История СВЧ-печи

Перси Спенсеру было 50 лет, когда он работал инженером в американской военно-промышленной компании «Raytheon» («божественный луч»), активно занимавшейся производством оборудования для радаров.

На дворе был 1945 год, именно тогда Перси совершенно случайно обнаружил явление, которое спустя два года будет положено в основу первой микроволновой печи: во время очередного эксперимента с магнетроном, кусок шоколадки в кармане Спенсера вдруг начал плавиться без видимой на то причины.

Магнетрон — это устройство, которое выделяет электромагнитную энергию в виде микроволн. Первоначально использовавшаяся для радиолокационной техники.

Оказалось, что сверхвысокочастотное (СВЧ) излучение способно эффективно разогревать пищевые продукты… Уже 8 октября 1945 года Перси Спенсеру был выдан патент на первую в мире СВЧ-печь, предназначенную для быстрого размораживания продуктов.

В 1947 году была построена (уже можно было сказать, что сошла с конвейера) первая размораживающая СВЧ-печь под маркой «Radarange». Это была установка размером с большой современный холодильник, которая весила 340 кг при мощности в 3 кВт.

Первые массовые поставки СВЧ-печей «Radarange» для размораживания продуктов питания были направлены в столовые военных госпиталей и в солдатские столовые США. Начиная с 1949 года началось уже серийное производство данных печей, так что любой, кто мог позволить себе такую покупку, имел возможность приобрести СВЧ-печь для разморозки всего за 3000 долларов.

Зарождение идеи касательно производства бытовых микроволновок для разогрева пищи датируется 25 октября 1955 года, когда первая СВЧ-печь для домашнего использования была представлена американской компанией «Tappan Company». Серийное же производство домашних микроволновок началось в 1962 году японской компанией «Sharp», однако спрос на столь экзотическое бытовое изделие не был высоким.

В СССР микроволновые печи «ЗИЛ», «Электроника» и «Мария МВ» начали выпускать в 80-е. В 1990 году была выпущена микроволновая печь «Днепрянка-1» объемом 32 литра, обладающая мощностью 1,3 кВт при мощности СВЧ-излучения 600 Вт, на магнетроне М-105-1.

Так началось массовое производство домашних микроволновок, позволяющих быстро размораживать пищу, разогревать ее, и даже готовить. Главное условие — чтобы помещаемый в СВЧ-печь продукт содержал в себе воду.

Принцип действия и устройство микроволновки

Суть в том, что электромагнитное излучение дециметрового диапазона приводит к ускорению движения полярных молекул диэлектрика (воды), обладающих определенным дипольным моментом.

Поскольку молекулы ускоряются, происходит их взаимодействие под действием СВЧ-излучения, то есть вещество поглощает электромагнитное излучение, при этом температура данного вещества повышается.

Оптимальное же диэлектрическое поглощение водой электромагнитного излучения происходит на частоте 2,45 ГГц, именно на этой частоте работают магнетроны современных СВЧ-печей.

Если сравнивать с обычными духовками, то в микроволновой печи происходит разогрев пищи не только по поверхности, но и по объему продукта, так как электромагнитная волна проникает в разогреваемое тело на глубину от 1,5 до 2,5 см, что ускоряет разогрев, дает среднее повышение температуры пищи равное 0,4 °С за секунду.

Для получения микроволнового излучения с заданной длиной волны, в СВЧ-печи применяется магнетрон со специально рассчитанными конструктивными параметрами. Излучение, генерируемое магнетроном, передается через волновод и концентрируется в камере, в которую помещается разогреваемое блюдо.

Камера закрывается металлической дверцей, предотвращающей распространение СВЧ-волн за ее пределы. Питание магнетрона традиционно осуществляется от вторичной обмотки высоковольтного трансформатора (МОТа) с выходным напряжением 2000 вольт, которое повышается схемой удвоения (состоящей из конденсатора и диода). Накал катода магнетрона обеспечивает специальная вторичная обмотка с напряжением 4 вольта от того же трансформатора.

Классическим способом автоматической регулировки тепловой производительности микроволновой печи является тот же, что применяется в утюгах и в бытовых нагревательных приборах: магнетрон периодически включается и выключается, с тем чтобы средняя тепловая мощность, подаваемая в камеру в форме электромагнитных волн, получилась бы равна заданной пользователем.

Аспекты безопасного использования микроволновых печей

Согласно научным данным, прямое воздействие СВЧ-волн на тело человека порождает ощутимый тепловой эффект, а в случае длительного (или мощного) воздействия — способно привести к местному перегреву и вызвать серьезные ожоги.

Так, при плотности микроволновой мощности в районе 35 мВт/кв.см человек чувствует нагрев. Продолжительное воздействие при плотности мощности более 100 мВт/кв.см вызывает катаракту и может привести к временному бесплодию.

Уровень плотности СВЧ в 10 мВт/кв.см считается безопасным. Применительно же непосредственно к микроволновым печам, согласно европейскому стандарту, на расстоянии 5 см от микроволновой печи предельный уровень плотности мощности не должен превышать 1 мВт/кв.см, а на расстоянии 50 см от печи — не должен быть более 0,01 мВт/кв.см. Именно этим стандартам соответствуют современные микроволновые печи на момент их изготовления.

Кстати, открытая дверца печи всегда блокирует ее включение, то есть СВЧ-печь никогда не должна работать с открытой дверцей.

Теперь о воздействии СВЧ-волн на электропроводящие вещества (особенно на металлы). Волна, конечно, не проникает внутрь металлических предметов, однако она способна навести в металле индуцированные токи, в том числе вихревые токи, которые, в свою очередь, сильно разогревают металл.

По этой причине у вас не получится эффективно разогреть еду в металлической посуде с помощью СВЧ-печи. Что и говорить о посуде с металлическими рисунками и каемками, которые легко разрушаются под действием СВЧ-волн (от индуцируемых вихревых токов), что просто портит посуду.