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本帖最后由 alexwang 于 2020-6-12 09:59 编辑
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今天我们来详细了解下微波炉是如何工作的？原理又是什么样呢？
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微波炉是一个真正了不起的工程壮举。使微波炉快速普及的快速制热功能的，可能是一个电子管。如今，提到电子管，你可能会想到它大概是像这类无线电里的。 3 }- ]! ^7 k& n# ^
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微晶体管和芯片的更新换代是不可避免的，但要把这笨重的电子管淘汰到博物馆还为时尚早。微芯片并不能代替这类电子管产生能量，例如去加热食物。
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一台微波炉包含三个主要组成部分：一个叫做磁控管的电子管，它能发出加热食物的能量；一个内置的导波管，用于将能量导向食物；一个腔室，以放置食物并将微波辐射锁定在内。
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本质上说，一个微波炉的加热方式跟其他热传导相比并没有什么不同。在微观层面上看，热传递其实是能量传递，导致的物体内分子运动加剧。 当然，我们看不见分子级别的尺寸，我们能够觉察到的这种运动加剧是因为它表现为温度的上升。 ' D( n6 ^, B% P) G
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我们在用传统的烤箱或炉子加热食物时，都是将盘子放在火头上或放在可以被发热面烘烤的烘箱中，从而食物就被由外及里地烤熟了。里面的熟了，那是热量从表面传递进来直到内里，与此相反从磁控管发出的能量穿透直达食品内部，这就意味着整块食物可同时熟。 $ ~( z2 L5 b9 V' V$ ]5 ~# ^
它是如何做到的？首先来看，食物内部都含有水，水分子一头带正电荷而另一头带负电荷。为了赋予这些分子更多能量，我们将其暴露在磁控管产生的电磁波里。 ( |* M0 ]( q. ]' z+ W
依(物理学)定义，电磁波同时具备电场和磁场，它们不断飞速地切换相位，在微波炉中，电、磁场的变速速度达到了24.5亿次/秒。 7 ~4 j+ b( X0 E/ b7 O
水分子会随着电场的变换进行排列这变换的电磁场不断地翻滚水分子同时快速前后运动和摩擦，这个产生热量的运动打乱了邻近的水分子之间的氢键，这样就可以加热食物。
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8 Y* [' ]1 U& k2 i9 Z: D好了，咱有了一个测量微波波长的思路，就是奶酪。你可以看到的这个区域的奶酪已经完全融化，但其他区域段完全没热到。 5 u& a+ h, r7 O4 N
微波炉的金属墙壁只反射微波，使之落在微波炉内，驻波会在箱内产生热点和冷点。电磁波的三维图样分布是难以预计的，但可以通过观察单纬度的波形来窥其原理。
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% I2 I5 v! e1 [& n$ ^波峰、波谷都代表波的能量峰值，这里的波节对应于所述腔室内部的“冷”点。量一下融化的奶酪之间的距离，大概是约2.5英寸(约6.35cm)，这是半个波的长度。 - @6 {) N3 U2 `! w. p- {; t
节点之间的距离是非常接近微波的真实波长，利用这波长能估算出微波的频率，频率跟光速与波长相关联。而我算出的答案只有4~5 ％的误差。这结果对于这简略的测量来说，已经不错了。 - A* M7 |/ z- L% K; P) G: h5 p
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不过，微波炉真正有技术含量的，是磁控管的发明它可以生成高能的电磁波，这是真正碉堡了的玩意，电子管位于这里面。 9 Q! I b1 S5 e N# y) j R
这些是散热片薄金属片是为磁控管散热所用的，关键的是这两个磁铁和电子管，对这内芯和外测铜环施加高电压，这高压将电子从内芯“翻腾”出去，它们朝外测铜环飞去。 8 t/ W) V( K3 p, d' Z' _6 Y; G6 P
内芯由钨和钍制成，钨可以承受高温，钍是生发电子的好材料。磁铁使得这些电子在内芯和铜环之间，作轮摆运动。我们通过调整磁场强度，轨道上的电子束刚好掠过谐振腔口。 + V' S, x- V8 L# }# h6 @3 ]# G7 J
这就像在一个装有半瓶水的瓶口吹哨这就产生了用于加热食物的微波。令人称奇的是这些谐振腔制造起来，具有精度高、成本低和可靠性极高的优点。
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发表于 2020-6-2 14:17
