Изобретатель печи. Принцип работы микроволновой печи

26.04.2019

Бытовой электроприбор, предназначенный для быстрого приготовления или быстрого подогрева пищи, а также для размораживания продуктов. В отличие от других устройств (например, духовки или русской печи) разогрев продуктов в микроволновой печи происходит не на поверхности, а по всему объёму. Это существенно сокращает время приготовления.
Принцип работы
Нагревание продуктов в микроволновой печи происходит из-за значительного поглощения микроволнового излучения водой и другими диэлектриками, содержащимися в продуктах. Большое поглощение сверхвысокочастотного излучения водой связано с наличием у молекул воды большого дипольного момента. Это можно себе представить следующим образом: молекула воды, когда к ней приложено электрическое поле, всегда стремится сориентировать себя вдоль поля, подобно тому, как стрелка компаса стремится установиться вдоль магнитного поля Земли. Однако, в поле сверхвысокочастотной электромагнитной волны направление электрического поля меняется с очень высокой частотой (более миллиарда раз в секунду), и молекуле приходится постоянно вращаться. При столкновениях быстро вращающихся молекул часть энергии вращения переходит в энергию поступательного движения, что в конечном итоге приводит к повышению температуры воды.
Меры предосторожности
Если печь работает без нагрузки, излучение не поглощается в камере, ему приходится поглощаться внутри источника, что приводит к его перегреванию и порче печи. Если у печи слишком малая загрузка, рекомендуется дополнительно поставить в камеру стакан воды, для поглощения избыточного излучения.

Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому нельзя готовить еду в металлической посуде. Если металлическая посуда закрытая, то излучение вообще не поглощается и печь может выйти из строя. В открытой металлической посуде приготовление в принципе возможно, но эффективность его на порядок меньше (т. к. излучение не проникает со всех сторон). К тому же, вблизи острых краёв металлических предметов возможно появление искр.

Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») - тонкий слой металла обладает большим сопротивлением и сильно нагревается вихревыми токами, это может разрушить посуду в области металлического напыления. В то же время, металлические предметы без острых краёв, изготовленные из толстого металла, сравнительно безопасны в микроволновой печи.

Нельзя приготавливать в микроволновой печи жидкость в герметично закрытых емкостях и целые птичьи яйца - из-за сильного испарения воды внутри них они взрываются.

Опасно нагревать в микроволновке дистиллированую воду, т. к. она способна к перегреванию, т. е. к нагреванию выше температуры кипения. Перегретая жидкость способна потом вскипеть очень резко и в неожиданный момент. То же может относиться и к кипячёной воде, в особенности в сосудах с узким горлышком.
Популярные заблуждения
Железная тарелка может спровоцировать взрыв большой мощности.
Опасно подходить к микроволновой печи, поскольку собственные клетки и ткани чувствуют излучение от этого прибора.

Особенности
Приготовление пищи в микроволновой печи имеет некоторые особенности. Так, поскольку нагревание происходит по всему объёму, никогда не образуется румяной корочки. При нагреве сверхвысокочастотным излучением продукты сильно высушиваются, причём практически по всему объёму. Некоторые продукты, например мясо, картофель, некоторые виды теста, для приготовления требуют не просто нагревания, а длительного воздействия высокой температуры. Эти продукты мало подходят для приготовления в микроволновой печи.
Устройство
Основные компоненты микроволновой печи источник микроволн магнетрон
источник высоковольтного питания магнетрона
цепь управления

Волновод для передачи микроволн от магнетрона к камере
металлическая камера с металлизированой дверцей, в которой концентрируется микроволновое излучение и куда помещается пища
вспомогательные элементы вращающийся столик в камере
схемы обеспечивающие безопасность (блокировки)
вентилятор, охлаждающий магнетрон и продувающий камеру для удаления газов, образующихся при приготовлении пищи.

История
Американский инженер Перси Спенсер впервые заметил способность сверхвысокочастотного излучения к нагреванию продуктов и запатентовал микроволновую печь. Спенсер работал в момент изобретения в компании Райтеон (Raytheon), занимающейся изготовлением оборудования для радаров. По легенде, когда он проводил эксперименты с очередным магнетроном, Спенсер заметил, что кусок шоколада в его кармане расплавился. По другой версии, он заметил, что нагрелся бутерброд, положенный на включённый магнетрон.

Патент на микроволновую печь был выдан в 1946 году. Первая микроволновая печь была построена фирмой Райтеон и была предназначена для быстрого промышленного приготовления пищи. Её высота была примерно равна человеческому росту, масса 340 кг, мощность 3 кВт, что примерно в три раза больше мощности современной бытовой СВЧ печи. Стоила эта печь около 3000 $. Она использовалась, в основном, в солдатских столовых и столовых военных госпиталей.

Первая серийная бытовая микроволновая печь была выпущена японской фирмой «Шарп» в 1962 году. Первоначально спрос на новое изделие был невысок.

В настоящее время микроволновая печь - один из самых популярных бытовых электроприборов.

Считается, что СВЧ-печь создана для разогрева готовой еды и размораживания продуктов. С одной стороны так и есть: самая первая микроволновка использовалась для разморозки. Но если взглянуть под другим углом, мы увидим универсальный прибор, который может полностью заменить духовку и поможет приготовить неповторимые блюда.

В статье мы выясним, кто и когда изобрел микроволновую печь, разрушим несколько мифов о вреде ее использования.

Сейчас нам известны два варианта создания микроволновой печи. Первая версия родом из времен Второй мировой войны. Для ускорения процесса готовки, опасного на фронте, в Германии была изобретена первая СВЧ-печь. Позже разработки и исследования попали в руки других крупных стран, в число которых входил СССР. Но прямых доказательств немецкого происхождения техники нет, это не более чем теория.

Более популярная и правдоподобная версия - создание прибора известным американским инженером Перси Спенсером. Во время исследований изобретатель заметил, что волны, находящиеся на определенной частоте, способны выделять тепло. После чего Спенсером было доказано влияние магнетрона на продукты. 8 октября 1945 г. создатель официально запатентовал свое изобретение.

Однако первая микроволновая печь была выпущена лишь спустя 2 года после получения патента и использовалась исключительно военными для размораживания продуктов.

Мифы и споры ученых

Долгие годы вокруг микроволновки велись споры. Ученые разделились на два лагеря: одни утверждали, что воздействие микроволн на продукты может вызывать аллергию и даже онкологические заболевания. Другие опровергали заявления коллег и уверяли: СВЧ полностью безопасны для человеческого организма.

Облучение

Даже самая недорогая техника не угрожает здоровью, если не стоять рядом по 8 часов в сутки на расстоянии одного метра. В других случаях никакого воздействия на организм вы не получите.

Для примера сравним микроволновку с обычным Wi-Fi роутером. Излучение исправной СВЧ-печи во время работы меньше, чем у обычного роутера во время передачи данных. Если вы беспокоитесь о своем здоровье, не рекомендуем вам спать рядом с модемом.

Микроволны меняют структуру пищи

Работа микроволн заключается в ускорении молекул продуктов для самонагрева и никакого вреда или изменения структуры на молекулярном уровне нет. Максимум, что может произойти, - подгорание пищи, если вы забудете вовремя выключить печь. Чтобы этого избежать, современные модели оснащаются таймерами и функцией автоматического отключения.

Дешевые микроволновки опасны

Еще один миф, который создан для перенаправления покупателей к фирменной продукции. Разумеется, более дорогие модели будут отличаться функционалом и качеством, но принцип работы везде одинаковый. Фирменная техника более энергоэффективна и имеет дополнительную гарантию. Малоизвестные бренды нередко пренебрегают безопасностью и получают сертификаты качества в нелегальных или полулегальных фирмах.

Заметим, что срок службы дорогой и бюджетной техники практически одинаковый - от 3 до 5 лет.

СВЧ-печи влияют на уровень сигнала роутера

И это правда. Неудивительно, ведь техника работает на той же частоте, что и модем. В режиме работы магнитное поле печи может сильно искажать сигнал, при этом компьютер или смартфон не выявит ошибки и просто оповестит об отсутствии сети. Это правило действует только в том случае, если ваше устройство находится в метре от прибора.

Как изменилась микроволновка

Большинство покупателей не обращали внимания на устрашающие публикации и активно скупали сенсационную технику. Но во времена своего «рождения» печи выглядели не так, как мы можем представить. Рассмотрим несколько этапов, через которые прошла микроволновка до уровня современных аналогов.

Первые модели весили больше 1,5 тонн, передвигать их без посторонней помощи не представлялось возможным. Кроме того, в высоту они были как современные холодильники - 180 см. Стоила такая микроволновка 1000 долларов, позволить себе покупку могли только очень состоятельные люди.
Первая модель сошла с конвейера в 1947 году, но масштабная реализация бытовых печей началась только в 1962.
В 1962 появилась всем известная вращающаяся тарелка.
В 1979 была разработана и выпущена первая печь с микропроцессором.
В конце 90-х микроволновкой управлял микрокомпьютер, а также появились привычные нам функции: конвекция и гриль.

Факт! Первым серийным производителем микроволновок стала всемирно известная компания Sharp.

Инновации и новые технологии

В начале 2000-х фирма Panasonic наладила производство инверторных печей. Отличие моделей было в том, что мощность устанавливалась в произвольном порядке. Кроме того, пища прогревалась быстро и равномерно. Panasonic, а также другие производители начали уделять больше внимания дизайну, на полках появлялись новые модели в стиле ретро и хай-тек.

Микроволновки в СССР - правда или вымысел

В СССР действительно были СВЧ-печи, которые начали выпускаться в конце 70-х годов. В каком именно году было начато серийное производство, сказать сложно. Но есть сведения о том, что уже в 1978 году печи передавали сверхвысокочастотный «привет» с московского завода «Плутон». На Южном машиностроительном заводе активно выпускались модели «Днепрянка» и «Мрия». Что касается дизайна, то стоит отметить привычную советскую лаконичность.

Неудивительно, что подобную технику купить было сложно, мешала высокая цена и скромный объем - всего пару тысяч в год на весь СССР.

Надежно или нет

Микроволновка давно стала первым помощником на кухне, она прослужит верой и правдой, если соблюдать несколько простых правил. Никакие излучения вам не грозят, вред здоровью печь не принесет. Бережный уход позволит сохранить технику, которая пришла из далекого прошлого и преобразовалась в мощный, стильный и современный прибор.

Включать печь, если дверца открыта.
Запускать устройство «вхолостую», иначе оно может выйти из строя.
Использовать металлическую, тонкую стеклянную и фарфоровую посуду.
Использовать масло для готовки.
Разогревать и варить яйца, если не хотите эффектного взрыва.
Подогревать продукты в банках и бутылках (консервы, детское питание).
Использовать прибор для сушки чего-либо.

История происхождения и выпуска первых СВЧ-печек никогда не была тайной. Факты и новости публиковались в газетах еще в 40-х годах. Часть информации была утеряна, о многих моделях мы даже не слышали, а дизайн и функциональность техники давно изменились. Но одна вещь остается прежней - все тот же принцип работы, который подарил микроволновкам большую популярность.

14.08.2013 29.04.2016 by gotovlyu v mikrovolnovke

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

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

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

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

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

Принцип работы микроволновой печи

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

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

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

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

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

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

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

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

Как устроена микроволновая печь

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

Защищает от излучения сеточка на двери прибора.

В комплектацию прибора входят:

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

В начале сороковых годов XX века американский физик-исследователь П. Спенсер обнаружил в ходе экспериментов, что микроволновое излучение обладает тепловым эффектом. Работая в промышленной лаборатории, Спенсер испытывал излучатель СВЧ-волн. Однажды по своей , присущей многим ученым, он положил на установку бутерброд. Велико же было его удивление, когда через несколько минут бутерброд оказался нагретым!

Другая версия истории открытия теплового воздействия сверхвысокочастотных волн гласит, что ученый носил в кармане плитку шоколада, которая растаяла от работы установки.

Через три с лишним года ученый получил заслуженный патент на использование микроволнового излучения для целей приготовления пищи. Это произошло в октябре 1945 года. И уже к конце сороковых годов в столовых США появились первые СВЧ-печи. Но устройство было очень громоздким и весило достаточно много. Перед изобретателями открывалось широкое поле деятельности по усовершенствованию микроволновой печи.

Успех пришел к японским конструкторам, которые усердно трудились над доработкой изобретения Спенсера полтора десятилетия. Была разработана более современная конструкция печи, устройство получило вращающуюся внутри тарелку. В 1979 году появилась первая СВЧ-печь, имеющая встроенную систему управления на микропроцессорах.

Как устроена микроволновая печь

Конструкция микроволновой печи проста и сложна одновременно. Внутри устройства находится трансформатор, волновод и магнетрон, представляющий собой вакуумный прибор, который генерирует волны . Для выработки требуемого напряжения печь снабжена .

Охлаждение устройства осуществляется через вентилятор, который обдувает магнетрон воздушной струей.

С магнетрона микроволны идут в волноводный канал, имеющий металлические стенки, которые способны отражать излучение. Пройдя сквозь слюдяной фильтр, волны попадают в камеру печи. Внутренняя полость печи, как правило, сделана из металла и иногда бывает покрыта краской, имитирующей эмаль. Более дорогие модели снабжены покрытием из , которая сравнительно легко отмывается от загрязнений и выдерживает термическое воздействие.

Современная микроволновая печь существенно отличается от своего прототипа. Она компактна, экономична и многофункциональна. Сегодня в СВЧ-печи можно не только подогреть пищу, но и разморозить ее, используя один из нескольких программируемых режимов. Существуют и пользуются популярностью модели со встроенным грилем. Вполне возможно, что в за вниманием потребителей изобретатели дополнят печь еще многими полезными функциями.

Каждый добросовестный историк, кто интересовался развитием технического прогресса, прекрасно знает, что теория использования микроволн для нагрева продуктов питания появилась еще в середине 1920-х годов. Тем не менее, патент на микроволновую печь для размораживания и разогрева пищи первым получил американец из штата Массачусетс Перси Спенсер 8 октября 1945 года. Именно эта дата считается днем рождения микроволновой печи. По распространенной легенде, идея данного полезного изобретения пришла ученому в голову в тот момент, когда у него в кармане неожиданно расплавилась плитка шоколада. Удивленный Спенсер, принялся искать причину неприятного ЧП и вскоре догадался, что поводом для столь некорректного поведения шоколадного батончика оказался магнетрон, около которого он стоял. Как известно именно это устройство генерирует микроволновое электромагнитное излучение. Достойная легенда, для полезного в домашнем хозяйстве изобретения, которое достаточно быстро освоили столовые для военных и крупные рестораны. При этом необходимо отметить, что первые микроволновые печи были крупногабаритными и тяжелыми. При высоте около двух метров их вес достигал порядка 340 кг. Те СВЧ-печи, к которым мы привыкли стали появляться на Западе лишь в 1960-х годах, а в СССР со второй половины 1970-х. Тем не менее, современная историография появления первых микроволновых печей не достоверна. На самом деле их изобрели в СССР накануне начала Великой Отечественной войны.