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1、厨房里的物理学对微波炉的应用的研究 微波炉的发明源自一个武器研发项目，但它的发明纯属偶然因为受到一块巧克力的启发。微波技术问世于20世纪30年代，首先在通讯领域广泛应用。1939年，科学家们正在积极从事军用雷达微波能源的研究工作，并设计出了一种能够高效产生大功率微波能的磁控管。一个偶然的机会，美国科学家珀西勒巴朗斯宾塞在测试磁控管时，发现当他运行磁控管时，口袋中的巧克力棒融化了！思维敏捷的他意识到：肉眼看不见的辐射光线将巧克力棒融化了。斯宾塞对他的发现充满了好奇，并继续实验磁电管，然后进行包装，将其作为一种烹饪美食的新工具推向市场。于是，世界上第一台微波炉问世了。经过近30年的研制以及不断改进
2、，微波炉逐渐走入千家万户。一从微波说起（如图：电磁波为横波。电磁波的磁场、电场及其行进方向三者互相垂直。）电磁波是电磁场的一种运动形态，电流会产生磁场，变动的磁场则会产生电流。变化的电场和变化的磁场构成了一个不可分离的统一的场，这就是电磁场，而变化的电磁场在空间的传播形成了电磁波，电磁的变动就如同微风轻拂水面产生水波一般，因此被称为电磁波，也常称为电波。其传播速度等于光速，每秒310的8次方米。两波峰间的距离为电磁波的波长，电磁每秒钟变动的次数便是频率f。c=f微波是一种波长从一毫米到一米的电磁波，其对应的频率为30000兆赫到300兆赫，而微波炉的工作频率多选用915兆赫或2450兆赫。而微
3、波还具有自己的特性，通常呈现为穿透、反射、吸收三个特性：对于玻璃、塑料和瓷器，微波几乎是穿越而不被吸收；对于水和食物等就会吸收微波而使自身发热；而对金属类东西，则会反射微波。二微波炉的工作原理介绍完了微波，接下来便是微波炉的工作原理了。简而言之，微波炉是靠食物内部的摩擦生热原理来烹调的。当微波辐射到食物上时，食物中总是含有一定量的水分，而水是极性分子，这种极性分子的取向将随微波场而变动。以及相邻分子（蛋白质，脂质，糖类等）间的相互作用，产生了类似摩擦的现象，使水温升高，因此，食物的温度也就上升了。用微波加热的食品，因其内部也同时被加热，升温速度快。它以每秒24.5亿次的频率，深入食物5cm进行
4、加热，加速分子运转。三微波炉的基本结构 1、微波炉既要提高热效率，又要防止微波泄漏，这就提高它在构造上的要求。（1）.关于提高热效率首先应提高微波的吸收率，这就利用到了微波的反射性微波炉的内壁采用金属材料制成，从而可以反射尚未吸收完全的微波，以提高其吸收率。要使炉腔中的食物均匀加热，微波炉炉腔内设有玻璃转盘，加热食物时转盘带动其上食物转动，使其与炉内的高频电磁场做相对运动，从而使食物均匀受热。而最初生产的微波炉是在炉腔顶部装有金属扇页，即微波搅拌器，以干扰微波在炉腔中的传播，从而使食物加热更加均匀。（2）.防止微波泄漏的结构在微波电磁场的作用下，生物体内的一些分子将会产生变形和振动，使细胞膜功
5、能受到影响，使细胞膜内外液体的电状况发生变化，引起生物作用的改变，进而可影响中枢神经系统等微波干扰生物电(如心电、脑电、肌电、神经传导电位、细胞活动膜电位等)的节律，会导致心脏活动、脑神经活动及内分泌活动等一系列障碍所以为了避免微波泄漏而对人体造成损伤，防止微波泄漏是很有必要的。 1.炉门关于防止微波泄漏的构造对于炉门食物的进出口的要求较高，即既要能从炉外观察到事物的加热情况，又不能让微波泄漏。炉门由金属框架和玻璃观察窗组成，观察窗的玻璃夹层中有一层金属网，网孔大小是经过精密计算的，完全可以阻挡微波的穿透。同时，微波炉的开关系统由多重安全联锁微动开关装置组成，即炉门没有关好，就不能使微波炉工作
6、，从而避免微波的直接泄漏。其次，为了防止在微波炉炉门关上后微波从炉门与腔体之间的缝隙中泄漏出来，在微波炉的炉门四周安有抗流槽结构（它具有引导微波反转相位的作用。在抗流槽入口处，微波会被它逆向的反射波抵销，这样微波就不会泄漏了）；或装有能吸收微波的材料，如由硅橡胶做的门封条，能将可能泄漏的少量微波吸收掉。2、 微波炉的核心电气电路。 (1) 高压电路：高压变压器次级绕组之后的电路为高压电路，主要包括磁控管、高压电容器、高压变压器、高压二极管。 磁控管：磁控管是微波炉的心脏，微波能就是由它产生并发射出来的。由高压变压器及高压电容器、高压二极管构成的倍压整流电路为磁控管提供工作电压。 (2) 低压电
7、路：高压变压器初级绕组之前至微波炉电源入口之间的电路为低压电路，也包括了控制电路。主要包括保险管、热断路器保护开关、联锁微动开关、照明灯、定时器及功率分配器开关、转盘电机、风扇电机等。 功率分配器：用来调节磁控管的平均工作时间，从而达到调节微波炉平均输出功率的目的。 联锁微动开关：重要安全装置，它有多重联锁作用，均通过炉门的开门按键或炉门把手上的开门按键加以控制。当炉门未关闭好或炉门打开时，断开电路，使微波炉停止工作。 热断路器：监控磁控管或炉腔工作温度的组件。当工作温度超过某一限值时，热断路器会立即切断电源，使微波炉停止工作。 四影响微波烹调的主要因素及使用注意事项微波炉热效率高，耗电量少，
8、烹调快，合乎经济原则，比传统式烹调节省时间和能量。烹饪速度比其它炉灶快4至10倍，热效率高达80%以上。使用微波炉时应注意容器的选择。首先不可选用普通塑料制品，因为热的食物不仅会使塑料容器变形，并且热的塑料还会放出有毒物质，污染食物。其次，不可使用金属容器（包括镶有金、银边的瓷制容器），因为金属会反射微波，不仅不能达到加热食物的目的，还会产生电火花（盒装牛奶，铝箔包装食品也不可放入加热）。关于影响微波炉烹调的主要因素:1、食物初温/食物大小及数量2、食物密度微波能穿透食物的深度是根据食物内部的分子密度不同在而有差异，多孔的食物比密度高的食物更容易被微波穿透；3、水分子属极性分子，介电常数较大，其介质损耗因数也很大，对微波具有强吸收能力。蛋白质等的介电常数相对较小，其对微波的吸收能力比水小得多。因此含水量高的食物烹调效果更好。4、容器用圆形、浅口、吸热少的且穿透率高的容器加热效果最佳，如果食物量很多，采用深度大的容器时，加热过程中要搅拌，以免加热不均匀。 高一（29）班 厉丹阳 2010.2.24
