцы защитную металлическую решетку. Вы можете заглянуть в духовку, когда дверь закрыта, потому что свет может проникать через отверстия в марле. Однако микроволны намного больше, чем световые волны, поэтому они слишком велики, чтобы пройти через отверстия и оставаться надежно «запертыми» внутри.

Даже если ваша микроволновая печь «протекает», это вряд ли причинит вам вред. Хотя микроволновые печи могут производить внутри очень большую мощность (до 1000 Вт в типичной большой духовке), по мере удаления от них мощность падает очень быстро.Вне кухонной камеры и на некотором расстоянии даже излучающая микроволновая печь будет производить лишь крошечное количество электромагнитного излучения — меньше, чем вы бы получили от мобильного телефона. По данным Управления по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США, на расстоянии около 5 см (2 дюйма) мощность утечки микроволновой печи составляет около 5 милливатт на квадратный сантиметр, что «намного ниже уровня, который, как известно, наносит вред людям», в то время как на расстоянии около 50 см (20 дюймов) это снова примерно на 1 процент больше. Даже стоя в непосредственной близости от протекающей микроволновки, вам придется подвергаться гораздо более высокому уровню радиации гораздо дольше, чтобы возник реальный риск для вашего здоровья.Всемирная организация здравоохранения обнадеживает по этому поводу: «тепловое повреждение может возникнуть только в результате длительного воздействия очень высоких уровней мощности, намного превышающих те, которые измеряются вокруг микроволновых печей». Другими словами, просто слишком мало энергии, чтобы нагреть ткани вашего тела настолько, чтобы нанести ущерб.

И если вы когда-нибудь задумывались, почему вы не можете приготовить обед с помощью мобильного телефона (который, как вы помните, использует волны аналогичного размера), объяснение точно такое же: недостаточно энергии. Даже если вы поставите свой мобильный телефон прямо на замороженный обед, он не будет выделять достаточно энергии для выработки тепла, необходимого для приготовления пищи, независимо от того, как долго вы его там оставляете.

Рекламные ссылки

Узнать больше

На этом сайте

Книги

• Что Эйнштейн сказал своему повару Роберт Вулке, Нортон, 2002. Это остроумное и очень удобочитаемое введение в кухню (в основном химию) включает длинный раздел о различных аспектах приготовления в микроволновой печи («Глава 8: Эти загадочные микроволновые печи»). Он также охватывает науку, лежащую в основе многих других тем, связанных с едой.

Статьи

• Факты о микроволновых печах Джона Р.Free, Popular Science, февраль 1973 г. Это может быть старая статья, но это отличное введение в микроволновые печи — и насколько революционными они были, когда впервые появились.

Здоровье и безопасность

Эти официальные источники должны убедить вас, что микроволновые печи действительно безопасны:

Патенты

Если вы более технически подкованы, возможно, вам стоит прочитать патенты Перси Спенсера. Их довольно много — и вот трое, чтобы начать вас:

• Патент США 2 495 429: Способ обработки пищевых продуктов Перси Спенсера, выдан 24 января 1950 г.Оригинальный патент Спенсера на микроволновую печь, проиллюстрированный выше.
• Патент США 2 601 067: Варка кофе Перси Спенсером, выданный 17 июня 1952 года. Микроволновая печь, которая может варить кофе!
• Патент США 2408 235: Высокоэффективный магнетрон Перси Спенсера, 24 сентября 1946 г. Типичный резонаторный магнетрон военного времени.

Пожалуйста, НЕ копируйте наши статьи в блоги и другие сайты

статей с этого сайта зарегистрированы в Бюро регистрации авторских прав США. Копирование или иное использование зарегистрированных работ без разрешения, удаление этого или других уведомлений об авторских правах и / или нарушение смежных прав может привести к серьезным гражданским или уголовным санкциям.

Авторские права на текст © Chris Woodford 2006, 2020. Все права защищены. Полное уведомление об авторских правах и условиях использования.

Следуйте за нами

Сохранить или поделиться этой страницей

Нажмите CTRL + D, чтобы добавить эту страницу в закладки на будущее, или расскажите об этом своим друзьям с помощью:

Цитируйте эту страницу

Вудфорд, Крис. (2006/2020) Микроволновые печи. Получено с https://www.explainthatstuff.com/microwaveovens.html. [Доступ (укажите дату здесь)]

Подробнее на нашем сайте…

Кто изобрел микроволновую печь?

Микроволновая печь — это кухонный прибор, который есть почти в каждом доме в США, по данным Бюро статистики труда США, в 90 процентах домохозяйств они есть. Одним нажатием пары кнопок это повсеместное устройство может вскипятить воду, разогреть остатки, приготовить попкорн или разморозить замороженное мясо за считанные минуты.

Микроволновая печь была изобретена в конце Второй мировой войны. Однако им потребовалось время, чтобы это понять.Сначала они были слишком большими и дорогими, и люди не доверяли им из-за радиации, которую они использовали. В конце концов, технологии улучшились, и опасения исчезли. К 2000-м годам американцы назвали микроволновую печь технологией № 1, которая облегчила им жизнь, по словам Дж. Карлтона Галлава, автора «Полного руководства по обслуживанию микроволновых печей».

И все это из-за счастливой случайности с растопленным шоколадом.

Случайное изобретение

Перси ЛеБарон Спенсер был инженером-самоучкой, который так и не закончил гимназию, согласно данным Юго-западного музея инженерии, связи и вычислений.Находясь в Raytheon Corp., он работал над магнетронами — электронными лампами, которые производят микроволновое излучение и используются в радиолокационных системах. В 1941 году он разработал более эффективный способ их производства. Его инновация позволила увеличить производство с 17 до более 2600 единиц в день.

Спенсер проверял магнетрон, когда заметил, что плитка шоколада в его кармане расплавилась, согласно истории компании Raytheon. Заинтригованный, Спенсер проверил другие продукты, включая ядра попкорна, и заметил, что все они лопаются.Он поднес яйцо к магнетрону и наблюдал, как оно начало трястись, а затем взорваться. По словам Галлавы, Спенсер понял, что продукты подверглись воздействию микроволновой энергии низкой плотности. Затем он построил металлический ящик и подал в него микроволновую энергию. Энергия попала в ящик, но не могла выйти — микроволны не проходят через металл. Спенсер обнаружил, что микроволновые печи могут готовить пищу быстрее, чем обычные печи, использующие тепло. Он подал заявку на патент в 1945 году (Спенсер получил 150 патентов за свою карьеру, согласно Национальному залу славы изобретателей.Он умер в 1970 году.)

Первая коммерческая микроволновая печь была испытана в одном из ресторанов Бостона в 1947 году. Позже в том же году Raytheon представила Radarange 1161. Она имела высоту 5,5 футов (1,7 метра) и весила 750 фунтов. (340 кг) и стоила 5000 долларов, по словам Галлавы. Его пришлось подключить к водопроводу, потому что магнетрон имел водяное охлаждение. Потребовалось несколько лет, чтобы общественность преодолела свое первоначальное сопротивление, но по мере совершенствования технологий популярность микроволновых печей росла, особенно в пищевой промышленности.В ресторанах можно хранить готовые блюда в холодильнике и нагревать их, чтобы уменьшить количество отходов. Другие предприятия пищевой промышленности использовали микроволновые печи для обжаривания кофейных зерен и арахиса, размораживания и предварительной обработки мяса и даже очистки устриц.

В других отраслях промышленности также нашли применение микроволновое нагревание. По словам Галлавы, микроволновые печи также используются для сушки пробки, керамики, бумаги, кожи, табака, текстиля, карандашей, цветов, мокрых книг и спичечных головок.

Tappan, производитель бытовой техники, представил первые микроволновые печи для домашнего использования в 1955 году, но, по словам Галлавы, из-за их большого размера — размером с плиту — и высокой стоимости — 1295 долларов — было продано немного.Компания Raytheon приобрела компанию Amana Refrigeration в 1965 году, а два года спустя была представлена ​​модель Amana Radarange, которую можно было разместить на кухонной столешнице. Это стоило чуть меньше 500 долларов.

Вскоре микроволновые печи стали более популярными, чем даже посудомоечные машины, из-за уменьшения размеров и стоимости. По словам Галлавы, в 1975 году только 4% домов в США имели микроволновые печи; в 1976 году это число подскочило до 14 процентов. По данным Статистического управления труда, сегодня около 90 процентов домашних хозяйств в США имеют микроволновые печи.

Как работает микроволновка?

Микроволновые печи используют радиоволны определенной частоты — 2450 мегагерц с мощностью от 500 до 1100 Вт, по данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ). Пища, хранящаяся в микроволновой печи, бомбардируется микроволнами со всех сторон. Молекулы воды в пище поглощают микроволны, и возникающие в результате вибрации выделяют тепло и готовят пищу. Микроволны проходят через пластик, стекло и керамику, но не через металлы, поэтому, согласно SciTech, не рекомендуется использовать металлические контейнеры или посуду в микроволновой печи.

Магнетрон генерирует микроволны. Согласно EngineerGuy, магнетрон — это два постоянных магнита по обе стороны от вакуумной трубки. Согласно Tech-Faq, микроволновое излучение создается потоком электронов, создающим магнитные и электрические поля. Микроволны направляются в камеру духового шкафа для нагрева и приготовления пищи.

Безопасность микроволн

С самого начала разработки микроволновые печи получили плохую репутацию из-за использования микроволнового излучения.По данным Всемирной организации здравоохранения (ВОЗ), микроволновые печи безопасны при правильном использовании и поддержании в хорошем состоянии. Хотя огромное количество микроволнового излучения может быть вредным, печи сконструированы таким образом, чтобы излучение оставалось внутри духовки, и оно присутствует только тогда, когда духовка включена, а дверца закрыта. Минимальное количество излучения, которое может просочиться, в первую очередь через стеклянную дверь, значительно ниже международных стандартов.

По данным ВОЗ, несколько стран и международные комитеты по стандартам установили предел выбросов продукта в 50 Вт на квадратный метр в любой точке на расстоянии 5 сантиметров от внешних поверхностей духовки.На практике микроволновое излучение существенно ниже этого предела. Кроме того, экспозиция быстро уменьшается с увеличением расстояния: человек, находящийся в 50 см от духовки, получает примерно одну сотую микроволнового излучения человека, находящегося на расстоянии 5 см.

Основная проблема для здоровья, когда дело доходит до использования микроволн, заключается в том, что в целом микроволны нагреваются неравномерно и могут привести к тому, что часть еды будет либо недоварена, либо очень горячая, поэтому необходима осторожность — а также несколько дополнительных минут — для тепла, чтобы уравновесить еду.Первичная травма в результате использования микроволновой печи — это ожог горячей пищей и жидкостями или частичками горячей пищи от взрывов пищевых продуктов, например яиц в скорлупе, при неравномерном приготовлении.

Пищевая ценность

Есть также опасения по поводу пищевой ценности продуктов, приготовленных в микроволновой печи. По данным ВОЗ, эти опасения основаны на заблуждениях. Пищевая ценность продуктов, приготовленных в микроволновой печи по сравнению с обычной духовкой, практически отсутствует, а приготовление пищи в микроволновой печи не делает ее радиоактивной.

В статье 1982 года, опубликованной в Critical Reviews in Food Science and Nutrition, были рассмотрены данные нескольких исследований о влиянии приготовления в микроволновой печи на питательную ценность влаги, белков, углеводов, липидов, минералов и витаминов. Авторы пришли к выводу, что между продуктами, приготовленными традиционными и микроволновыми методами, не существует значительных различий в питании.

В 2010 году группа исследователей из Мадридского университета Комплутенсе в Испании приготовила самые разные овощи, от артишоков до кабачков, используя самые разные методы — от варки до жарки и приготовления в микроволновой печи.Они измерили количество антиоксидантов, присутствующих до и после приготовления. Они обнаружили, что выпечка, приготовление на сковороде и микроволновая печь приводят к наименьшим потерям, в то время как кипячение и приготовление под давлением являются самыми тяжелыми для антиоксидантов. Жаркое было где-то посередине.

Будущее микроволновых печей

Согласно SciTech, многие современные микроволновые печи содержат датчики, которые автоматически останавливаются, когда еда завершена. Компания Samsung разработала микроволновую печь, которая предлагает множество способов приготовления.В дополнение к размораживанию мяса и разогреву остатков в духовке можно также жарить и запекать. Он также имеет цикл ферментации, который можно использовать для приготовления свежего теста и йогурта.

Микроволновая печь от NXP Semiconductors использует твердотельную радиочастотную энергию для приготовления пищи. Микроволновая печь контролирует, где, когда и сколько энергии передается непосредственно в пищу. По данным NXP, в результате улучшается консистенция, вкус и питательность. Твердотельное устройство позволяет контролировать большие количества энергии с высокой эффективностью и с обратной связью в реальном времени.

Другие компании, такие как Wayv, производят портативные твердотельные СВЧ-печи, которые можно заряжать от обычной розетки, в автомобиле или с помощью солнечных зарядных устройств. Эта конкретная модель, напоминающая термос, может использоваться в течение примерно 30 минут на одной зарядке для нагрева до 17 унций (0,5 литра) за раз.

Микроволновые печи также получают возможность подключаться к мобильным технологиям, таким как линейка интеллектуальной техники LG. Эти устройства могут быть включены удаленно из любого места с помощью смартфона или другого устройства.

Дополнительные ресурсы

Краткая история микроволновой печи

Новости об исследовании оптофонов быстро распространились среди слепых сообществ, а также среди ученых. Фурнье д’Альб превозносился в похвале, то есть до тех пор, пока он не получил записку от известного солиситора по имени Вашингтон Рейнджер. Рейнджер был слепым, и его критика была прямой: «Слепая проблема не в том, чтобы найти свет или окна, а в том, как заработать себе на жизнь».

Наказанный, Фурнье д’Альб вернулся к чертежной доске.На этот раз его целью было разработать машину, которая переводила бы текст из обычных книг и газет в звуки, которые пользователь мог бы интерпретировать как слова. Он понял, что каждая напечатанная буква имеет уникальное визуальное соотношение белого и черного на странице, и что это соотношение может быть воспринято светочувствительной ячейкой и преобразовано в серию соответствующих звуков. Изучая звуковой алфавит, пользователь сможет читать книгу, хотя и по одной букве за раз.

Fournier d’Albe продемонстрировал грубый прототип оптофона для чтения в сентябре 1913 года.В очередной раз его работы были встречены одобрительными отзывами в СМИ. Оптофон увлечет и расстроит его на всю оставшуюся жизнь. Хотя он никогда не имел коммерческого успеха, было бы неправильно называть его провалом или технологическим тупиком. Другие изобретатели продолжали адаптировать и совершенствовать технологию, а концепция автоматического сканирования текста помогла открыть дверь к оптическому распознаванию символов.

Фурнье д’Альбе родился в Лондоне в 1868 году, получил образование в Германии. Хотя сегодня о нем в значительной степени забыли, при жизни он добился известности и известности в ряде не связанных между собой областей, включая физические науки, спиритизм, лингвистику и панкельтское объединение.В статье 2017 года историк Ян Б. Стюарт отметил, что теория иерархической вселенной Фурнье д’Альбе позже повлияла на работу Бенуа Мандельброта о фракталах. Фурнье д’Альб также был пионером в зарождающейся области телевидения и первым, кто передал изображение по беспроводной сети — 600-точечную фотографию короля Георга V в День Империи в 1923 году, на отправку которой ушло 20 минут. Стюарт указывал, что Фурнье д’Альб, как представитель поколения конца века, не видел проблем в объединении своих разнообразных интересов через свои объятия социальных наук.Но больше всего он гордился своей работой с оптофоном.

Он пришел к своему изобретению окольным путем. В 1893 году, в возрасте 25 лет, Фурнье д’Альбе устроился на работу по написанию рефератов из книг для журнала «Электрик », а затем для журнала «Физическое общество » . Эта работа открыла ему мир передовых научных открытий и выдающихся мыслителей. При жизни он подружился с Х.Г. Уэллсом, У. Йейтс, химики Вильгельм Оствальд и Уильям Рамзи, физик Джордж Джонстон Стоуни, пионер телевидения А.А. Кэмпбелл-Суинтон и фокусник и спиритуалист Гарри Гудини.

В 1907 году Фурнье д’Альб решил сделать карьеру в области физики. Благодаря своим безупречным контактам он получил должность ассистента лектора в Университете Бирмингема под руководством известного физика Оливера Лоджа. Лодж рекомендовал Фурнье д’Альбе сосредоточить свои докторские исследования на селене.

Необычные фотоэлектрические свойства селена впервые были обнаружены в экспериментах в Telegraph Construction and Maintenance Co.в 1873 году, который показал, что сопротивление металла изменяется в зависимости от интенсивности падающего на него света. Сопротивление было самым высоким, когда образец был заключен в темную коробку. Снятие крышки коробки привело к скачку проводимости. Селен (названный в честь греческой богини луны Селены) вскоре стал известен как чудо-материал, и несколько изобретателей попытались его использовать. Наиболее известным является использование металла Александром Грэмом Беллом в своем фотофоне 1880 года, телекоммуникационном устройстве, в котором для передачи беспроводного сигнала использовался модулированный свет.

Эдмунд Фурнье д’Альб изобрел оптофон для чтения после того, как ему сказали, что основная проблема слепых людей — «как заработать себе на жизнь». The Picture Art Collection / Алами

Примерно в 1897 году польский офтальмолог Казимеж Нойшевский изобрел электрофтальм (от греческого «электрический глаз»), устройство, предназначенное для того, чтобы помочь слепым людям «слышать» свое окружение. Концептуально изобретение Нойшевского было удивительно похоже на исследовательский оптофон Фурнье д’Альба, появившийся позже.Учитывая его обширные исследования селена, Фурнье д’Альб почти наверняка знал об электрофтальме. Это может объяснить, почему он так хотел отказаться от исследовательского оптофона в пользу разработки оптофона для чтения.

Хотя Фурнье д’Альб превзошел во многих отношениях, он не был инженером. Итак, его оптофон для чтения, основанный на теории звука, потребовалось восемь лет и значительная поддержка, чтобы перейти от прототипа к продукту.

Оптофон для чтения работал, сканируя крошечные участки страницы за раз.Небольшой вращающийся диск, который вращался со скоростью 30 об / мин, разбил бы искусственный источник света на линию из пяти лучей, каждый с разной частотой. Когда лучи отражаются на селеновую ячейку, флуктуации интенсивности света будут отражаться изменениями проводимости селена. Чтобы преобразовать изменения проводимости в звуковой сигнал, Фурнье д’Альбе использовал телефонную трубку от S.G. Brown Ltd, которая могла обнаруживать колебания тока вплоть до миллионной ампера.

Ноты C, D, F, G и B представляют частоты пяти световых лучей и смешиваются для создания различных аккордов.Как рассказывал Фурнье д’Альб в статье для The Electrician (которую он цитировал в своей книге The Moon Element в 1924 году): «Два вертикальных штриха [букв] H и M создают хаос нот, средний штрих N дает падающую гамму, три горизонтальных штриха E дают аккорд, а изогнутые линии O и S дают характерные звуковые завитки ». Но некоторые буквы с похожими визуальными характеристиками, такие как строчные u и n, приводили к похожие звуковые паттерны, которые слушателю было трудно различить.

Фурнье д’Альбе назвал свою первую попытку «оптофоном с белым звуком», потому что он смог заставить селен реагировать только на белый цвет страницы, а не на черный цвет букв. Таким образом, бедному слушателю приходилось интерпретировать звуки. генерируется пространством вокруг каждой буквы . С такой системой, по оценке Фурнье д’Альба, потребуется около 8 часов, чтобы выучить слышимый алфавит, и от 10 до 20 уроков, чтобы различать основные слова.

Хотя оптофон так и не имел коммерческого успеха, было бы неправильно называть его провалом или технологическим тупиком.

Недостатки оптофона с белым звуком были в конечном итоге преодолены в 1918 году, когда шотландский производитель научных приборов Barr & Stroud предложил привести аппарат в порядок в рамках подготовки к его коммерческому внедрению. Добавление второй ячейки селена, называемой балансирующей ячейкой, позволило машине читать черный текст. [См. Врезку «Как оптофон переводил текст в тон».»] Телефонная трубка улавливала сигналы от обеих ячеек и измеряла разницу в электрическом выходе между ними. Белые сигналы нейтрализовали друг друга, так что усиливался только черный сигнал. В модернизированной машине использовались ноты G, E, D , и C, и ниже G. Это видео иллюстрирует тона, связанные со словом «Type».

Аппарат Barr & Stroud стал известен как оптофон с черным звуком. Другие модификации дизайна включали увеличительную линзу для чтения текста разного размера, а также нить червя, которая позволяла пользователю замедлять чтение с 5 секунд на строку до 5 минут.(Даже самый опытный читатель никогда не достигал максимальной скорости, о чем я немного расскажу.) В последнем усовершенствовании книга или газета оставались неподвижными на раме над механизмом чтения, а считывающая головка, или индикатор, поворачивалась на ось, чтобы прочитать строку. На оптофоне с белым звуком пользователю приходилось все время осторожно перемещать книгу — непростая задача для слепого.

После перезапуска оптофона в 1920 году энергичный Фурнье д’Альб провозгласил в письме от Nature : «Таким образом, можно с уверенностью сказать, что проблема открытия мировой литературы для слепых теперь определенно решена.»

И снова Fournier d’Albe переусердствовал. Безусловно, была потребность в таком инструменте, как оптофон, учитывая сотни тысяч военнослужащих Первой мировой войны, которые были ослеплены газом или снарядами. И все же это новаторское и потенциально изменяющая жизнь машина не смогла найти точку опоры на рынке. К тому времени, когда Фурнье д’Альб умер в 1933 году, было продано лишь небольшое количество оптофонов (возможно, всего дюжина).

Что можно объяснить коммерческий провал оптофона? Репутация Фурнье д’Альба могла усугубить проблему.Как и многие представители его поколения, он был ярым спиритуалистом. Нам легко высмеять это увлечение сеансами и желание установить связь с мертвыми, но мы должны помнить о научных открытиях той эпохи. Невидимый мир электромагнитных волн и открытие электронов разрывали свод научных правил.

На фотографии 1922 года Маргарет Хоган (вверху) использовала черный оптофон для чтения книги. Производитель инструментов Barr & Stroud разработал это более надежное устройство, которое непосредственно сканирует текст (а не белые пространства вокруг текста, как это было в предыдущей версии).Черный оптофон также позволял пользователю контролировать скорость сканирования и не требовал ручного перемещения текста. Bettmann / Getty Images; Коллекция Wellcome

На этом фоне не было большим скачком верить, что человеческая душа может каким-то образом храниться в невидимых энергетических силах. Действительно, многие намекали на эту связь, но Фурнье д’Альбе пошел дальше, опубликовав в 1908 году книгу, в которой обосновывалось существование «психомеров» или частиц души, которые, по его словам, находятся в человеческих клетках.Он даже назначил им вес: 50 миллиграммов. Его книга вызвала негативную реакцию истеблишмента. New York Times в резкой критике осудил Фурнье д’Альба как «тупого псевдоученого». Позже он смягчил свои взгляды на спиритизм, но некоторые в научном и политическом мейнстриме продолжали смотреть на него. со скептицизмом

Для успеха оптофона Фурнье д’Альб знал, что ему нужна поддержка Национального института слепых, влиятельной ассоциации, которая в Соединенном Королевстве действовала как неофициальный привратник для его целевой аудитории.СИБ возглавил волевой Артур Пирсон. Пирсон был знаменитым газетным магнатом в начале века, но, постепенно теряя зрение из-за глаукомы, он направил свою энергию на поддержку слепых. Пирсон вложил значительные средства в предоставление ресурсов Брайля по всей стране, поэтому новая машина, которая угрожала сделать Брайль устаревшим, никогда не получит его поддержки.

В апреле 1917 года NIB согласился направить делегацию в лабораторию Фурнье д’Альба для просмотра демонстрации оптофона.По словам изобретателя, все прошло без сучка и задоринки, и он использовал машину, чтобы точно прочитать случайный отрывок из ежедневной газеты со скоростью четыре слова в минуту. Но когда Пирсон и комитет опубликовали свое мнение в открытом письме в лондонскую газету Times несколько дней спустя, они не могли быть более резкими. Они пришли к выводу, что машина была не более чем интересной научной игрушкой — трудной для изучения и слишком медленной для практического использования. Пирсон завершил письмо, сказав Фурнье д’Альбе, что он должен оставить такие изобретения «тем, кто в глубине души заботится об интересах слепых».»

Отсутствие поддержки со стороны NIB усугублялась ценой на оптофон. В 1917 году оптофон с белым звуком был выставлен на продажу за 35 фунтов стерлингов (что эквивалентно примерно 3500 долларам США сегодня). Когда три года спустя был выпущен оптофон с черным звуком, он цена выросла втрое. Слишком дорого для среднего домохозяйства, это все еще было доступно медицинским учреждениям. Однако без поддержки СИБ это было бы маловероятно. По иронии судьбы Национальный институт слепых, наконец, был вынужден покупка одного оптофона с черным звуком в 1920 году после того, как король Георг V и королева Мария увидели его на выставке и оставили восторженный отзыв.Один из немногих оптофонов, которые, как известно, все еще существуют, находится в коллекции благотворительной организации Blind Veterans UK, которую основал человек, выступавший против этой технологии, — Артур Пирсон.

Одно из самых больших опасений рецензентов NIB по поводу оптофона было время, необходимое для достижения профессионального уровня. Они были правы. Фурнье д’Альб предполагал, что пользователь может выучить основы всего за 10-20 уроков, но был явно чрезмерно оптимистичен. Большинство людей, которые пробовали его использовать, могли читать лишь несколько слов в минуту — удручающе медленная скорость.

Одним из защитников машины был известный инженер А.А. Кэмпбелл-Суинтон. Он отметил, что язык — это навык, который люди приобретают медленно с младенчества, поэтому несправедливо судить о том, как быстро взрослый может выучить оптофон. Он помог приобрести несколько оптофонов для проведения долгосрочной оценки с группой детей, но я не нашел доказательств того, что эти результаты когда-либо были официально опубликованы.

Безусловно, наиболее успешное тематическое исследование началось в 1918 году, когда изобретатель заручился помощью 18-летних близнецов Мэри и Маргарет Джеймсон и научил их пользоваться оптофоном с белым звуком.Оба уже читают шрифт Брайля. Мэри казалась более опытной с оптофоном, и в итоге она сопровождала Фурнье д’Альба на многих его публичных демонстрациях, где она пользовалась успехом у зрителей.

К 1920 году Мэри могла читать до 25 слов в минуту. Она продолжала пользоваться машиной всю оставшуюся жизнь, и к 1972 году она достигла 60 слов в минуту. Зрячие люди могут читать от 200 до 300 слов в минуту. Тем не менее, когда в 1966 году ее спросили о ее опыте работы с машиной, Мэри, казалось, не смутила ее скорость, и ей хотелось только, чтобы она была немного тише и чтобы селеновые клетки были более отзывчивыми.

Хотя любимый оптофон Фурнье д’Альба ушел в безвестность, его подход к механическому чтению вдохновлял других. Одним из первых был профессор Университета штата Айова по имени Ф. К. Браун, который в 1915 году усовершенствовал идею Фурнье д’Альба, создав устройство, которое он назвал фоноптикон. Он использовал отдельные кристаллы селена (вместо препарата) и ручную палочку для чтения страницы. Хотя он получил благоприятное освещение в прессе, похоже, что в производство он так и не пошел.

Многие считали машину RCA 1949 года первой в мире практичной машиной для оптического распознавания символов. Но именно Фурнье д’Альб продемонстрировал, что такое возможно.

Последовали и другие изобретения. На выставке изобретений в октябре 1929 г., проходившей в Лондоне, Дж. Батлер Берк представил устройство, называемое оптографом, которое преобразовывало текст в шрифт Брайля. Два года спустя Роберт Э. Наумбург из Кембриджа, штат Массачусетс, изобрел печатный визаграф, который автоматически считывал текст и тиснел его на алюминиевой фольге.Сообщается, что визаграф также может обрабатывать изображения и карты. Но он был размером с письменный стол, и на создание страницы у него уходило около 6 минут. Аналогичная машина появилась в 1932 году. Называлась фотоэлектрографом, она считывала текст и тиснела его на листе. Не было недостатка в изобретателях, которые надеялись стать преемниками Фурнье д’Альба в этой новой области.

Пожалуй, самое важное наследие оптофона было получено от пионера электронного телевидения Владимира Зворыкина и его команды в Радиокорпорации Америки.В 1910-х годах Зворыкин посетил Фурнье д’Альб, чтобы больше узнать об оптофоне, и этот визит явно произвел впечатление. Спустя десятилетия Зворыкин, опираясь на принципы Фурнье д’Альба, помог создать читающую машину, названную просто А-2. Его прототип включал в себя ручную палочку и фототрубки (вместо селена) для датчика. (Мара Миллс, доцент кафедры СМИ, культуры и коммуникации Нью-Йоркского университета, в своей статье «Оптофоны и музыкальная печать» в январе 2015 года изучала связь между оптофоном Фурнье д’Альбе, читающей машиной Зворыкина и оптическим распознаванием символов. который появился в онлайн-публикации Sounding Out! )

Как и во времена Фурнье д’Альба, в эпоху после Второй мировой войны было много тысяч раненых ветеранов, которым требовались инструменты, которые помогли бы им читать.Однако на этот раз Управление по делам ветеранов США (ныне Департамент по делам ветеранов) стремилось разработать технологию, поддерживая усилия RCA по усовершенствованию конструкции Зворыкина. Под руководством Лесли Э. Флори и Уинтропа С. Пайка, новая итерация RCA, представленная в 1949 году, стала первой машиной для слепых, которая не только автоматически сканировала текст, но и произносила буквы и слова, которые она читала.

Считывающая машина RCA была представлена ​​как раз тогда, когда электронная вычислительная техника только начинала развиваться.Вскоре компьютерные ученые поняли, что эта технология позволяет ускорить обработку данных. Действительно, многие считали машину RCA 1949 года первой в мире практичной машиной для оптического распознавания символов. Но именно Фурнье д’Альб продемонстрировал, что такое возможно. А к 1950-м годам его основной подход к оптическому сканированию был интегрирован в компьютеры по всему миру.

Эта статья появится в июльском выпуске печати за 2021 год как «Превращение букв в тональности.»

Эта статья была обновлена ​​29 июля 2021 года.

Как работают микроволновые печи и вызывают ли они рак?

Микроволны — очень полезное устройство для приготовления пищи. Они компактные, крошечные, но невероятно универсальные машины — так как же они работают?

За микроволнами стоит невероятное количество науки и техники, но все это можно разбить на простые для понимания и усвоения фрагменты.

Микроволновые печи в основном работают за счет генерации микроволнового излучения, что проходил через пищу, готовя ее.Микроволны не являются специфическими для микроволновых печей, скорее они представляют собой форму электромагнитных волн с длиной волны в диапазоне частот от 300 МГц до 300 ГГц (длина волны от 1 м до 1 мм). Микроволновые печи обычно используют частоту 2450 МГц (длина волны 12,24 см).

По сравнению с другими типами излучения микроволны находятся между радиоволнами, которые обычно длиннее, и инфракрасными волнами, которые короче.

Что делает микроволны настолько специализированными для приготовления пищи, так это то, как они взаимодействуют с молекулами воды.

Наука, лежащая в основе микроволн

Внутри микроволновых печей микроволны создаются с помощью устройства, называемого магнетроном. По своей сути магнетроны — это высоковольтные двигатели, которые выделяют энергию в виде микроволн, а не механической работы.

Внутри микроволновой печи трансформатор увеличивает напряжение от розетки, 120 В в США или 110 В в Европе, примерно до 4000 вольт . Это повышенное напряжение необходимо для питания магнетрона, в результате чего нить накала в сердечнике устройства нагревается.Когда эта нить нагревается, высвобождаются электроны. Микроволновая печь заставляет эти электроны работать.

Источник: Wikimedia / Public Domain

Круглый магнит расположен рядом с нагретой нитью накала. Обычно электроны, высвобождаемые нитью накала, притягиваются к аноду, но из-за расположения магнита электроны возвращаются обратно к самой нити. Эта петля электронов и есть то, что на самом деле создает микроволны.

Все это могло показаться немного сложным, и это можно объяснить без диаграмм.Для более глубокого понимания того, как работают магнетроны и, в конечном счете, микроволновые печи, посмотрите видео ниже.

Можно ли стоять рядом с микроволновой печью?

Один из популярных мифов о микроволнах — это то, что они могут вызвать рак. Это может происходить из-за использования слова «излучение» при описании их работы, а также из-за опасения, что это микроволновое излучение может просочиться из микроволновки. Радиация в данном случае относится к энергии, исходящей от источника, а не к радиоактивности.

Однако микроволны не содержат достаточно энергии для химического изменения веществ посредством ионизации — они являются примером неионизирующего излучения. Другие типы электромагнитных волн, такие как ультрафиолетовые и рентгеновские лучи, обладают большей энергией на фотон и, таким образом, могут вызывать рак.

СВЯЗАННЫЕ: 9 ВЕЩЕЙ, КОТОРЫЕ ВЫ ДЕЙСТВИТЕЛЬНО НЕ ДОЛЖНЫ МИКРОВОЛНОВАТЬ из.Эти металлические сетки достаточно велики, чтобы вы могли видеть готовящуюся пищу, но отверстия недостаточно велики, чтобы сквозь них проскальзывали микроволны. Микроволновые печи также имеют встроенные предохранительные устройства, которые не позволяют духовке работать при открытой дверце.

Итак, в конце концов, вы не заболеете раком, если будете стоять слишком близко к микроволновой печи, потому что лучи не ионизируют, и вы также не будете приготовлены.

Итак, мы прошли фундаментальную науку, но до сих пор не выяснили, почему именно микроволны так хорошо работают для быстрого нагрева пищи.

Как микроволны нагревают молекулы воды

Микроволны, используемые в микроволновой печи, излучаются через антенну, которая направляет их в зону приготовления пищи. Волны сдерживаются внутри прибора благодаря прочным металлическим стенкам (и дверце из сетки). Затем эти микроволны поглощаются молекулами воды внутри пищи. Энергия микроволн заставляет молекулы воды быстро вибрировать, что нагревает пищу.

По сути, поскольку молекулы воды легко поглощают микроволны, которые заставляют молекулы начать быстро колебаться, это становится механизмом, превращающим микроволновую энергию в тепловую.Подобно тому, как кулачок и ролик являются механическим устройством для преобразования вращательной энергии в линейное движение, взаимодействие микроволн и молекул воды также является способом преобразования микроволновой энергии в тепловую.

Но почему вибрируют только молекулы воды? Молекулы воды полярны, то есть у них есть положительно заряженная сторона и отрицательно заряженная сторона. Микроволны имеют положительный гребень и отрицательный гребень, как и любая волна. Когда микроволны перемещаются по внутренней части микроволновой печи, молекулы воды будут пытаться выровнять свои полюса с полюсами микроволн.Поскольку микроволны быстро перемещаются внутри прибора, молекулы воды стремительно пытаются выровнять себя с движением волн.

Насколько быстро это происходит? Положительные и отрицательные поля микроволн перемещаются примерно 2,5 миллиарда раз в секунду. Когда вы объедините этот эффект с реакцией молекулы воды, вы начнете понимать, как микроволны так быстро и эффективно готовят пищу.

Почему микроволновая печь готовит неравномерно?

Последний вопрос, на который нам нужно ответить, — почему внутри микроволновых печей часто бывают мертвые зоны.Например, почему центр еды часто бывает намного холоднее, чем края?

Это происходит из-за того, что некоторые микроволны подавляют друг друга. Часто эти места гашения локализованы, что означает, что некоторые области микроволновой печи не нагреваются.

СВЯЗАННЫЙ: НАУКА ГОВОРЯТ ЛУЧШИЙ СПОСОБ ПРИГОТОВЛЕНИЯ ЧАЯ — НА МИКРОВОЛНЕ

По сути, когда пик одной волны достигает впадины другой волны, в результате получается нейтрализованная волна. Вот почему в большинстве микроволновых печей используется вращающаяся тарелка для обеспечения равномерного приготовления.

Вот так устроены микроволновые печи. Это устройства, которые используют магниты для создания электромагнитного излучения определенной длины волны, которое направлено на молекулы воды в пище, заставляя их вибрировать и быстро нагреваться. В следующий раз, когда вы будете готовить что-то в микроволновой печи, вы не будете смотреть на это так же.

Неионизирующее излучение, используемое в микроволновых печах

Управление здравоохранения и социальных служб США (HHS), Управление по санитарному надзору за качеством пищевых продуктов и медикаментов США (FDA)

Центр устройств и радиологического здоровья (CDRH) FDA устанавливает и обеспечивает соблюдение стандартов производительности для электронных продуктов, излучающих радиацию.Микроволновые печи должны быть спроектированы в соответствии со стандартами безопасности, установленными FDA.

FDA устанавливает стандарты производительности для микроволновых печей. Все микроволновые печи должны иметь этикетку, подтверждающую их соответствие этим стандартам производительности. FDA требует, чтобы на всех печах была этикетка, объясняющая, как их безопасно использовать.

Микроволновые печи
На этой веб-странице представлены сведения о рисках, связанных с излучением микроволновых печей, а также информация для потребителей.

Microwave Oven Radiation
Эта веб-страница содержит подробную информацию о радиационных и микроволновых печах.

Стандарты производительности для микроволновых и радиочастотных излучающих устройств
На этой веб-странице представлены стандарты для микроволновых излучающих устройств, включая микроволновые печи.

Общество физиков здоровья (HPS)

Общество физики здоровья — это группа ученых, которые исследуют и дают рекомендации по вопросам ионизирующего и неионизирующего излучения. Они также выпускают информационные отчеты, информационные бюллетени и веб-сайты, чтобы помочь людям лучше понять радиацию.Общество создано в США как независимая некоммерческая научная организация и не связана с какими-либо правительствами, промышленными организациями или частными лицами.

Микроволновая печь — вопросы и ответы
На этой веб-странице приведены ответы на часто задаваемые вопросы об использовании микроволновой печи и излучении.

Всемирная организация здравоохранения (ВОЗ)

ВОЗ предоставляет информацию по различным вопросам здравоохранения, включая электромагнитные поля.

Электромагнитные поля и здоровье населения: микроволновые печи
На этой веб-странице представлена ​​информация о здоровье и безопасности потребителей в отношении электромагнитного излучения и микроволновых печей.

Излучение: микроволновые печи

При использовании в соответствии с инструкциями производителя микроволновые печи безопасны и удобны для нагрева и приготовления различных продуктов. Однако необходимо принять некоторые меры предосторожности, особенно в отношении потенциального воздействия микроволн, термических ожогов и обращения с пищевыми продуктами.

Безопасность микроволн: Конструкция микроволновых печей гарантирует, что микроволны удерживаются внутри духовки и могут присутствовать только тогда, когда духовка включена, а дверца закрыта.Утечка вокруг и через стеклянную дверь ограничена конструкцией до уровня, значительно ниже рекомендованного международными стандартами. Однако утечка микроволн все еще может происходить вокруг поврежденных, грязных или модифицированных микроволновых печей. Поэтому важно поддерживать духовку в хорошем состоянии. Пользователи должны убедиться, что дверца закрывается должным образом и что устройства блокировки, установленные на дверце для предотвращения генерации микроволн, когда она открыта, работают правильно. Уплотнения дверцы должны быть чистыми, и на них не должно быть видимых признаков повреждения уплотнений или внешнего кожуха духовки.Если обнаружены какие-либо неисправности или части духовки повреждены, ее нельзя использовать до тех пор, пока она не будет отремонтирована квалифицированным инженером по обслуживанию.

Микроволновая энергия может поглощаться телом и выделять тепло в открытых тканях. Органы с плохим кровоснабжением и контролем температуры, такие как глаза или чувствительные к температуре ткани, такие как яички, имеют более высокий риск теплового повреждения. Однако тепловое повреждение может произойти только при длительном воздействии очень высоких уровней мощности, значительно превышающих те, которые измеряются в микроволновых печах.

Термическая безопасность : ожоги могут возникнуть в результате обращения с горячими предметами, нагретыми в микроволновой печи, так же, как с предметами, нагретыми с использованием обычных духовок или поверхностей для приготовления пищи. Однако разогрев пищи в микроволновой печи имеет свои особенности. Кипячение воды на обычной плите позволяет пару выходить за счет образования пузырьков, когда вода начинает кипеть. В микроволновой печи на стенках емкости не должно быть пузырьков, а вода сильно нагреется и может внезапно закипеть.Это внезапное кипение может быть вызвано одним пузырьком в жидкости или введением постороннего элемента, такого как ложка. Люди были сильно обожжены перегретой водой.

Еще одна особенность приготовления в микроволновой печи связана с термической реакцией определенных продуктов. Некоторые предметы с непористой поверхностью (например, хот-доги) или состоящие из материалов, которые нагреваются с разной скоростью (например, желток и яичный белок), нагреваются неравномерно и могут взорваться. Это может произойти, если яйца или каштаны готовятся в скорлупе.

Безопасность пищевых продуктов : Безопасность пищевых продуктов — важная проблема для здоровья. В микроволновой печи скорость нагрева зависит от номинальной мощности духовки, а также от содержания воды, плотности и количества нагреваемых продуктов. Микроволновая энергия плохо проникает в более толстые куски пищи и может привести к неравномерному приготовлению. Это может привести к риску для здоровья, если части пищи недостаточно нагреваются для уничтожения потенциально опасных микроорганизмов. Из-за возможности неравномерного распределения готовки продукты, нагретые в микроволновой печи, должны оставаться в покое в течение нескольких минут после завершения приготовления, чтобы позволить теплу распределиться по продуктам.

Пища, приготовленная в микроволновой печи, так же безопасна и имеет такую ​​же питательную ценность, как и пища, приготовленная в обычной духовке. Основное различие между этими двумя способами приготовления заключается в том, что микроволновая энергия проникает глубже в пищу и сокращает время, в течение которого тепло проходит через пищу, тем самым сокращая общее время приготовления.

Только некоторые микроволновые печи предназначены для стерилизации предметов (например, бутылочек для детского молока). Пользователь должен следовать инструкциям производителя для этого типа приложений.

Заблуждения: Чтобы развеять некоторые заблуждения, важно понимать, что пища, приготовленная в микроволновой печи, не становится «радиоактивной».