Глава I. Вступление
1.1 История создания
13 июня 1941 года в газете «Труд» вышла 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.
В 1945 году 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.
Заявка на патент на микроволновую печь была подана 8 октября 1945 года. 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. Переводя на 2022 - 345?600 рублей.
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.
1.2 Советские микроволновые печи
В интернете ходит слух о том, что в советском союзе СВЧ-печи были запрещены и это неправда. Слух гласит, что запрет на микроволновые печи был введен в 1976 году. Мол в СССР знали про вред СВЧ-печей, посему решили оградить своих граждан от вредного воздействия микроволнового излучения и обработанной им пищи.
На самом деле в СССР микроволновые печи выпускались с конца 1970-х, а первые данные о подобных устройствах вообще восходят к 1940-м годам. Впрочем, дальше упоминаний подобных устройств не пошло — вскоре началась Великая отечественная война и было не до микроволновок.
Собственно серийное производство микроволновых печей началось в семидесятых годах. Некоторые сведения говорят о том, что на заводе «Плутон» в Москве СВЧ-печи выпускались уже в 1978 году. Например, микроволновка «Электроника» 1984 года производства.
И бытовая микроволновая печь «Электроника» СП-10, сделанная на упомянутом выше заводе в 1992 г., мощностью — 1180 Вт.
1.3 Коротко о микроволнах
Принцип действия микроволновой печи строится на обработке продукта, помещенного внутрь прибора, микроволнами (СВЧ-излучение). Эти волны и нагревают пищу.
Микроволны могут возникать в открытом пространстве или в замкнутом, и генерирует их устройство называемое магнетроном. Магнетрон генерирует электромагнитные волны на собственной частоте. Обычно это частота 2450 ± 50 МГц.
Вырабатывая электромагнитный импульс (всплеск) внутри замкнутого объема магнетрон формирует электромагнитную волну, очень похожую на волну в ведре с водой, с той лишь разницей, что электромагнитная волна формируется не на поверхности воды, а внутри волновода и выплескивается внутрь камеры печи. Выйдя из волновода, волна распространяется по всему объёму печи и, отразившись от её стенок, начинает отражаться (ну почти как в ведре) по всему объёму. Деваться то ей пока некуда. Магнетрон создает все новую и новую волну. И понятно, что отражаются волны от стенок и наскакивают друг на друга и образуют пучности и провалы напряженности микроволновой энергии.
Глава II. Как работает микроволновая печь?
2.1 Теория нагрева СВЧ-печи
Диполи, то есть полярные молекулы ориентируются в пространстве вдоль силовых линий магнитного поля. Диполь - термином обозначают вообще всякую электронейтральную систему, т. е. систему, состоящую из положительных и отрицательных зарядов, распределенных таким образом, что их электрические центры тяжести не совпадают. Если такую молекулу поместить в переменное магнитное поле, она, обладая дипольным моментом, начнет поворачиваться, следуя за его магнитными линиями. Чем выше частота смены направления силовыми линиями поля, тем чаще молекула будет менять свое положение.
Ярким представителем диполя является молекула воды, самого распространенного на Земле вещества. Приложение переменного магнитного поля к молекулам воды заставляет их находиться в постоянном движении, обусловленным дипольным моментом. Из-за сил трения, возникающих между соседними молекулами, выделяется тепло и, соответственно, повышается температура материала, помещенного в электромагнитное поле. Причем чем быстрее и чаще меняется направление поля, тем быстрее происходит внутренний нагрев. Такое поведение молекулы воды является основополагающим принципом готовки в микроволновой печи.
Любой продукт содержит то или иное количество воды, поэтому если поместить его под действие электромагнитных волн, это гарантированно вызовет его нагрев. Причем продукт нагревается изнутри, а не снаружи, как это происходит при традиционных способах готовки. СВЧ-волны проникают вглубь продукта примерно на 2,5-3 см, а остальной нагрев происходит за счет теплового движения молекул.
Общепринятым стандартом частоты электромагнитного поля в СВЧ-печах является значение 2,45 ГГц.
Используемая частота радиоволн — определенный компромисс между эффективностью, стоимостью и повсеместной доступностью технологии. Во-первых, возможность использовать микроволновку должна быть везде, а значит, частота ее волн должна находиться в разрешенном радиочастотном диапазоне. Во-вторых, конечное изделие не должно иметь высокую стоимость, чтобы быть по карману большинству. В-третьих, прибор для приготовления должен быть достаточно компактным и иметь небольшой вес.
2.2 Устройство и принцип действия микроволновой печи
СВЧ-печь состоит из небольшого количества узлов и компонентов. В ее состав входят:
• Лампа;
• Вентилятор;
• Магнетрон;
• Антенна;
• Волновод;
• Конденсатор;
• Трансформер;
• Панель управления;
• Привод;
• Поддон;
• Сепаратор с роликами;
• Защелка двери.
Главную скрипку в работе микроволновки играет магнетрон — узел, генерирующий радиоволны высокой частоты.
Пытаясь вникнуть в суть работы магнетрона, так и хочется сказать: «Ничего не понятно, но очень интересно!». Магнетрон – очень сложное техническое устройство. Упрощенно работу электромагнитного излучателя можно описать следующим образом.
Говоря простым языком, магнетрон — это вакуумная электролампа, известная еще со времен дедовских телевизоров и радиоприемников. Узел состоит из толстостенного анода, как правило, выполненного из медного сплава и имеющего в своей конструкции камеры резонаторов, а также катода с дополнительной обмоткой, изготовленной из сплава вольфрама и тория. Катод осуществляет эмиссию электронов в вакуумную среду устройства. Для ускорения процесса отделения электронов с поверхности катода, обмотка нагревается путем подачи на нее небольшого напряжения. Колба магнетрона с обоих торцов заключена в постоянные магниты, создающие внутри нее постоянное магнитное поле.
Возникновение волн сверхвысокой частоты происходит при взаимодействии перпендикулярных друг другу постоянного магнитного поля, сформированного постоянными магнитами, и переменного электромагнитного поля, возникающего при подаче высокого напряжения на выводы магнетрона. Для питания излучателя СВЧ-волн используется высокое напряжение, величина которого составляет порядка 4000 В.
