厨房里的物理学.doc

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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

2、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，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3×10的8次方米。两波峰间的距离为电磁

3、波的波长，电磁每秒钟变动的次数便是频率f。c=λf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

4、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

5、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

6、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，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

7、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

8、电压。(2)低压电路：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