Kuchenka mikrofalowa: działanie i zasada działania, urządzenie kuchenki mikrofalowej i szkoda, na jakiej częstotliwości działa

Mikrofale od dawna wkroczyły w nasze codzienne życie, ale spory o ich przydatność i bezpieczeństwo wciąż trwają. Ciekawe, że przy rozwiązywaniu takich problemów na wszelkiego rodzaju forach i spotkaniach osobistych przytłaczająca większość nie ma nawet przybliżonego pojęcia o zasadzie kuchenki mikrofalowej.

Dlatego zanim zadasz pytanie: czy jest twoją przyjaciółką czy wrogiem, warto dowiedzieć się, co to jest niesamowita maszyna, która może zagotować szklankę wody lub ugotować kurczaka bez użycia widocznego źródła ciepło. Prawie każdy widział działającą kuchenkę mikrofalową, ale niewielu ma pojęcie, jak to się robi.

Działanie i zasada działania

Zasada działania kuchenki mikrofalowej zawarta jest w jej nazwie - wpływ na organizm (w tym przypadku produkty) - promieniowanie mikrofalowe (promieniowanie mikrofalowe lub po prostu mikrofala). Fale elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości podgrzewają żywność do wysokiego poziomu temperatury, która pozwala na podgrzanie, a nawet gotowanie potraw bez użycia klasycznego grzejniki termiczne. Nawiasem mówiąc, tę samą metodę stosuje się nie tylko do przygotowywania produktów spożywczych, ale także do obróbki cieplnej produktów technicznych: wyżarzania i hartowania, powiedzmy, wierteł, kół zębatych, noży itp.

Głównym warunkiem niezbędnym do działania mikrofal jest obecność w obiekcie tzw. cząsteczek polarnych. To na nich wpływa pole elektromagnetyczne urządzenia. Na szczęście prawie cała żywność (z wyjątkiem być może całkowicie odwodniona) zawiera wodę, która składa się z takich cząsteczek. Wchodząc w silne zmienne pole elektromagnetyczne, takie cząsteczki zaczynają gwałtownie zmieniać swoją pozycję, podążając za stale zmieniającym się kierunkiem pola magnetycznego. W procesie rotacji cząsteczki te dosłownie ocierają się o siebie i każdy wie, co się podczas tego dzieje. Spróbuj szybko pocierać dłonie - czy jest Ci ciepło?

Dzięki zmiennemu polu elektromagnetycznemu molekuły polarnej wody zaczynają się gwałtownie obracać.

Główna różnica między wpływem promieniowania mikrofalowego na przedmiot a zwykłym tarciem lub ogrzewaniem otwarty płomień polega na tym, że nagrzewa się nie tylko powierzchnia przedmiotu, ale także jego głębokość warstwy. Wynika to z faktu, że promieniowanie mikrofalowe działa nie tylko na powierzchnię przedmiotu, ale także wnika w nią głęboko, wymuszając ruch cząsteczek i ich nagrzewanie.

Głębokość penetracji zależy od częstotliwości promieniowania. A dla standardowych kuchenek mikrofalowych działających na częstotliwości 2,4 GHz wynosi 1,5-2,5 cm. Łatwo się domyślić, że np. placek umieszczony w kuchence mikrofalowej nagrzeje się całkowicie i równomiernie zarówno wewnątrz, jak i na zewnątrz. Co więcej, zrobi to w jak najkrótszym czasie, ponieważ szybkość ogrzewania ciała w polu mikrofalowym wynosi 0,3-0,5 stopnia na sekundę. 10 sekund - +5 stopni. Minuta - +30 stopni.

Zalety i wady

Czas więc sformułować główne różnice między ogrzewaniem mikrofalowym a ogrzewaniem klasycznym:

1. Wysoka prędkość nagrzewania. Ponieważ obróbka polem wysokiej częstotliwości (HF) odbywa się jednocześnie w całej objętości, produkt nagrzewa się niezwykle szybko - w ciągu kilku minut.
2. Jednolite ogrzewanie. Dzięki równomiernemu nagrzewaniu nie ma potrzeby podgrzewania jego zewnętrznej warstwy do podwyższonej temperatury. Zapobiega to spalaniu.
3. Możliwość automatyzacji gotowania. Podczas korzystania z kuchenki mikrofalowej nie ma potrzeby monitorowania procesu - mieszania, obracania itp. Wystarczy wskazać wagę i rodzaj ułożonego produktu oraz opisać wymaganą operację: ogrzewanie, gotowanie itp. Resztę urządzenie zrobi samo.
4. Niemożliwość pieczenia. Pole mikrofalowe, w przeciwieństwie do patelni czy grilla, podgrzewa potrawy równomiernie, co oznacza, że ​​nie jest w stanie ich usmażyć, aż będą chrupiące.

Jedyną pozornie wadą tkwiącą w mikrofalach jest niemożność smażenia, ale także projektanci rozwiązali ten problem wyposażając urządzenie w konwencjonalne grzałki termoelektryczne, jak na: piekarniki elektryczne. Z ich pomocą z łatwością usmażysz produkt. Ponadto istnieją tak zwane talerze Krusty, wykonane ze specjalnego materiału, który można bezpiecznie podgrzewać prądami mikrofalowymi. Połóż kotlet na takim talerzu, a piec nie tylko szybko go ugotuje, ale także usmaży, ponieważ ta patelnia nagrzewa się do 200 stopni.

Kuchenka mikrofalowa

Teraz nadszedł czas, aby dowiedzieć się, jak działa kuchenka mikrofalowa. Sercem każdego takiego pieca jest specjalny generator, który wytwarza pole elektromagnetyczne o wysokiej częstotliwości o dużym natężeniu. Nazywa się magnetronem. Ponadto stworzone przez niego pole kierowane jest do komory produktu za pomocą specjalnie zaprojektowanych falowodów. Robi to w taki sposób, że cała wewnętrzna objętość komory jest równomiernie „wypełniana” polem, zapewniając wysokiej jakości ogrzewanie produktów o dowolnej objętości. Dodatkowo ułatwia to obrotowa taca, która jest wyposażona w większość kuchenek mikrofalowych.

Magnetron zajmuje najbardziej honorowe miejsce pod osłoną urządzenia.

Praca generatora HF jest kontrolowana przez jednostkę elektroniczną zmontowaną na mikroprocesorze. Wbudowane w blok mikroprogramy pozwalają ustawić żądany tryb gotowania, kontrolować temperaturę w komorze, wilgotność i czas gotowania. Monitorują również bezpieczeństwo użytkowania pieca - czy drzwi ochronne są zamknięte, czy nastąpiła awaria izolacji, czy temperatura wewnątrz komory wzrosła powyżej temperatury krytycznej itp. Sterownik sterowany jest z paneli tego czy innego typu - przyciskowych, dotykowych itp. Oczywiście w piekarniku jest też zasilacz, który dostarcza energię do całej elektroniki i samego magnetronu.

Tak wygląda kuchenka mikrofalowa na schemacie.

Niebezpieczeństwa i uszkodzenia mikrofal

A teraz najważniejsze pytanie, które martwi prawie każdego właściciela mikrofalówki: czy urządzenie stanowi jakieś zagrożenie dla innych? Istnieje wiele mitów na temat niebezpieczeństw związanych z używaniem mikrofali technologie w życiu codziennym. Najważniejsze z nich to:

1. Zagrożenie promieniowaniem.
2. Niebezpieczeństwo promieniowania elektromagnetycznego.
3. Słaby wpływ mikrofal na jakość żywności.
4. Możliwość obrażeń fizycznych przez pole mikrofalowe.
5. Zwiększone ryzyko porażenia prądem wysokiego napięcia.

Uszkodzenia radiacyjne

Zgodnie z tym mitem każdy, kto znajduje się w pobliżu kuchenki mikrofalowej, jest narażony na promieniowanie. Co więcej, nawet wyłączony piec promieniuje nie gorzej niż ciągnik w Czarnobylu. Ale jeśli wierzyć podstawom fizyki jądrowej (wszyscy przechodzili przez to w szkole), promieniowanie, którego wszyscy się tak boją i które jest naprawdę niebezpieczne, jest promieniowaniem jonizującym.

Spójrz na listę, która zawiera rodzaje promieniowania elektromagnetycznego, ułożone w porządku malejącym według ich długości fali:

1. fale radiowe - 10 km - 0,1 mm;
2. promieniowanie podczerwone - 1 mm - 780 nm;
3. promieniowanie widzialne (światło) - 780 - 380 nm;
4. promieniowanie ultrafioletowe - 380 - 10 nm;
5. Promieniowanie rentgenowskie - 10-17;
6. promieniowanie twarde (gamma) - poniżej 17:00.

Z całej listy tylko dwie ostatnie pozycje są w pełni jonizujące i częściowo jonizujące - trzecia od dołu (światło UV). I tylko promieniowanie gamma może pozostawić promieniowanie indukowane. Długość fali pola elektromagnetycznego kuchenki mikrofalowej wynosi 12 cm. O wiele bardziej logiczne jest bać się światła widzialnego emitowanego przez lampę Iljicza, którego zdolność jonizacyjna jest o 3 rzędy wielkości wyższa niż promieniowanie mikrofal. Ale pomimo oczywistych, nikt nie boi się żarówek, kuchenek mikrofalowych - prawie wszystkich.

Czy promieniowanie o wysokiej częstotliwości zmienia właściwości produktów.

Istnieje opinia, że ​​produkty znajdujące się w kuchence mikrofalowej zmieniają swoją strukturę fizyczną. Niektóre połączenia są podobno zniszczone, inne się pojawiają, ładunek, biegun, stopień, zmiana pamięci - cokolwiek. Po całej tej hańbie zdrowe produkty spożywcze zamieniają się w truciznę.

Promieniowanie mikrofalowe, jak wspomniano powyżej, oddziałuje na molekuły polarne, którymi są molekuły wody. Dziś nauka niezawodnie wie, że woda jest ciałem amorficznym i nie ma żadnej struktury, jeśli nie jest w stanie zamrożonym. Jak może zmienić się ta sama struktura, jeśli ciało amorficzne w ogóle jej nie posiada?

Narodziny takiego mitu są najprawdopodobniej związane z pojęciem „wody strukturalnej”, która pojawiła się dzięki wszelkim rodzajom pseudonauki, takie jak homeopatia i „biznesmeni” sprzedający „ładujące” tacki na wodę i inne cuda równoległej technologii światy.

Wstrząs elektryczny

Jak elektryczne jest urządzenie?.

Obawy, że kuchenka mikrofalowa jest niebezpieczna pod względem porażenia prądem, są w zasadzie zrozumiałe. Do działania magnetronu wymagane jest źródło wysokiego napięcia - rzędu 4 kV. Jeśli dodamy do tego moc nowoczesnej kuchenki mikrofalowej, która może osiągnąć kilowat, to cały horror osoby z dala od elektryka staje się zrozumiały. Niemniej jednak ta sama osoba dość spokojnie korzysta z odkurzacza o mocy 1,5 kilowata i kuchenki elektrycznej o mocy dwóch kilowatów.

Pamiętajmy o zwykłym telewizorze CRT, który służył nam od dziesięcioleci i służy do dziś. Przyspieszenie napięcia anodowego jego kineskop osiąga 30 kV. Jest to prawie o rząd wielkości wyższe niż napięcie na magnetronie. Jeśli otworzysz kuchenkę mikrofalową, możesz dostać się pod napięcie. Ale w telewizorze przecież tylna pokrywa to tylko cztery śruby! A teraz pomyśl: czy masz wielu znajomych, którzy zostali porażeni prądem przez zły telewizor? Tak więc pod względem bezpieczeństwa elektrycznego kuchenka mikrofalowa nie różni się od żadnego innego urządzenia gospodarstwa domowego.

Czy promieniowanie mikrofalowe jest szkodliwe dla organizmu?.

Tak, częstotliwości mikrofalowe są szkodliwe dla ludzi. Ale wiele nowoczesnych urządzeń działa na tej samej częstotliwości: modem Wi-Fi, telefon komórkowy, smartfon. Praca z nimi jest uważana za bezpieczną. Czy promieniowanie mikrofalowe jest szkodliwe czy nieszkodliwe? Szkodliwe, ale tylko po przekroczeniu pewnego poziomu. Twój telefon komórkowy emituje, ale moc nadajnika jest niska. Chociaż trzymasz go blisko skroni, okresowe rozmowy telefoniczne nie spowodują większego uszczerbku na zdrowiu. Kolejna rzecz to kuchenka mikrofalowa. Moc jego „nadajnika” sięga tysięcy watów.

Ale po pierwsze, w przeciwieństwie do telefonu komórkowego, promieniowanie magnetronu jest kierowane nie we wszystkich kierunkach, ale do komory roboczej. Po drugie, i to jest najważniejsze, kamera, podobnie jak jej drzwi, ma specjalną powłokę, która zapobiega wydostawaniu się promieniowania z obszaru roboczego. Oczywiście powłoka nie opóźnia mikrofal o 100%, ale nie jest to konieczne. Kuchenki mikrofalowej nie przykładasz do skroni jak telefonu i nie używasz jej, chowając nos w drzwiach na wiele godzin. Dodatkowo intensywność mikrofal maleje proporcjonalnie do kwadratu odległości.

Co mówią o tym liczby? Otwieramy dokumenty medyczne, które standaryzują maksymalne dopuszczalne promieniowanie mikrofalowe bezpieczne dla ludzi i czytamy: nie więcej niż 10 μW / cm2. Dużo czy mało? Czas spojrzeć na poniższy obrazek:

Zależność natężenia pola od odległości do kuchenki mikrofalowej.

Na samych drzwiach kuchenki mikrofalowej natężenie pola elektromagnetycznego jest dość wysokie - 5 mW / cm2. Ale już w odległości pół metra słabnie o dwa rzędy wielkości, a w odległości półtora metra poniżej maksymalnego dopuszczalnego poziomu o połowę. Tak więc, jeśli nie siedzisz z włączoną mikrofalówką, dosłownie w objęciach i nie używasz jej przez całą dobę, nie musisz obawiać się o swoje zdrowie. Ale możesz otworzyć drzwi? Możliwe, tylko magnetron wyłączy się natychmiast, ponieważ ma „niezawodną” ochronę. Ta sama ochrona nie pozwoli ci wsadzić ręki (a niektórym głowę) do działającego urządzenia w celu sprawdzenia jego przydatności „dotykiem”.

Gdy tylko otworzysz drzwi, automatyka usunie zasilanie z magnetronu.

Tak więc działająca kuchenka mikrofalowa, podlegająca elementarnym zasadom działania opisanym szczegółowo w załączonej instrukcji, jest całkowicie bezpieczna dla ludzi.