Обновлено: 02.07.2024

Предпосылки создания изобретения

Еще в 1934 году существовали теории, что высокочастотные электрические поля могут быть использованы для нагрева, но этот метод использовал частоты, которые были ниже, чем у микроволн. Между 1937 и 1940 годами британский физик сэр Джон Тертон Рэндалл вместе с командой британских коллег разработал многополостной магнетрон, который позволял производить электромагнитные волны достаточно малой длины (микроволны). Магнетрон был передан правительству США в сентябре 1940 года в обмен на финансовую и промышленную помощь во время Второй мировой войны.

Создатель микроволновой печи

Одной из компаний, получивших контракт от правительства США на производство магнетронов, была компания Raytheon, а одним из инженеров, работавших на компанию, был инженер-самоучка из Хауленда, штат Мэн — Перси Спенсер. В то время он был одним из ведущих мировых специалистов по проектированию радиолокационных приборов. В 1945 году он работал над радиолокационной установкой, когда заметил, что плитка шоколада, лежащая у него в кармане, тает. Он был не первым, кто заметил подобный феномен, но был первым, кто заинтриговался им. Спенсер поставил попкорн под микроволны, и тот лопнул, он попробовал целое яйцо, и оно взорвалось. Затем он прикрепил генератор электромагнитного поля высокой плотности к закрытой металлической коробке и экспериментировал с пищей таким образом, что это позволяло проводить контролируемые и безопасные эксперименты.

История серийного производства микроволновки

Микроволновая печь была запатентована 8 октября 1945 года, и один из первых прототипов был помещен для испытаний в Бостонский ресторан. В январе 1947 года впервые на публике появилась микроволновка в торговом автомате Speedy Weeny на Центральном вокзале Гранд-Сентрал, где продавались свежеприготовленные хот-доги. Первая серийно выпускаемая микроволновая печь также появилась в 1947 году. Она была изготовлена компанией Raytheon и называлась Radarange. В высоту 1,8 метра и весила 340 килограммов. Ее стоимость составляла 5000 долларов (сегодня это около 52 000 долларов). Следующая модель была сделана в 1954 году и потребляла вдвое меньше энергии, чем первая, и продавалась за 2000-3000 долларов. Со временем цена упала. В 1955 году она составляла 1295 долларов, в 1967 — 495 долларов. Значительно меньше, но все равно дорого (в сегодняшних деньгах — около 3500 долларов). В 1960-х годах компания Litton разработала новую конфигурацию микроволновой печи: маленькую, компактную, которая сейчас распространена, с магнетронной подачей, что сделало микроволновую печь более безопасной. Это способствовало быстрому росту рынка домашних микроволновых печей. Цены быстро упали в 1970-х годах, и микроволновые печи стали обыденностью на кухне.

Микроволновая печь: история, устройство и принцип работы, регулирование производительности, аспекты безопасного использования

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.

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.

История изобретения микроволновой печи весьма интересна. Так как это устройство стало очевидным техническим прорывом и сыграло большую роль в изменении повседневной жизни людей, история его создания обросла множеством разнообразных легенд.

История создания: альтернативные версии

Когда Перси принял решение перекусить, в кармане своих брюк он нашел не шоколадный батончик, а массу, по виду напоминающую пасту. Инженер понял, что волны сконструированного им устройства разогрели шоколад. Чтобы убедиться в правильности своих догадок, на следующий день Спенсер вместе со своим коллегой провели эксперимент, в котором выяснили, как действуют микроволны на яйца. Подвергнутый излучению мощностью в 10 кВТ, продукт очень быстро взорвался, едва не забрызгав рядом стоявших исследователей. После всех проведенных испытаний, Перси Спенсер усовершенствовал свое изобретение, построив ограждения для повышения плотности поля магнетических волн. Таким образом, пища разогревалась, достигая температур значительной величины. Это случайное событие и дало старт новому бизнесу, приносящему многомиллионные прибыли.

Патент на изобретение

Неоднозначное восприятие практического использования

Изначально люди относились к новому изобретению достаточно осторожно, т. к. аппарат быть громоздким и охлаждался лишь водой. Но дальнейшая работа над усовершенствованием печей дала свой результат. Люди, которые могли позволить себе приобрести новинку, подогревали пищу намного быстрее, чем раньше, готовили из более свежих продуктов. Неожиданно для изобретателей, пользователи открыли новые возможности микроволновых печей: они использовали их для производства кожи и пробок, чтобы сделать продукты пригодными для производства.

Применение микроволновых печей в настоящее время

Сейчас это устройство есть практически на каждой кухне мира. Оно значительно упростило процесс приготовления и разогревания пищи и облегчило жизнь миллионам людей. Производители совершенствуют аппараты, доводя до абсурда их формы и возможности, чтобы удовлетворить возрастающие нужды населения.

История изобретения микроволновой печи весьма интересна. Так как это устройство стало очевидным техническим прорывом и сыграло большую роль в изменении повседневной жизни людей, история его создания обросла множеством разнообразных легенд.

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:

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).

Подарок кухаркам ко дню Победы

Каждый добросовестный историк, кто интересовался развитием технического прогресса, прекрасно знает, что теория использования микроволн для нагрева продуктов питания появилась еще в середине 1920-х годов. Тем не менее, патент на микроволновую печь для размораживания и разогрева пищи первым получил американец из штата Массачусетс Перси Спенсер 8 октября 1945 года. Именно эта дата считается днем рождения микроволновой печи. По распространенной легенде, идея данного полезного изобретения пришла ученому в голову в тот момент, когда у него в кармане неожиданно расплавилась плитка шоколада. Удивленный Спенсер, принялся искать причину неприятного ЧП и вскоре догадался, что поводом для столь некорректного поведения шоколадного батончика оказался магнетрон, около которого он стоял. Как известно именно это устройство генерирует микроволновое электромагнитное излучение. Достойная легенда, для полезного в домашнем хозяйстве изобретения, которое достаточно быстро освоили столовые для военных и крупные рестораны. При этом необходимо отметить, что первые микроволновые печи были крупногабаритными и тяжелыми. При высоте около двух метров их вес достигал порядка 340 кг. Те СВЧ-печи, к которым мы привыкли стали появляться на Западе лишь в 1960-х годах, а в СССР со второй половины 1970-х. Тем не менее, современная историография появления первых микроволновых печей не достоверна. На самом деле их изобрели в СССР накануне начала Великой Отечественной войны.

Устройство

Схема включения магнетрона

Основные компоненты магнетронной микроволновой печи:

• металлическая, с металлизированной дверцей, камера (в которой концентрируется высокочастотное излучение, например 2450 МГц), куда помещаются разогреваемые продукты;
• трансформатор — источник высоковольтного питания магнетрона;
• цепи управления и коммутации;
• непосредственно СВЧ-излучатель — магнетрон;
• волновод для передачи излучения от магнетрона к камере;
• вспомогательные элементы:
  • вращающийся столик — необходим для равномерного разогрева продукта со всех сторон, либо вращающаяся антенна в печах с неподвижным столом;
  • схемы и цепи, обеспечивающие управление (таймер) и безопасность (блокировки режимов) устройства;
  • вентилятор, охлаждающий магнетрон и проветривающий камеру.

  Как устроена микроволновая печь

  Конструкция микроволновой печи проста и сложна одновременно. Внутри устройства находится трансформатор, волновод и магнетрон, представляющий собой вакуумный прибор, который генерирует волны высокой частоты. Для выработки требуемого напряжения печь снабжена трансформатором.

  Охлаждение устройства осуществляется через вентилятор, который обдувает магнетрон воздушной струей.

  С магнетрона микроволны идут в волноводный канал, имеющий металлические стенки, которые способны отражать излучение. Пройдя сквозь слюдяной фильтр, волны попадают в камеру печи. Внутренняя полость печи, как правило, сделана из металла и иногда бывает покрыта краской, имитирующей эмаль. Более дорогие модели снабжены покрытием из керамики, которая сравнительно легко отмывается от загрязнений и выдерживает термическое воздействие.

  Современная микроволновая печь существенно отличается от своего прототипа. Она компактна, экономична и многофункциональна. Сегодня в СВЧ-печи можно не только подогреть пищу, но и разморозить ее, используя один из нескольких программируемых режимов. Существуют и пользуются популярностью модели со встроенным грилем. Вполне возможно, что в погоне за вниманием потребителей изобретатели дополнят печь еще многими полезными функциями.

  This site is protected by reCAPTCHA and the Google Privacy Policy and Terms of Service apply.

  Мифы и споры ученых

  Долгие годы вокруг микроволновки велись споры. Ученые разделились на два лагеря: одни утверждали, что воздействие микроволн на продукты может вызывать аллергию и даже онкологические заболевания. Другие опровергали заявления коллег и уверяли: СВЧ полностью безопасны для человеческого организма.

  
  

  Облучение

  Даже самая недорогая техника не угрожает здоровью, если не стоять рядом по 8 часов в сутки на расстоянии одного метра. В других случаях никакого воздействия на организм вы не получите.

  Для примера сравним микроволновку с обычным Wi-Fi роутером. Излучение исправной СВЧ-печи во время работы меньше, чем у обычного роутера во время передачи данных. Если вы беспокоитесь о своем здоровье, не рекомендуем вам спать рядом с модемом.

  Микроволны меняют структуру пищи

  Работа микроволн заключается в ускорении молекул продуктов для самонагрева и никакого вреда или изменения структуры на молекулярном уровне нет. Максимум, что может произойти, — подгорание пищи, если вы забудете вовремя выключить печь. Чтобы этого избежать, современные модели оснащаются таймерами и функцией автоматического отключения.

  
  

  Дешевые микроволновки опасны

  Еще один миф, который создан для перенаправления покупателей к фирменной продукции. Разумеется, более дорогие модели будут отличаться функционалом и качеством, но принцип работы везде одинаковый. Фирменная техника более энергоэффективна и имеет дополнительную гарантию. Малоизвестные бренды нередко пренебрегают безопасностью и получают сертификаты качества в нелегальных или полулегальных фирмах.

  Заметим, что срок службы дорогой и бюджетной техники практически одинаковый — от 3 до 5 лет.

  СВЧ-печи влияют на уровень сигнала роутера

  И это правда. Неудивительно, ведь техника работает на той же частоте, что и модем. В режиме работы магнитное поле печи может сильно искажать сигнал, при этом компьютер или смартфон не выявит ошибки и просто оповестит об отсутствии сети. Это правило действует только в том случае, если ваше устройство находится в метре от прибора.

  Разновидности

  По типу конструкции микроволновые печи подразделяются на:

  • соло — только СВЧ излучение, без гриля и конвекции;
  • с грилем — содержит встроенный электрогриль;
  • с конвекцией — специальный вентилятор нагнетает в камеру горячий воздух, обеспечивая тем самым более равномерное пропекание, аналогично духовке.
  • с вращающимся столом,
  • с неподвижным столом.

  По типу управления микроволновые печи делятся на:

  • механические — используются механические регуляторы времени и мощности,
  • кнопочные — пульт управления состоит из набора кнопок,
  • сенсорные — используются кнопки сенсорного типа.

  Неоднозначное восприятие практического использования

  Изначально люди относились к новому изобретению достаточно осторожно, т. к. аппарат быть громоздким и охлаждался лишь водой. Но дальнейшая работа над усовершенствованием печей дала свой результат. Люди, которые могли позволить себе приобрести новинку, подогревали пищу намного быстрее, чем раньше, готовили из более свежих продуктов. Неожиданно для изобретателей, пользователи открыли новые возможности микроволновых печей: они использовали их для производства кожи и пробок, чтобы сделать продукты пригодными для производства.

  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.

  
  

  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:

  Утверждение о советском приоритете

  Надежно или нет

  Микроволновка давно стала первым помощником на кухне, она прослужит верой и правдой, если соблюдать несколько простых правил. Никакие излучения вам не грозят, вред здоровью печь не принесет. Бережный уход позволит сохранить технику, которая пришла из далекого прошлого и преобразовалась в мощный, стильный и современный прибор.

  Вопросы безопасности

  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.

  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.

  Проблемы распространения микроволновых печей

  • Процесс распада веществ ускоряется из-за воздействия микроволн.
  • В пище, пропущенной через микроволны, появлялись раковые образования. Они возникали из-за взаимодействия волн, воды и видоизмененных белков.
  • Из-за неправильной структуры потребляемой еды изменяется метаболизм.
  • В нашей крови образуются раковые клетки.
  • Вокруг микроволновой печи образуется поле, которое пагубно воздействует на здоровье человека, находящегося в этом поле.
  • Продукты питания, приготовленные в СВЧ-печи, могут привести к нарушению защитных функций человека.
  • Может произойти нарушение работы желудка.

  
  

  Вывод

  Микроволновые печи прошли долгий период развития. Они год от года становились лучше, удобнее в использовании и доступнее. Также большой вклад в появление микроволновой печи сделали выдающиеся физики — Альберт Эйнштейн и Джеймс Максвелл.

  Кол-во блоков: 26 | Общее кол-во символов: 25753
  Количество использованных доноров: 7
  Информация по каждому донору:

  Вы можете изучить и скачать доклад-презентацию на тему История микроволновки. Презентация на заданную тему содержит 9 слайдов. Для просмотра воспользуйтесь проигрывателем, если материал оказался полезным для Вас - поделитесь им с друзьями с помощью социальных кнопок и добавьте наш сайт презентаций в закладки!

  
  
  
  
  
  
  
  
  
  

  Изобретатель В 1942 году американский физик Перси Спенсер (1894 – 1970) обнаружил, что микроволны излучают тепло. В 1945 году сделал одно из важнейших своих открытий: заметил, что СВЧ-излучение способно нагревать предметы. Патент на микроволновую печь выдан в 1946 году.

  История создания Когда Перси принял решение перекусить, в кармане своих брюк он нашел не шоколадный батончик, а массу, по виду напоминающую пасту. Инженер понял, что волны сконструированного им устройства разогрели шоколад. Чтобы убедиться в правильности своих догадок, на следующий день Спенсер вместе со своим коллегой провели эксперимент, в котором выяснили, как действуют микроволны на яйца. Подвергнутый излучению мощностью в 10 кВТ, продукт очень быстро взорвался, едва не забрызгав рядом стоявших исследователей. После всех проведенных испытаний, Перси Спенсер усовершенствовал свое изобретение, построив ограждения для повышения плотности поля магнетических волн. Таким образом, пища разогревалась, достигая температур значительной величины.

  Первая микроволновка Первая в мире СВЧ-печь выпущена в 1947 году фирмой Raytheon и предназначена не для приготовления пищи, а для быстрого размораживания продуктов и использовалась исключительно военными. Ее 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.

  Почему микроволновку называют СВЧ-печью? Микроволновка или СВЧ-печь (СВЧ-сверхвысокие частоты) называется потому, что в основе действия данного бытового прибора применяются микроволны, т.е. СВЧ, получаемые от электронного устройства. В основе которого применяется излучение магнитрона (мощная электронная лампа). Из основ физики известно, что при воздействии СВЧ (микроволн) на воду, происходит ее разогрев, а при большем воздействии (по мощности или времени) закипание. А так как наша пища содержит воду, вот и происходит данный процесс разогрева и приготовление наших продуктов. Очень удобно, размораживать, готовить, разогревать.Один недостаток, много потребляет мощности.

  Устройство микроволновки. Металлической камеры. В неё помещают продукты для приготовления. СВЧ-излучателя (магнетрона). Трансформатора. Он обеспечивает магнетрон высоковольтным питанием. Волновода. По нему излучение от магнетрона передаётся к камере. Равномерный разогрев пищи в печи обеспечивается за счёт вращения специального столика. Встроенный внутрь вентилятор помогает избежать перегрева в процессе работы, электронные схемы делают управление микроволновкой максимально удобным и безопасным. Во время работы микроволновки температура внутри камеры достигает очень больших значений, поэтому в конструкции предусмотрен специальный элемент, предохраняющий прибор от перегрева — термопредохранитель (термореле).

  Читайте также:

    
  • Понятие риска реферат страховое дело
    
  • Финансирование в сфере стандартизации реферат
    
  • Реферат на тему перец
    
  • Функция желательности харрингтона реферат
    
  • Реферат государственная и муниципальная формы собственности