Опубликовано

Частота в микроволновке

Принцип работы микроволновой печи. Справка

Первые СВЧ-печки, предназначавшиеся для армейских столовых и больших ресторанов, были шкафами высотой 175 см и весом 340 кг. Более компактные домашние печки начали производиться с 1955 г.

Первая серийная бытовая микроволновая печь была выпущена японской фирмой Sharp в 1962 г. Первоначально спрос на новое изделие был невысок. В СССР микроволновые печи выпускал завод ЗИЛ.

Принцип действия микроволновой печи строится на обработке продукта, помещенного внутрь прибора, микроволнами (СВЧ-излучение). Эти волны и нагревают пищу.

Микроволны являются одной из форм электромагнитной энергии, как и световые волны или радиоволны. Это очень короткие электромагнитные волны, которые перемещаются со скоростью света (299,79 км/с).

В состав продуктов питания входят многие вещества: минеральные соли, жиры, сахар, вода. Чтобы нагреть пищу с помощью микроволн, необходимо присутствие в ней дипольных молекул, то есть таких, на одном конце которых имеется положительный электрический заряд, а на другом – отрицательный. Подобных молекул в пище предостаточно – это молекулы и жиров и сахаров, но главное, что диполем является молекула воды – самого распространенного в природе вещества. Каждый кусочек овощей, мяса, рыбы, фруктов содержит миллионы дипольных молекул.

В отсутствие электрического поля молекулы расположены хаотически. В электрическом поле они выстраиваются строго по направлению силовых линий поля, «плюсом» в одну сторону, «минусом» в другую. Стоит полю поменять направление на противоположное, как молекулы тут же переворачиваются на 180 градусов.

Магнетрон, который содержит каждая микроволновая печь, преобразует электрическую энергию в сверх-высокочастотное электрическое поле частотой 2450 мегагерц (МГц) или 2,45 гигагерц (ГГц), которое и взаимодействует с молекулами воды в пище.

Микроволны «бомбят» молекулы воды в пище, заставляя их вращаться с частотой в миллионы раз в секунду, создавая молекулярное трение, которое и нагревает еду.

Это трение наносит значительный ущерб молекулам пищи, разрывая или деформируя их. Проще говоря, микроволновая печь вызывает распад и изменения молекулярной структуры продуктов питания в процессе излучения.

Микроволны работают только в относительно небольшом поверхностном слое пищи, не проникая внутрь глубже, чем на 1-3 см. Поэтому нагрев продуктов происходит за счет двух физических механизмов – прогрева микроволнами поверхностного слоя и последующего проникновения тепла в глубину продукта за счет теплопроводности.

При выборе СВЧ печи следует ориентироваться на ее основные характеристики, среди которых – объем камеры, тип управления, наличие гриля, мощность и некоторые другие. Объем камеры определяется по количеству продуктов, вмещающихся в микроволновую печь.

Управление в микроволновых печах бывает трех типов – механическое (самый простой тип управления), кнопочное и сенсорное.

В зависимости от выполняемых функций микроволновки делят на три типа: СВЧ с микроволнами, с грилем и микроволновые печи с грилем и конвекцией.

Что касается дополнительных функций микроволновых печей, то к самым распространенным относятся функции двойного излучения (для равномерного приготовления продукта по объему) и auto-weight, означающая, что электронные датчики взвесят продукт и выберут время приготовления.

Некоторые модели СВЧ печей имеют диалоговый режим, когда на дисплее высвечиваются рекомендации во время приготовления блюда.

Также может быть микроволновая печь со встроенными рецептами приготовления блюд. Чтобы запустить процесс приготовления, нужно указать вид продукта, количество, рецепт. Готовые программы дают возможность выбрать оптимальный режим, точное время приготовления.

Некоторые модели оснащаются портом связи для доступа в интернет. Это дает возможность загружать новые рецепты блюд и получать информацию о его калорийности.

В число принадлежностей к СВЧ-печи могут входить многоуровневая решетка для тарелок, позволяющая разогреть одновременно несколько блюд, и решетка для гриля.

Материал подготовлен на основе информации открытых источников

Принцип работы

В печи происходит диэлектрический нагрев веществ, содержащих полярные молекулы. Электрическая компонента электромагнитных волн ускоряет движение молекул, обладающих дипольным моментом, а межмолекулярное трение приводит к поглощению электромагнитного излучения и увеличению температуры вещества.

Большинство бытовых СВЧ-печей работает на частоте 2450 МГц,а некоторые индустриальные модели в США — на частоте 915 МГц. Частота выбрана по практическим и конструктивным соображениям:

Внешние изображения

Спектр поглощения воды в микроволновом диапазоне

(Частота возрастает влево; точка 2,45 ГГц отмечена жирной вертикальной чертой)

  • Частота должна лежать внутри спектра поглощения воды (он широк и меняется с температурой, в интересном с практической точки зрения диапазоне поглощение увеличивается с частотой);
  • С другой стороны, глубина проникновения радиоволн в нагреваемый объект должна лежать в районе нескольких сантиметров (чем ниже частота — тем больше глубина проникновения);
  • Источник излучения — магнетрон — мощностью от 500 Вт должен обладать приемлемыми эффективностью, стоимостью, габаритами;
  • Частота должна находиться в разрешенном выделенном радиодиапазоне частот. В данном случае ISM диапазон (англ.)русск. был выделен в 1947 году, вскоре после изобретения микроволновой печи.

Мощность печи

Мощность бытовых СВЧ-печей варьируется в диапазоне от 500 до 2500 Вт и выше. Практически все бытовые печи позволяют пользователю регулировать мощность, используемую для разогрева. Для этого в недорогих моделях печей нагреватель (магнетрон), согласно установленному значению мощности, периодически включается и выключается, изменяя среднее количество подаваемой энергии (такой способ широко используется также во многих других нагревательных приборах, например, утюгах, нагревателях).

История

Американский инженер Перси Спенсер впервые заметил способность сверхвысокочастотного излучения к нагреванию продуктов и запатентовал микроволновую печь. В момент изобретения Спенсер работал в компании 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 в мире СВЧ-печь «Radarange» была выпущена в 1947 году фирмой Raytheon и была предназначена не для приготовления пищи, а для быстрого размораживания продуктов и использовалась исключительно военными (в солдатских столовых и столовых военных госпиталей). Её высота была примерно равна человеческому росту, масса 340 кг, мощность — 3 кВт, что примерно в два раза больше мощности современной бытовой СВЧ-печи. В 1949 году началось их серийное производство. Стоила эта печь около 3000.

Советская микроволновая печь «Днепрянка-1»

25 октября 1955 года американская компания «Tappan Company» впервые представила бытовую микроволновую печь.

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

В СССР с начала 80-х микроволновые печи выпускались на заводах:

  • ЗИЛ (модель «ЗИЛ») и Южный машиностроительный завод (модель «Мрия МВ»)
  • Тамбовский завод «Электроприбор» (Модель «Электроника»);
  • Днепровский машиностроительный завод им. Ленина (ДМЗ) выпускал «Днепрянка-1» (1990 г, 32 литра, магнетрон М-105-1, потребляемая мощность 1300 ватт, мощность СВЧ-излучения 600 ватт, масса 41 кг, цена 350 руб) и «Днепрянка-2».

Утверждение о советском приоритете

17 мая 2011 года газета «Труд» сообщила, что в её номере от 13 июня 1941 года была опубликована заметка с описанием специальной установки, использовавшей токи ультравысокой частоты для обработки мясных продуктов, которая была разработана в лаборатории магнитных волн Всесоюзного научно-исследовательского института мясной промышленности.

Вопросы безопасности

Электромагнитная безопасность

Основная статья: Электромагнитная безопасность

Воздействия микроволн на человека сводится к тепловым эффектам (локальному перегреву), проявляющимся в ожогах и катарактах. Советские учёные также отмечали психоневрологические эффекты (усталость, головная боль), причины нетеплового воздействия не изучены.

Человек может почувствовать микроволновое излучение (ощутив нагрев) при плотности мощности 20-50 мВт/см²). Длительное облучение на уровне свыше 100 мВт/см² может привести к появлению катаракт и временному бесплодию. Безопасным стандарт ANSI считает уровень 10 мВт/см², предельный уровень для микроволновых печей установлен в 1 мВт/см² в пяти сантиметрах от печи. Европейский стандарт считает безопасным уровнем 10 мкВт/см² (0,01 мВт/см²) на расстоянии 50 см от печи. Российские нормы (СанПиН 2.2.4./2.1.8.055-96) следуют европейскому стандарту для населения; для персонала, обслуживающего микроволновую технику, нормы значительно выше.

Микроволновые печи на момент их изготовления соответствуют строгим стандартам, регламентирующим как излучение вне печи, так и блокировки, предотвращающие работу печи при открытой дверце. В процессе использования материалы двери снашиваются, потому обычно существует больший предел излучения для старых печей (5 мВт/см² в стандарте ANSI). Исследования печей, эксплуатировавшихся в США в 1970 году, показали, что значительная их часть (20-30%) излучала существенно выше предела, причём результаты сильно зависели от качества обслуживания.

Меры предосторожности при эксплуатации

Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому невозможно приготовить еду в металлической посуде.

Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») — даже этот тонкий слой металла сильно нагревается вихревыми токами, что может разрушить посуду в области металлического напыления.

Нельзя нагревать в микроволновой печи жидкость в герметично закрытых ёмкостях и целые птичьи яйца — из-за сильного испарения воды внутри создаётся высокое давление, поэтому они могут взорваться. Из этих же соображений нежелательно сильно разогревать сосисочные изделия, обтянутые полиэтиленовой плёнкой (либо перед разогревом надо проткнуть каждую сосиску вилкой).

Запрещено включать пустую микроволновку. Необходимо как минимум поставить в неё стакан воды.

Разогревая в микроволновке воду, также следует соблюдать осторожность — вода способна к перегреванию, то есть к нагреванию выше температуры кипения. Перегретая жидкость способна почти мгновенно вскипеть от неосторожного движения. Это относится не только к дистиллированной воде, но и к любой воде, в которой содержится мало взвешенных частиц. Чем более гладкой и однородной является внутренняя поверхность сосуда с водой, тем выше риск. Если у сосуда узкое горлышко, то велика вероятность, что в момент начала кипения перегретая вода выльется и обожжёт руки.

Мифы о СВЧ-печах

  • Распространенное мнение о том, что частота магнетрона печи выбрана соответствующей резонансной частоте молекулы воды, не соответствует действительности — последняя лежит в K-диапазоне (18—27 ГГц), в то время как большинство бытовых СВЧ-печей работают на частоте 2,45 ГГц, а некоторые индустриальные модели в США — и того меньше, на частоте 915 МГц.
  • Микроволновое воздействие якобы изменяет структуру воды и пищевых продуктов, превращая полезные вещества в канцерогены. На самом деле воздействие микроволнового излучения в СВЧ-печи не отличается от обычного разогрева, а энергии, которую несут микроволны, недостаточно для непосредственного разрушения химических связей. Хотя химики и изучали некоторые реакции (крайне редкие), на ход которых предположительно влияло нетепловое воздействие микроволнового излучения, в результате независимых экспериментов было установлено, что замеченные «нетепловые» эффекты на самом деле объяснялись неоднородностью нагрева, а гипотеза о наличии нетепловых микроволновых эффектов не подтвердилась. К тому же вода (кроме замёрзшей), согласно современным научным данным, не может иметь какой-либо постоянной структуры (см. соответствующую статью).
  • Впервые СВЧ-печь под названием «Radiomissor» якобы была создана немецкими учёными во время Второй мировой войны, она даже применялась в действующей немецкой армии для разогрева пищевых продуктов, но оказалась небезопасной и от неё отказались (однако российские сайты при этом ссылаются на зарубежные, а зарубежные — на исследования Советского Союза, проведённые в несуществующих российских городах «Кинск» и «Раджастан»).
  • Микроволновые печи со снятой дверцей якобы могут использоваться в военном деле для недорогой имитации радаров (с целью заставить противника истратить для их подавления дорогостоящие боеприпасы или ресурсы самолётов постановки помех). Обычно публикации ссылаются на опыт сербской армии в Косово.

Примечания

  1. Вопрос № 254836 на сайте gramota.ru (недоступная ссылка). Дата обращения 7 февраля 2011. Архивировано 5 ноября 2013 года.
  2. Technology Brief 3: Microwave Ovens // Мичиганский университет (англ.)
  3. Documents of the International Radio Conference (Atlantic City, 1947) — Doc. No. 1-100. (англ.)
  4. Руководство по эксплуатации «Днепрянка-1»
  5. 6 мифов и 4 факта о микроволновой печи
  6. Анастасия Воскресенская. 13 июня 1941 года: кто на самом деле изобрёл микроволновку
  7. 1 2 3 Элдер, 1971, с. 444.
  8. 1 2 Иваненко, 2007.
  9. Поскольку излучение от точечного источника ослабевает пропорционально квадрату расстояния, требования американского и европейского стандартов схожи.
  10. Элдер, 1971, с. 445.
  11. Коляда В. Прирученные невидимки. Всё о микроволновых печах : // Наука и жизнь. — 2004. — № 10.
  12. McGraw-Hill encyclopedia of science & technology. McGraw-Hill, 1992. (англ.) С. 328.
  13. Antonio de la Hoz, Angel Diaz-Ortiz, Andres Moreno. Microwaves in organic synthesis. Thermal and non-thermal microwave effects. // Chem. Soc. Rev., 2005, 164—178.
  14. M. Antonia Herrero, Jennifer M. Kremsner, C. Oliver Kappe. Nonthermal Microwave Effects Revisited: On the Importance of Internal Temperature Monitoring and Agitation in Microwave Chemistry (недоступная ссылка).. // J. Org. Chem. 2008, 73, 36-47.
  15. Der Mikrowellenherd
  16. Donald E. Vandergriff. The path to victory: America’s Army and the revolution in human affairs. Presidio Press, 2002. С. 171.

Основы работы микроволновой печи

Чтобы узнать, существует ли вред от микроволновки, стоит знать, как же она устроена и работает.

Приготовление еды в СВЧ-печке осуществляется при помощи электромагнитного излучения. Действие его происходит внутри прибора, оно поглощается пищей. Молекулы воды внутри продукта, поглощая энергию, меняют свою полярность. В результате возникает сильное трение, и блюдо становится горячим.

Продукты в микроволновой печи не разогреваются изнутри. За счет энергии происходит нагрев внешних слоев, а внутренние же становятся горячими благодаря теплопроводности пищи.

Дальность излучения СВЧ составляет примерно двенадцать сантиметров. Частота излучения микроволновой печи составляет 2450 ГГц. Это очень высокое значение, но именно благодаря этому происходит нагрев пищи.

В настоящее время в продаже можно найти большое количество разнообразных моделей с дополнительными функциями. Например, с грилем, пароваркой, конвекцией. Помимо этого, в разных печках мощность излучения также разная. Моно-устройства обладают небольшой мощностью, ведь для разморозки и разогрева ее не требуется много. А вот модели с большим количеством функций уже более мощные.

Что же в этом плохого? Это, наоборот, очень удобно и быстро. Однако не бывает совершенно полезного излучения.

Излучение от микроволновки: какой вред

Люди любят верить в мифы и слухи. В настоящее время мнение о вреде микроволновки довольно распространено. Действительно ли это так?

Вред:

  • В микроволновой печи происходит образование совершенно новых веществ, которых нет ни в человеческом организме, ни в природе. Ученые до сих пор не определили, насколько они опасны для человеческого организма.
  • Излучение от микроволновой печи может оказывать влияние на структуру воды. При возникновении ионизации могут возникнуть приобретение или потеря электронов атомами. Такая вода оказывает неблагоприятное воздействие на все живые организмы.
  • Кроме того, в научном мире микроволны применяют для того, чтобы нарушить целостность оболочки клеток. После таких воздействий клетка становится абсолютно беззащитной перед различными бактериями и вирусами.

Однако другие ученые утверждают, что такое излучение не может оказывать отрицательного действия хотя бы потому, что длина волн слишком коротка.

Производители микроволновых печей также твердят об их безопасности, ведь они создают конструкцию устройства из надежных материалов, не пропускающих вредные волны. В таком случае вред от микроволновой печи должен быть минимальным.

Однако мало кто знает, что вредные частицы имеют свойство проникать через мельчайшие отверстия. При этом происходит их быстрое поглощение предметами, содержащими влагу, в том числе и телом человека. Кстати, щели могут возникнуть не только из-за того, что на заводе допустили брак, но и из-за вовремя неочищенного нагара.

Вредно ли излучение в этом случае? Конечно, постоянное воздействие волн оказывает определенное влияние на организм. Человек начинает себя плохо чувствовать, появляются определенные симптомы.

Признаки:

  • Головокружение,
  • Постоянное желание спать,
  • Проблемы со зрением,
  • Нарушение сердечной деятельности.
  • Проблемы с психикой у ребенка.

Как видно, приятного мало. Поэтому использование микроволновой печи должно сопровождаться осторожностью.

Как проверить микроволновку на излучение

Многие люди интересуются тем, как проверить микроволновую печь на наличие излучения. Ведь совершенно не хочется, чтобы в доме находился прибор, представляющий опасность для здоровья.

Всемирная сеть предлагает довольно много способов определения утечки вредных волн.

Способы:

  • Для первого эксперимента необходимо взять два мобильных телефона. Один из них положить в микроволновую печь и закрыть дверку, а со второго позвонить на него. При отсутствии излучения прибор, находящийся в печке звонить не будет. Если же это происходит, то значит, волны выделяются наружу. (про излечение от телефона вы можете )
  • Стакан с холодной водой необходимо нагревать на мощности в восемьсот Ватт две минуты. Вода при этом должна закипеть. Если этого не произошло, то значит, излучение проникает во внешнюю среду.
  • Если включенная люминесцентная лампа загорается в темноте при работающем СВЧ-устройстве, то утечка существует.
  • Еще один способ – нужно поднести к работающей микроволновой печи связку с ключами, свет при этом должен быть отключен. Если появляются искорки, то, следовательно, частота излучения очень велика.
  • Если существует утечка вредных волн, то кромка дверцы будет нагреваться.

Таким образом, узнать, есть ли излучение, довольно просто. Однако все эти способы придуманы народными умельцами, поэтому утверждать наверняка, что они точные, нельзя.

Наиболее действенным способом проверить, существует ли утечка, является использование специального детектора.

Схема:

  • В печь ставят стакан с холодной водой,
  • Закрыть устройство и включить,
  • Детектор держат возле передней стенки,
  • Дверцу обводят по периметру и диагонали.
  • Шкала зеленого цвета говорит о том, что излучение отсутствует.
  • Красный цвет показывает обратное.

Такой способ является наиболее точным.

Правила безопасного использования СВЧ

Отказаться от микроволновой печи вряд ли кто-то захочет. Это очень удобно, особенно для очень занятых людей. Однако можно уменьшить негативное влияние при использовании этого прибора, придерживаясь определенных правил.

Правила:

  • Следует располагать прибор подальше от плиты и обеденного стола.
  • Ни в коем случае нельзя ставить в микроволновую печь посуду из металла. В противном случае можно испортить устройство и нанести повреждения его обшивке.
  • Лучше всего использовать СВЧ-печку для разморозки и разогрева пищи. Готовить в ней не стоит. Находиться в момент работы прибора необходимо подальше.
  • Следует отказаться от использования устройства, если у человека стоит кардиостимулятор. Дело в том, что излучение может негативно повлиять на работу этого устройства.

При соблюдении этих советов использование СВЧ-устройства будет безопасным.

Излучение от СВЧ существует. Однако если этот прибор в полном порядке, то волны не будут оказывать негативного влияния. Кроме того, следует просто соблюдать осторожность при его применении.

Есть и другие домашние приборы которые наносят излучения для здоровья — это излучение от:

  • компьютера
  • wi fi роутера
  • телевизора.

Почитать про низ вы можете на нашем портале.

Микроволновая печь как устройство для приготовления и разогрева пищи предлагается сегодня в разных вариантах дизайна. Но с использованием единственного технологического решения, основанного на работе магнетрона как электромагнитного излучателя СВЧ волн.
В то же время отдельные разработчики бытовой техники считают, что пришло время создать более функциональную альтернативу классической микроволновке.

В число таких разработчиков входят и мастера американской технологической компании Freescale. Анонсировавшие на днях технологию особых радиочастотных излучателей, которые могли бы заменить магнетрон при изготовлении кухонной печи нового типа Sage solid-state RF oven – как альтернативы микроволновке.
Инженеры отмечают некоторое сходство своих радиочастотных излучателей с теми, что используются на вышках сотовой связи. Но, разумеется, адаптированных для применения в кухонной технике и предоставляющих определенные преимущества.

В число таких преимуществ, согласно анонсу, войдет повышенная управляемость радиочастотной печи за счет плавной регулировки мощности – в то время как конструкции на магнетронах регулируются лишь временем их активации.


Равномерное распределение энергии избавит от “холодных участков”, которые регулируются в современных микроволновках наличием поворотной тарелки. Возможность приготовления нескольких блюд одновременно – или одного блюда с различающимися временем доведения до готовности компонентами, также выглядит привлекательно. При том, что устройство сможет контролировать степень прожарки пищи и обеспечивать поджаристую и хрустящую корочку на блюде за счет использования дополнительной конвекции.

На работу домашней Wi-Fi сети радиочастотная печь Sage также обещает не влиять. Что станет еще одним конкурентным преимуществом против печей микроволновых, которые работают на частоте 2,4 ГГц, как и Wi-Fi-устройства, генерируя помехи и приводя к нарушению сети.

И все это – на фоне увеличенного срока эксплуатации, который в случае использования радиочастотных излучателей может достигать 20 лет. В то время как эффективность работы магнетронов снижается уже после 500 часов эксплуатации.

К сожалению (или к счастью), описанная выше радиочастотная печь Sage – лишь концепт. Активно разрабатываемый инженерами Freescale, но не представленный пока хотя бы в одном рабочем экземпляре. И будет ли он доведен до стадии готового кухонного прибора – еще вопрос.

Простая инструкция: как проверить микроволновку на «утечки» излучения при помощи смартфона

Американка нашла простой и наглядный способ найти «прорехи» в изоляции микроволновой печи. Видео с инструкцией появилось в YouTube-аккаунте Physics Girl.

Фото: TUT.BY

Ради эксперимента девушка предложила нескольким знакомым положить в микроволновую печь смартфон. Затем она закрыла дверцу и позвонила на аппарат. Оказалось, что некоторые приборы «пропустили» вызов, в других же телефоны никак не отреагировали на звонок.

Корпус микроволновой печи должен работать по принципу клетки Фарадея и создавать изолирующий экран для электромагнитного поля. Если звонок «проходит» внутрь печи, значит, ее корпус не справляется со своей работой полностью. Для сравнения девушка показала, как работает смартфон в идеальной клетке Фарадея — оболочке из фольги: вызов не проходит.

Внимание! У вас отключен JavaScript, ваш браузер не поддерживает HTML5, или установлена старая версия проигрывателя Adobe Flash Player.

Более точным сделает эксперимент вызов через сеть Wi-Fi (например, через Apple FaceTime, Skype или Viber). Длины волн, на которых работает Wi-Fi, ближе к тем, на которых работает микроволновка. Бытовые микроволновые печи используют волны с частотами около 2450 МГц, мобильная сеть — 900 — 2100 МГц, а Wi-Fi — в большинстве случаев 2400 МГц (эксперимент не получится, если у вас Wi-Fi роутер с частотой 5 ГГц).

Даже если в вашей микроволновой печи есть утечки, это вовсе не значит, что она опасна для использования. Нанести вред человеку может только мощное излучение. То, что «сочится» из микроволновки — малая часть ее полной мощи, скорее всего, это никак не отразится на вашем здоровье.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *