14.08.2013 29.04.2016 بواسطة gotovlyu ضد mikrovolnovke

لفهم كيفية عمل الميكروويف، سيتعين عليك أن تتذكر دورة الفيزياء المدرسية الأساسية. ولكن حتى أولئك الذين لا يتذكرون هذه الدورة جيدًا، وبعد شرح مفصل، سيعرفون بالضبط كيفية عمل الميكروويف وسيتمكنون من إجابة أنفسهم والآخرين حول مخاطر الجهاز نفسه أو الطعام الذي يتم طهيه فيه.

يُطلق على الجهاز اسم فرن الميكروويف لسبب ما. إنه (وليس فقط فيه، على سبيل المثال في الهواتف المحمولة والتلفزيون عبر الأقمار الصناعية، وكذلك هناك موجات طبيعية تم إنشاؤها بواسطة الشمس) يستخدم إشعاعًا عالي التردد أو، كما يطلق عليه أيضًا، إشعاع الميكروويف، الذي يتكون من موجات كهرومغناطيسية الطول 1 ملم - 1 متر.

بالإضافة إلى الطول، تتميز الموجات بالتردد. بالنسبة لأفران الميكروويف، وفقًا للاتفاقيات الدولية، فإن التردد المعتمد هو 2450 ميجا هرتز (هذا التردد لن يتعارض مع تشغيل الأجهزة الأخرى التي تستخدم الموجات الدقيقة).

السرعات الكهرومغناطيسية، إذا كان هناك من لا يعرفها أو نسيها، اسمحوا لي أن أذكركم أنها تنتشر بسرعة 300 ألف كيلومتر في الثانية. هذا صحيح، إنها سرعة الضوء. بمعرفة تردد فرن الميكروويف، يمكنك الحصول على الطول. للقيام بذلك، تحتاج إلى تقسيم السرعة على التردد، نحصل على 12.25 سم. هذه هي الموجات التي تعيش في الميكروويف الخاص بك.

خاصية أخرى للموجات هي أن مبدأ تشغيل الميكروويف مفهوم بوضوح. الموجة عبارة عن مزيج من مجالين متناوبين (مغناطيسي وكهربائي). لا تحتوي المنتجات على خصائص مغناطيسية، لذلك لا نعتبر هذا المجال. لكن المجال الكهربائي الذي تخلقه الموجة هو الأساس.

كيف يعمل فرن الميكروويف؟

لكي تقوم أجهزة الميكروويف بتسخين الطعام، يجب أن تحتوي على جزيئات ثنائية القطب (شحنات مختلفة في نهايات مختلفة، أي أن إحداها موجبة والأخرى سالبة). وكما اتضح، فإنهم كذلك. هذه هي جزيئات السكر والدهون، ولكن الأهم من ذلك، الماء، الموجود في جميع المنتجات تقريبا.

يوجد في كل قطعة، حتى أصغر قطعة من المنتج، عدد كبير من جزيئات ثنائي القطب مرتبة حسب رغبتها، أي بشكل فوضوي. ولكن بمجرد أن تقع تحت تأثير المجال الكهربائي، يتم بناء الجزيئات على الفور في صفوف متساوية على خطوط المجال، وبترتيب صارم: زائد - في اتجاه واحد، ناقص - في الآخر. قف على الصف. ولكن بمجرد أن يتغير المجال القطبي، تتكيف الجزيئات بعده، وتتحول إلى مائة وثمانين درجة. تخيل الآن أن مثل هذا التغيير في المجال يحدث كثيرًا. أو بالأحرى بتردد 2450 ميجا هرتز. اسمحوا لي أن أذكرك أن 1 هرتز هو تذبذب واحد في ثانية واحدة، مما يعني أنه من السهل حساب أن 1 ميجاهرتز هو 1 مليون تذبذب في ثانية واحدة. خلال التذبذبة الواحدة يتغير المجال مرتين. يمكنك حساب عدد المرات التي غيرت فيها جزيئاتنا موقعها في الثانية. لأولئك الذين يأخذون كلمتهم على محمل الجد - 4900000000 مرة.

هل يمكنك تخيل هذه الحركة المحمومة للجزيئات؟ وخلال هذه الحركة، تتلامس الجزيئات مع بعضها البعض، مما يؤدي إلى إطلاق الحرارة التي تعمل على "تدفئة" المنتج.

بمعرفة مبدأ تشغيل فرن الميكروويف، لن يكون من الممكن طهي العديد من الأطباق بسرعة،

القليل عن قواعد الاستخدام التي ستساعدك على إتقان عملية الطهي في الميكروويف:

كيفية طهي وصفاتك في الميكروويف. هذا

بطاطس لذيذة مع اللحم في وعاء,

بالنسبة لأولئك الذين تعتبر الفيزياء بعيدة جدًا بالنسبة لهم، أقترح عليك فرك راحتي يديك معًا. اشعر كيف تصبح دافئة. وهذا هو نفس المبدأ. وبالمناسبة، يوضح هذا المثال أنه بهذه الطريقة، أي عن طريق فرك راحة اليد بشكل مكثف، لن نتمكن من تسخين الأنسجة بشكل عميق. وبالمثل، لا يمكن لأفران الميكروويف أن تخترق أعمق من ثلاثة سنتيمترات. لذلك، ترتبط الموصلية الحرارية بعمل الموجات الدقيقة، والتي بفضلها تخترق الحرارة المتولدة أعمق من ثلاثة سنتيمترات.

ماذا يعني هذا عمليا وما علاقته بالطهي في الميكروويف؟ هذا يعني أنك لست مضطرًا لطهي قطعة كبيرة بأقصى قدر من الطاقة. من الأفضل ضبطها على درجة متوسطة وترك الحرارة تتغلغل فيها بهدوء، مع تحضير القطعة جيداً وعدم تفحم الجزء الخارجي.

ويجب تحريك المنتجات السائلة بشكل دوري، مما يساعد على اختراق الحرارة في منتصف الطبق.

في الآونة الأخيرة، انتشرت شائعات مفادها أن تسخين الطعام في الميكروويف يبدأ من داخل المنتج، مما يؤدي إلى فقدان العناصر الدقيقة القيمة في الطعام. ولكن هذا رأي خاطئ، كما تفهم بالفعل. جرب تجربة عملية: قم بتسخين البطاطس المسلوقة غير المقشرة، ثم انظر إلى قشرتها الجافة المقرمشة ولبها الطري.

كيف يعمل فرن الميكروويف؟

يتم وضع المنتجات المطلوبة داخل الميكروويف على حامل دوار، بحيث يتم التسخين بالتساوي. يتم إنتاج الموجات الدقيقة بواسطة أنبوب إلكتروني قوي يسمى المغنطرون. إذا تعطلت أجهزتك المنزلية، فلا تتعجل لإصلاحها بنفسك، ضع في اعتبارك أن المغنطرون مزود بجهد عالي جدًا - لا تخاطر بنفسك وعائلتك.

الشبكة الموجودة على باب الجهاز تحمي من الإشعاع.

تتضمن حزمة الجهاز:

• حبل القوة،
• محول الطاقة
• المغنطرون؛
• أجهزة توجيه وتوزيع الموجات؛
• مكثف؛
• مقوم
• باب مجهز خاص الأختام؛
• غرفة الفرن مع لوحة.
• معجب.

12 637

لكي تفهم ما إذا كان فرن الميكروويف ضارًا، عليك أن تكون لديك فكرة عن ماهية أفران الميكروويف. للقيام بذلك، دعونا لا ننتقل إلى الشائعات، ولكن إلى البيانات العلمية للفيزياء، والتي تشرح طبيعة وخصائص جميع الظواهر الفيزيائية.

ما هي الموجات الدقيقة ومكانها في طيف الإشعاع الكهرومغناطيسي.
الميكروويفهو نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي. وكما تعلم، فإن الإشعاع الكهرومغناطيسي الصادر عن الشمس هو المصدر الرئيسي للطاقة للحياة على الأرض. وهو يتألف من الإشعاع المرئي وغير المرئي.

جميع الألوان التي نراها هي الجزء المرئي من الإشعاع. غير المرئي هو موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء (الحرارية) والأشعة فوق البنفسجية والأشعة السينية وأشعة جاما. وكل هذه الموجات هي مظاهر لنفس الظاهرة وهي الإشعاع الكهرومغناطيسي، ولكنها تختلف في الطول الموجي وتردد التذبذب. كلما زاد الطول الموجي، انخفض تردد اهتزازاتها. تحدد هذه المعلمات خصائص نوع معين من الإشعاع.

يمكن ترتيب الطيف الكامل للموجات الكهرومغناطيسية بشكل تسلسلي مع انخفاض الطول الموجي (وبالتالي زيادة تردد التذبذب) بالترتيب التالي:

1. موجات الراديو- الموجات الكهرومغناطيسية التي يزيد طولها الموجي عن 1 ملم. وهي تشمل: أ) الموجات الطويلة - الطول الموجي من 10 كم إلى 1 كم (تردد 30 كيلو هرتز - 300 كيلو هرتز)؛
   ب) الموجات المتوسطة - الطول الموجي من 1 كم إلى 100 م (التردد 300 كيلو هرتز -3 ميجا هرتز)؛
   ج) الموجات القصيرة - الطول الموجي من 100 م إلى 10 م (التردد 3 - 30 ميجاهرتز)؛
   د) موجات فائقة القصر بطول موجي أقل من 10 أمتار (تردد 30 ميجاهرتز - 300 جيجاهرتز). وتنقسم الموجات الفائقة القصر بدورها إلى:
   متر، سنتيمتر (بما في ذلك أجهزة الميكروويف)، موجات ملليمتر.
   الميكروويفهي نوع من الطاقة الكهرومغناطيسية التي تقع على مقياس التردد بين موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء. ولذلك، فإنهم يشتركون في بعض ممتلكات جيرانهم. الميكروويفأو الموجات فائقة التردد (موجات الميكروويف) هي موجات راديو كهرومغناطيسية قصيرة يبلغ طولها الموجي 1 مم - 1 متر (تردد أقل من 300 ميجاهرتز). يطلق عليه إشعاع التردد الفائق (الميكروويف) لأنه يحتوي على أعلى تردد في نطاق الراديو. الطبيعة الفيزيائية لإشعاع الميكروويف هي نفس طبيعة موجات الراديو. يتم استخدامها للاتصالات الهاتفية وتشغيل الإنترنت ونقل البرامج التلفزيونية وفي أفران الميكروويف.
2. الأشعة تحت الحمراء- موجات كهرومغناطيسية بطول موجي 1 ملم - 780 نانومتر (تردد 300 جيجا هرتز - 429 هرتز). ويسمى أيضًا الإشعاع "الحراري"، حيث ينظر إليه جلد الإنسان على أنه شعور بالدفء.
3. الإشعاع المرئي— الموجات الكهرومغناطيسية ذات الطول الموجي 780-380 نانومتر (تردد 429 هرتز - 750 هرتز).
4. الأشعة فوق البنفسجيةهـ - الموجات الكهرومغناطيسية بطول موجي 380 - 10 نانومتر (تردد 7.51014 هرتز - 31016 هرتز).
5. الأشعة السينية- موجات كهرومغناطيسية بطول موجي 10 نانومتر – 5 مساءً (التردد 31016 – 61019 هرتز).
6. أشعة غاما— الموجات الكهرومغناطيسية ذات الطول الموجي أقل من 5 مساءً (تردد أكثر من 61019 هرتز).

تعتمد كمية الطاقة التي تحملها على الطول الموجي والتردد. تحمل الموجات ذات الأطوال الموجية الطويلة والترددات المنخفضة طاقة قليلة. هناك العديد من الموجات ذات الطول الموجي القصير والتردد العالي. كلما زادت طاقة الإشعاع، زاد تأثيره المدمر على الشخص.

بناءً على قدرتها على إحداث تأثير مثل تأين المادة، تنقسم جميع أنواع الإشعاع الكهرومغناطيسي المذكورة أعلاه إلى فئتين: المؤينةو غير المؤينة.
يختلف هذان النوعان من الإشعاع في كمية الطاقة التي يحملانها.

1. إشعاعات أيونيةوتسمى خلاف ذلك المشعة. ويشمل ذلك الأشعة السينية، وأشعة جاما، وفي بعض الحالات الأشعة فوق البنفسجية.
إشعاعات أيونيةويتميز بالطاقة العالية، وهو قادر على تأين المواد، ويسبب تغيرات في الخلايا تعطل سير التفاعلات البيولوجية في الجسم وتشكل خطراً على الصحة.
الطاقة القصوى متأصلة في إشعاع جاما. ونتيجة التعرض له، يصبح الطعام مشعًا، ويصاب الشخص بمرض الإشعاع. ولهذا السبب فإن التعرض لجميع الإشعاعات المؤينة يشكل خطورة كبيرة على الكائن الحي.

2. الإشعاعات غير المؤينة – موجات الراديو، الأشعة تحت الحمراء، الإشعاع المرئي.
لا تمتلك هذه الأنواع من الإشعاع طاقة كافية لتأين المادة، لذا فهي غير قادرة على تغيير بنية الذرات والجزيئات. عادةً ما يُعتبر الحد الفاصل بين الإشعاع غير المؤين والإشعاع المؤين هو طول موجة يبلغ حوالي 100 نانومتر.
إن طاقة موجات الراديو الطويلة لا تكفي حتى لتسخين أي شيء - فهي ببساطة سوف تمر عبر أي طعام. يتم امتصاص طاقة الأشعة تحت الحمراء (الحرارية) من قبل جميع الكائنات، بما في ذلك الطعام، لذلك يتم استخدامها بنجاح، على سبيل المثال، في المحامص. تحتل أجهزة الميكروويف موقعًا متوسطًا، وبالتالي فهي تحتوي أيضًا على طاقة منخفضة.

الميكروويف المستخدم في أفران الميكروويف.
تستخدم أفران الميكروويف المنزلية أفران ميكروويف بتردد إشعاعي يبلغ 2450 ميجاهرتز (2.45 جيجاهرتز) وطول موجي يبلغ حوالي 12 سم، وهذه المؤشرات أقل بكثير من ترددات الأشعة السينية وأشعة جاما التي تسبب تأثيرًا مؤينًا وتشكل خطرًا على الإنسان. . وتقع الموجات الدقيقة بين موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء، أي. ليس لديهم طاقة كافية لتأين الذرات والجزيئات.
في أفران الميكروويف العاملة، لا تؤثر أفران الميكروويف بشكل مباشر على البشر. يتم امتصاصها عن طريق الطعام، مما يسبب تأثيرًا لتوليد الحرارة.
أفران الميكروويف لا تخلق إشعاعات أيونيةولا تنبعث منها جسيمات مشعة، وبالتالي ليس لها تأثير إشعاعي على الكائنات الحية والغذاء. إنهم يولدون موجات الراديو، والتي، وفقا لجميع قوانين الفيزياء، لا يمكنها تغيير التركيب الذري الجزيئي للمادة، ويمكنهم تسخينها فقط؛
لذا، فإن الموجات الدقيقة هي نوع من موجات الراديو. كونها على مقياس التردد بين موجات الراديو والأشعة تحت الحمراء، فإنها تشترك معها في الخصائص.
ومع ذلك، لا الحرارة ولا موجات الراديو التي تحيط بنا لها أي تأثير على الطعام، وبالتالي ليس هناك سبب لتوقع أن تفعل أفران الميكروويف الشيء نفسه.

في نفس الموضوع:

تاريخ الاختراع.

اختراع فرن الميكروويف هو اختراع بطريقة جديدة تماماطبخ.

في الثلاثينيات من القرن العشرين، تم تنفيذ العمل في وقت واحد في بلدان مختلفة للحصول على موجات راديو قوية الميكروويفيتراوح. تم استخدام موجات الراديو هذه بشكل أساسي في الرادارات. بالصدفة، في عام 1932، قام موظفو أحد المختبرات في الولايات المتحدة بقلي نقانقين بدون نار، ووضعوهما بالقرب من مولد ميكروويف قوي.

في عام 1945، قام المهندس الأمريكي سبنسر بتجربة المغنطرون - وهو أنبوب راديو يولد موجات الراديو في نطاق الميكروويف. أخذ سبنسر عدة حبات من الذرة ووضعها بالقرب من المغنطرون، وبعد بضع دقائق تبين أن الحبوب هي الفشار. لقد فعل الشيء نفسه مع البيضة النيئة.

بيضة نيئة، تُترك باردة من الخارج، وتُسلق على الفور تقريبًا في المنتصف تحت تأثير موجات كهرومغناطيسية.

في أكتوبر 1945، حصلت الشركة التي كان يعمل فيها سبنسر على براءة اختراع لفرن الميكروويف وبدأت في إنتاج أجهزة تسمى "أفران الرادار" - وهي خزائن كبيرة مليئة بأنابيب الراديو والمحولات ومراوح التبريد. ولم تكن المساحة التي يجب وضع الطعام فيها أكبر من فرن المطبخ العادي. استخدمنا أفران الميكروويف هذه لتذويب المخزون الغذائي الاستراتيجي.

في عام 1952، اشترى اليابانيون براءة اختراع وبدأوا في إنتاج أفران الميكروويف للمنزل.

وبعد خمسة عشر عاما، ظهرت أفران الميكروويف المحلية لدينا في المتاجر.

تدريجيا، أصبحت أفران الميكروويف مجموعوكانت مجهزة الشواية، المسخن، "الهش" وغيرها من الوظائف الإضافيةوالتي تم من خلالها تبسيط عملية الطبخ ويتساوى الطعم مع الأطباق المحضرة بالطريقة التقليدية.. ويمكن للميكروويف طهي الطعام بخمس طرق مختلفة:أفران ميكروويف بسيطة؛ إشعاع الشواية الميكروويف والشواية في نفس الوقت؛ شواء باستخدام الحمل الحراري. ميكروويف مع الحمل الحراري.

من أين تأتي أفران الميكروويف؟

تستخدم أفران الميكروويف المنزلية أفران ميكروويف بتردد 2450 ميجا هرتز. تم إنشاء هذا التردد لأفران الميكروويف بموجب اتفاقيات دولية خاصة، حتى لا يحدث تداخلتشغيل الرادارات والأجهزة الأخرى باستخدام الموجات الدقيقة.

مصدر الإشعاع هو الجهد العالي جهاز فراغ - المغنطرون.يجب تطبيق جهد عالي على خيوط المغنطرون - حوالي 3-4 كيلو فولت. جهد مصدر التيار الكهربائي (220 فولت) لا يكفي للمغنطرون، ويتم تشغيله من خلال خاص محول الجهد العالي.

تبلغ قوة المغنطرون حوالي 700-850 واط. لتبريد المغنطرون، توجد بجانبه مروحة تنفخ الهواء فوقه باستمرار. توفر المروحة الحمل الحراري القسري للهواء في تجويف الفرن بينما تقوم بتسخينه في نفس الوقت، مما يعزز الخبز الموحد للمنتجات.

تدخل الموجات الدقيقة من المغنطرون إلى الفرن من خلال دليل موجي - وهي قناة ذات جدران معدنية تعكس إشعاع الميكروويف.

تصميم معقديحتوي على باب ميكروويف. يجب أن توفر الرؤية (ما يحدث في الداخل) وتمنع الموجات الدقيقة من الهروب إلى الخارج. إنها "فطيرة" متعددة الطبقات مصنوعة من ألواح زجاجية أو بلاستيكية.

بين اللوحات يجب أن يكون هناك شبكة من الصفائح المعدنية المثقبة. يعكس المعدن موجات الميكروويف مرة أخرى إلى تجويف الفرن، ولا تسمح الثقوب الصغيرة (أقل من 3 مم) بمرور إشعاع الميكروويف. يتم تركيب ختم مصنوع من مادة عازلة حول محيط الباب.

للطهي بالميكروويف غير مناسب تماماأواني معدنية. الميكروويف لا تخترقالمعدن، فإنها تنعكس منه. قد يسبب هذا التفريغ الكهربائي (قوس)وتسبب تلف الفرن. بجانب، موجات الميكروويف المنعكسةيستطيع تمر عبر الزجاجأبواب غير آمنة للصحة

كيف يقوم الميكروويف بتسخين الطعام؟

لتسخين الطعام باستخدام أفران الميكروويف، يجب أن يكون موجودا جزيئات ثنائية القطب,أي تلك التي لها شحنة كهربائية موجبة في أحد طرفيها وشحنة سالبة في الطرف الآخر. يوجد العديد من هذه الجزيئات في الطعام - وهي جزيئات الدهون والسكريات والماء. في المجال الكهربائي، فإنها تصطف بشكل صارم في اتجاه خطوط المجال، "زائد" في اتجاه واحد، "سالب" في الاتجاه الآخر. وبمجرد أن يغير المجال اتجاهه إلى الاتجاه المعاكس، تتغير الجزيئات على الفور دورانعند 180 درجة. يغير المجال الموجي الذي توجد فيه هذه الجزيئات قطبيتها 4,900,000,000 مرة في الثانية!

تحت تأثير إشعاع الميكروويف، تدور الجزيئات بتردد محموم وتحتك ببعضها البعض. الحرارة المنبعثة خلال هذه العملية هي التي تسبب تسخين الطعام. يحدث تسخين المنتجات بسبب تسخين الطبقة السطحية بواسطة أفران الميكروويف وزيادة تغلغل الحرارة في أعماق الطعام بسبب التوصيل الحراري.

يغلي الماء في الميكروويف ليس كما هو الحال في إبريق الشاي،حيث يتم توفير الحرارة للمياه فقط من الأسفل. تسخين الميكروويف يأتي من جميع الجهات. في الميكروويف، سوف يصل الماء إلى درجة حرارة الغليان، ولكن لن تكون هناك فقاعات.ولكن عند إخراج الزجاج من الفرن، والهز في نفس الوقت، فإن الماء الموجود في الزجاج سيبدأ في الغليان متأخرا، ويمكن أن يحرق الماء المغلي يديك.

إذا كنت تريد غلي الماء في كوب أو أي وعاء طويل وضيق، فتأكد من إسقاط ملعقة صغيرة فيه قبل وضع الكوب في الفرن.

ما الذي لا يجب عليك فعله؟

لا يمكنك تشغيل فرن فارغ دون وجود جسم واحد يمكنه امتصاص الموجات الدقيقة. دون مواجهة أي عوائق في طريقها، سوف تنعكس الموجات الدقيقة بشكل متكرر من الجدران الداخلية لتجويف الفرن، ويمكن للطاقة الإشعاعية المركزة أن تنعكس بشكل متكرر من الجدران الداخلية لتجويف الفرن. تعطيل الفرن.كحد أدنى للحمل، تحتاج إلى وضع كوب من الماء على الأقل فيه.

هل أفران الميكروويف خطيرة؟

ليس لأفران الميكروويف أي تأثير إشعاعي على الأنسجة البيولوجية أو الطعام.

يتطلب الطهي في الميكروويف القليل جدًا من الدهون، لذا فإن الطعام الذي يتم طهيه في الميكروويف أكثر صحةولا يشكل أي خطر على الإنسان.

يتضمن تصميم الفرن إجراءات صارمة لمنع تسرب الإشعاع إلى الخارج. على الرغم من أن التعرض المباشر لأفران الميكروويف يمكن أن يسبب الحروق، إلا أن هناك خطرًا عند استخدام ميكروويف يعمل بشكل صحيح غائبة تماما.

تتحلل أفران الميكروويف بسرعة كبيرة في الغلاف الجوي. وعلى مسافة نصف متر من الميكروويف، يصبح الإشعاع أضعف 100 مرة. يكفي الابتعاد عن الموقد على مسافة ذراع، ويمكنك أن تشعر في أمان تام.

شهية طيبة للجميع!

مجلة "العلم والحياة"

الميكروويف.
فرن الميكروويف أو فرن الميكروويف هو جهاز إلكتروني مصمم لتسخين الطعام أو طهيه بسرعة، وإذابة تجميد الطعام باستخدام الموجات الكهرومغناطيسية في نطاق الديسيمتر (عادةً بتردد 2450 ميجاهرتز).
في الصناعة، تُستخدم هذه الأفران لإزالة الجليد، والتجفيف، وصهر البلاستيك، وحرق السيراميك، والمواد اللاصقة للتدفئة، وما إلى ذلك. وفي بعض الأفران الصناعية، يمكن تغيير تردد الإشعاع (ما يسمى بالميكروويف ذو التردد المتغير، VFM).
على عكس الأفران الكلاسيكية (على سبيل المثال، الفرن)، يتم تسخين المنتجات في فرن الميكروويف ليس فقط من السطح، ولكن أيضًا في جميع أنحاء حجم المنتج الذي يحتوي على جزيئات قطبية (على سبيل المثال، الماء)، لأن موجات الراديو بتردد معين تخترق المنتجات الغذائية وتمتصها على عمق حوالي 2.5 سم، مما يقلل بشكل كبير من وقت تسخين المنتج.

جهاز
مصدر إشعاع الميكروويف هو جهاز فراغ عالي الجهد - المغنطرون. لكي يقوم هوائي المغنطرون بإصدار موجات ميكروويف، يجب تطبيق جهد عالي (حوالي 3-4 كيلو فولت) على فتيل المغنطرون. لذلك، فإن جهد مصدر التيار الكهربائي (220 فولت) لا يكفي للمغنطرون ويتم تغذيته من خلال محول خاص عالي الجهد. قوة المغنطرون لأفران الميكروويف الحديثة هي 600-900 واط. تدخل الموجات الدقيقة الناتجة عن المغنطرون إلى تجويف الفرن من خلال دليل موجي - وهي قناة ذات جدران معدنية تعكس إشعاع الميكروويف. في بعض أفران الميكروويف، تدخل الموجات إلى التجويف فقط من خلال ثقب واحد (عادة في الجزء العلوي من التجويف)، وفي حالات أخرى - من خلال فتحتين: في "السقف" وفي "الأسفل". إذا نظرت إلى تجويف الفرن، يمكنك رؤية ألواح الميكا التي تغطي فتحات إدخال أجهزة الميكروويف. لا تسمح اللوحات بدخول رذاذ الدهون من الطعام الساخن إلى الدليل الموجي، ولا تتداخل مع مرور الموجات الدقيقة على الإطلاق، لأن الميكا شفافة للإشعاع. مع مرور الوقت، تصبح صفائح الميكا (السدادات) مشبعة بالدهون، وتصبح فضفاضة، وتحتاج إلى استبدالها بأخرى جديدة.

تجويف الميكروويف مصنوع من المعدن، والذي يمكن أن يكون له طلاء مختلف. في أرخص نماذج أفران الميكروويف، يتم تغطية السطح الداخلي لجدران التجويف بطلاء المينا. هذا الطلاء ليس مقاومًا بشكل خاص لدرجات الحرارة المرتفعة، لذلك لا يستخدم في الموديلات التي تستخدم الشواية بالإضافة إلى أجهزة الميكروويف.

يعد طلاء جدران التجويف بالمينا أو السيراميك الخاص أكثر متانة. الطلاء الخاص (السيراميك الحيوي - مولينكس، المضاد للبكتيريا - LG) عبارة عن مركب خاص يتم تلبيده عند درجات حرارة عالية، مما يجعل طلاء الكاميرا سطحًا أملسًا تمامًا. الجدران التي تحتوي على هذا الطلاء سهلة التنظيف ويمكنها تحمل درجات الحرارة المرتفعة. عيب المينا والسيراميك هو هشاشتهما بالنسبة للصدمات. عند وضع الأطباق داخل الميكروويف، من السهل أن تصطدم بالحائط عن طريق الخطأ، وقد يؤدي ذلك إلى إتلاف الطلاء المطبق عليه. لذلك، إذا قمت بشراء فرن ميكروويف مطلي بالمينا أو بطبقة من السيراميك، فتعامل معه بحذر.
الجدران الأكثر متانة ومقاومة للصدمات مصنوعة من الفولاذ المقاوم للصدأ. الخاصية الإيجابية لهذه المادة هي انعكاسها الممتاز لأفران الميكروويف. الجانب السلبي هو أنه إذا لم تهتم ربة المنزل كثيرًا بتنظيف السطح الداخلي لفرن الميكروويف، فإن بقع الدهون والطعام التي لم تتم إزالتها في الوقت المناسب يمكن أن تترك علامات على السطح المقاوم للصدأ.

المكونات الرئيسية لفرن الميكروويف المغنطرون:
- غرفة معدنية يتم فيها تركيز الإشعاع عالي التردد ويتم وضع المنتجات الساخنة فيها؛
- محول - مصدر طاقة عالي الجهد للمغنطرون؛
- باعث الميكروويف - المغنطرون؛
- الدليل الموجي لنقل الإشعاع من المغنطرون إلى الكاميرا؛
- دوائر التحكم والتبديل؛
- طاولة دوارة (لوح زجاجي) - ضرورية للتسخين الموحد للمنتج من جميع الجوانب؛
- الدوائر والدوائر التي توفر التحكم (المؤقت) والسلامة (قفل الوضع) للجهاز؛
- مروحة لتبريد المغنطرون وتهوية الحجرة.

عنصر مهم جدًا في فرن الميكروويف هو الباب. وينبغي أن يتيح رؤية ما يحدث في الداخل، مع منع الموجات الدقيقة من الهروب إلى الخارج. الباب عبارة عن كعكة متعددة الطبقات مصنوعة من ألواح زجاجية أو بلاستيكية.

بالإضافة إلى ذلك، بين اللوحات هناك دائما شبكة مصنوعة من الصفائح المعدنية المثقبة. يعكس المعدن موجات الميكروويف مرة أخرى إلى حجرة الفرن، ولا يزيد قطر الثقوب المثقوبة، التي تجعله شفافًا للعرض، عن 3 مم. تذكر أن الطول الموجي لإشعاع الميكروويف هو 12.25 سم، يصبح من الواضح أن مثل هذه الموجة لا يمكنها المرور عبر فتحات يبلغ قطرها ثلاثة ملليمترات.
لمنع الإشعاع من العثور على ثغرات حيث يكون الباب مجاورًا لقطع التجويف، يوجد ختم مصنوع من مادة عازلة على طول محيط الباب. يتم تركيبه بإحكام على الطرف الأمامي لجسم فرن الميكروويف عندما يكون الباب مغلقًا. يبلغ سمك الختم حوالي ربع الطول الموجي لإشعاع الميكروويف. يستخدم هذا حسابًا يعتمد على فيزياء الموجات: الموجات في الطور المضاد تلغي بعضها البعض. بفضل السماكة المختارة بدقة للمادة المانعة للتسرب، يتم ضمان ما يسمى بالتداخل السلبي للموجة التي تخترق مادة المادة المانعة للتسرب والموجة المنعكسة الخارجة من المادة المانعة للتسرب. وبفضل هذا، يعمل الختم كمصيدة تخفف الإشعاع بشكل موثوق.
للتخلص تمامًا من إمكانية توليد أفران ميكروويف عندما يكون باب الغرفة مفتوحًا، يتم استخدام مجموعة من المفاتيح المستقلة المتعددة التي تكرر بعضها البعض. يتم إغلاق هذه المفاتيح عن طريق أدلة الاتصال الموجودة على باب الفرن وتكسر دائرة إمداد الطاقة بالمغنطرون حتى لو كان الباب مفكوكًا قليلاً.

مبدأ التشغيل.
هناك اعتقاد شائع بأن فرن الميكروويف يقوم بتسخين الطعام من الداخل إلى الخارج. في الواقع، تنتقل أفران الميكروويف من الخارج إلى الداخل ويتم الاحتفاظ بها في الطبقات الخارجية من الطعام، لذا فإن تسخين منتج رطب بشكل موحد يحدث تقريبًا بنفس الطريقة التي يتم بها تسخين الفرن (للاقتناع بهذا، ما عليك سوى تسخين البطاطس المسلوقة "في ستراتهم"، حيث يحمي الجلد الرقيق المنتج بشكل كافٍ من الجفاف). ويعود هذا الاعتقاد الخاطئ إلى أن أفران الميكروويف لا تؤثر على المواد الجافة التي تكون عادة على سطح المنتجات، وبالتالي فإن تسخينها في بعض الحالات يبدأ بشكل أعمق من طرق التسخين الأخرى (منتجات الخبز، على سبيل المثال، يتم تسخينها من الداخل، ولهذا السبب - الخبز والكعك لديهم قشرة جافة من الخارج، ومعظم الرطوبة تتركز في الداخل).
تسمح جميع الأفران المنزلية تقريبًا للمستخدم بضبط مستوى الطاقة المنبعثة. للقيام بذلك، يتم تشغيل وإيقاف السخان (المغنطرون) بشكل دوري، وفقًا لإعداد منظم الطاقة (أي أن المغنطرون نفسه لديه حالتين فقط - تشغيل/إيقاف، ولكن كلما طالت مدة حالة التشغيل، فيما يتعلق إلى حالة إيقاف التشغيل، كلما زادت الطاقة المشعة للفرن لكل وحدة زمنية - طريقة ما يسمى بتعديل عرض النبض). يمكن ملاحظة فترات التشغيل/الإيقاف هذه أثناء تشغيل الفرن (سماع تغيرات في الضوضاء الصادرة عن فرن التشغيل، بالإضافة إلى تغيرات في مظهر بعض المنتجات (نفخ بعض منتجات الهواء، بما في ذلك الأكياس)، وما إلى ذلك) أثناء تشغيل وإيقاف المغنطرون.
لا يمكن لإشعاع الميكروويف أن يخترق الأجسام المعدنية، لذلك من المستحيل طهي الطعام في أواني معدنية. الأواني المعدنية والأواني المعدنية (الملاعق والشوك) التي يتم وضعها في فرن الميكروويف أثناء عملية التسخين يمكن أن تلحق الضرر به.
من غير المرغوب وضع الأطباق ذات الطلاء المعدني ("الحدود الذهبية") في فرن الميكروويف - حتى هذه الطبقة الرقيقة من المعدن يتم تسخينها بقوة بواسطة التيارات الدوامية وهذا يمكن أن يدمر الأطباق في منطقة الطلاء المعدني.
لا يمكنك تسخين السوائل في حاويات محكمة الغلق أو بيض طيور كامل في الميكروويف - بسبب التبخر القوي للماء، يتم إنشاء ضغط مرتفع بداخلها، ونتيجة لذلك، يمكن أن تنفجر. لنفس الأسباب، لا ينصح بتسخين منتجات النقانق المغطاة بغطاء بلاستيكي (أو قبل التسخين، تحتاج إلى ثقب كل نقانق بالشوكة).
عند تسخين الماء في الميكروويف، يجب عليك أيضًا توخي الحذر - فقد يسخن الماء أكثر من اللازم، أي يسخن فوق نقطة الغليان. يمكن للسائل شديد السخونة أن يغلي على الفور تقريبًا من الحركة المتهورة. وهذا لا ينطبق فقط على الماء المقطر، ولكن أيضًا على أي ماء يحتوي على عدد قليل من الجزيئات العالقة.

العالم الصغير غني بالأسرار. نحن نتحدث بمرح عن الإلكترونات دون أن نعرف بالضبط ما هي. مبدأ عدم اليقين لهايزنبرج مذهل. العلماء، كلما ذهبوا أبعد، كلما بدأوا في التعجب من اكتشافاتهم الخاصة. نظرية أينشتاين لا يمكن الدفاع عنها جزئيا، مما يعني أن الكتلة لا تزيد مع زيادة السرعة، وسرعة الضوء يمكن التغلب عليها. وقد تم إثبات ذلك تجريبياً مؤخراً. كيف يعمل فرن الميكروويف إذا لم يكن هناك شيء معروف عن الجسيمات الأولية سوى عدم القدرة على التنبؤ بسلوكها؟ دعونا نحاول أن ننظر إلى عالم الظواهر المذهلة وغير المفهومة.

مبدأ تشغيل فرن الميكروويف النشط

الإلكترونات وأفران الميكروويف

تختلف الخصائص التقنية لأفران الميكروويف؛ فهي تعتمد على ظاهرة شائعة - وهي امتصاص جزيئات الماء لطاقة الموجات الكهرومغناطيسية. يظل مبدأ تشغيل فرن الميكروويف كما هو. يقولون أن أمريكا أخذت هذا المفهوم من ألمانيا النازية المهزومة. بضع كلمات حول تشغيل فرن الميكروويف.

في الفيزياء، يتم قبول نظرية الموجة الجسيمية المزدوجة، والتي بموجبها تتصرف الموجة الكهرومغناطيسية مثل الجسيم. ومع انخفاض التردد، تظهر التأثيرات المميزة للبحار والأنهار: إضافة الموجات ليست كمية، ولكنها تأخذ في الاعتبار الطور، ونتيجة لذلك يأخذ نمط التداخل مظهرًا غريبًا. غالبًا ما يتصرف الضوء مثل الجسيمات. الكم هو قطعة من الضوء.

في أحد الأيام، قرر العلماء في المختبر التحقق من ماهية الكميات. لقد أخذوا مسدسًا خاصًا ينبعث منه جزيئات أولية. تسلسل التجارب:

لقد طرح العلماء نظريات: يمر الجسيم عبر كلا الشقين في وقت واحد، أو عبر فتحة واحدة. ونتيجة لذلك، يبدو أن الإلكترون يضرب نفسه، مشكلًا نمطًا من التداخل. أما بالنسبة للنظرية الموجية، فشيء مماثل معروف. بدأوا يقولون إن الجسيم "يعرف" بالملاحظة. نحن أقرب إلى نظرية أحد المعلقين على الفيديو على اليوتيوب الذي قال إن التلسكوب يسلب طاقة الفوتون، وبالتالي من المستحيل إثبات النمط الموجي. الشاشة ليست أداة قياس مماثلة، وبالتالي النتائج مختلفة.

يعمل المغنطرون الموجود في فرن الميكروويف بسبب حركة الإلكترونات المرتبة (بعبارة صحيحة). نحن لا نرى أي تناقضات في التجربة؛ ومن المضحك أن العلماء لا يريدون رؤية المزيد من التشابه مع الموجة. في المغنطرون بفرن الميكروويف، يتم التحكم في العملية بشكل مختلف.

وبغض النظر عن طبيعة الجسيمات، فقد ثبت أنه في المجال المغناطيسي، تبدأ الإلكترونات المنبعثة من الكاثود الحراري في التحرك في دائرة. لإنشاء توزيع موحد للتوتر، يتم استخدام مغناطيسين دائمين على جانبي غرفة عمل المغنطرون على شكل غسالة.

يوجد فراغ بالداخل حتى لا يعيق حركة الجزيئات الأولية. ونتيجة لذلك، توصلوا إلى فكرة صنع ما يشبه الطبل الدوار، حيث يتم توصيل كل حجرة بالقناة المركزية عن طريق فتحة ضيقة. دون التفكير مرتين، قام العلماء بحساب الأبعاد وإنشاء مرنان للمغنطرون في فرن الميكروويف. ونتيجة لذلك، بدأت الإلكترونات، مدفوعة بالكهرباء ويتم التحكم فيها بواسطة المغناطيس، في توليد اهتزازات من مختلف الأنواع. لكن ترددات الرنان المغنطروني لفرن الميكروويف فقط هي التي بقيت.

يؤدي تطبيق جهد 3 كيلو فولت على الكاثود مع دائرة أرضية عند أنود المغنطرون في فرن الميكروويف إلى تذبذبات دوارة بتردد معين في الغرف. يتم التقاط الإشارة من خلال دبوس خاص في أحد الدبوس العديدة. دعونا نضيف أنه لتسهيل عملية خروج الإلكترونات من سطح الأنود، يتم استخدام حيلتين:

1. اختر مادة الكاثود بحكمة: التنغستن والثوريوم.
2. تطبيق جهد التسخين (6.3 فولت، 50 هرتز) على الشعيرة.

يعمل المغنطرون الموجود في فرن الميكروويف بطريقة مماثلة. يرجى ملاحظة أنه لا يوجد شيء معروف بالضبط عن طبيعة الإلكترونات؛ ولا يزال علماء الفيزياء النظرية يكافحون من أجل حل المشكلة؛ وقد استخدم الممارسون هذه النتيجة لفترة طويلة.

كيف يتم استخدام الاهتزازات عالية التردد في فرن الميكروويف

تترك الاهتزازات المغنطرون وتدخل مباشرة إلى الدليل الموجي. يتم اختيار أبعاد المقطع الدائري أو المستطيل بحيث يكون التوهين في حده الأدنى. تصل الموجة، التي تتحرك بزاوية نحو محور الدليل الموجي وتنعكس باستمرار من الجدران العلوية والسفلية، إلى حجرة العمل. قوة المجال عالية، والأجسام الغريبة بداخلها ستؤدي إلى أعطال كهربائية على شكل برق. باستثناء ما تم وصفه، فإن مخرج الدليل الموجي إلى غرفة العمل مغطى بقطعة قماش ميكا، تسمى عادة ميكا.

يكون العازل المحدد شفافًا للموجات التي تمر بحرية داخل الحجرة. يتم تحديد حجم غرفة عمل الفرن بناءً على تردد المغنطرون. ولكن سرعان ما أصبح الأمر ملحوظًا: إذا تُرك جسم ثابت للتدفئة، فإن درجة الحرارة في المناطق المختلفة تختلف بشكل كبير. من الواضح أن الناس لا يحبون حقيقة أن القطعة الأولى أكثر سخونة من الثانية. وتفسر هذه الظاهرة بوجود موجات واقفة. عند العقد يكون سعة تذبذب المجال صفرًا، وعند الحدبات يكون الحد الأقصى. والنتيجة هي شيء يشبه نمط التداخل.

دعونا نشرح ما يحدث. يتم نقل الطاقة إلى جزيئات الماء: ذرة أكسجين، وجزيئين هيدروجين ملتصقين بالقرب من جانب واحد. اتضح شيئًا يشبه الرأس مع نتوءين على جانبي الجمجمة. تقع اللحظة السلبية الكهربائية في منطقة القاعدة. عندما يتم التقاط هذه النتيجة بواسطة المجال، يتم نقل الجزيء بعيدًا بواسطة خطوط القوة. تتغير شدة الموجة باستمرار، ويبدأ التصميم في الدوران والسقوط إلى الأمام. ثم العودة. اتضح أنه بهلوان.

سرعة الاهتزاز عالية للغاية.

يولد المغنطرون بتردد 2.45 جيجا هرتز، وتحدث 2.45 مليار حركة في الثانية. يتم توليد الطاقة الحركية الزائدة ونقلها بسرعة إلى الجزيئات المحيطة. لماذا تم اختيار التردد 2.45 جيجا هرتز. لخلق المزيد من التداخل مع الهواتف المحمولة وشبكة WiFi المنزلية؟ لا! كل ما في الأمر أن أي نظام له تردد الرنين الخاص به.

تضخمت الموجة عدة مرات، مما يجعل المبنى غير صالح للاستخدام.

ويحدث نفس الشيء مع جزيء الماء. هناك ترددات لا تسبب اهتزازات. تعتبر منطقة 2.4 جيجا هرتز ممتازة في نقل الطاقة إلى الزوج. يقوم بتسخين الماء في أي حالة تجميع بالصدمة. يعتمد مبدأ تشغيل فرن الميكروويف على هذه الحقيقة. دعونا نضيف أن تأثير الموجة الدائمة يتم حجبه بواسطة طاولة دوارة. يتحرك الطعام باستمرار، ومناطق مختلفة تقع بالتناوب في الحد الأدنى ثم في الحد الأقصى للموجة. وهذا يضمن حتى التدفئة.

كيف يتم تنفيذ أوضاع فرن الميكروويف

تحدثنا عن التوليد وأخبرنا كيف تتصرف الطاقة داخل غرفة العمل وكشفنا عن عملية انتقال الحرارة إلى الطعام. دعونا نفكر في كيفية اختلاف شدة التسخين. لا يولد المغنطرون تذبذبات مستمرة، ولكنه متحمس بنبضات عالية الجهد. ونتيجة لذلك، عن طريق ضبط دورة العمل أو التردد، يتم تحقيق أوضاع مقبولة.

تذهب أفران الميكروويف العاكسة إلى أبعد من ذلك. يقوم مستشعر درجة الحرارة الموجود في حجرة العمل بإبلاغ النظام عن حالة الطعام، ونتيجة لذلك، يتم ضبط معدل تكرار النبض بمرونة، مما يجعل الوضع سلسًا قدر الإمكان. يعتمد مبدأ تشغيل المستشعر على استقبال موجات الأشعة تحت الحمراء: كلما زاد التردد، زادت دفئا الغرفة. لكي نكون أكثر دقة، يتم أخذ تردد واحد، ولكن يتم قياس الشدة. ومع زيادة درجة الحرارة، ينتقل الطيف إلى أعلى. الشكل العام هو تلة ذات قمة واحدة. يقوم المستشعر نفسه بقطع الطيف باستمرار بتردد واحد. في البداية يزحف الجبل قليلاً بقاعدته على هذا الخط، لكنه مع تحركه نحو اليمين يغطي المكان أكثر فأكثر. ونتيجة لذلك، يتم تسجيل زيادة في الشدة. الطعام البارد لا ينبعث منه الأشعة تحت الحمراء على الإطلاق.

يمكن إيقاف تشغيل وضع العاكس، ونتيجة لذلك، يضمن الاستخدام الصحيح لفرن الميكروويف نتيجة إيجابية إذا اكتسبت خبرة في التعامل مع المعدات. نأمل أن تكون القصة مثيرة للاهتمام، على الرغم من الارتباك العام في الفيزياء. ولعل القراء يحلون لغز المراقب وينشرون الإجابة في التعليقات. وسنطلب من اللجنة المسؤولة منح جائزة نوبل للجمهور.