引言：

近日，廣州某女士在公司附近買了一盒速凍餃子，結(jié)果把煮餃子玩出了新高度，女生在公司用微波爐加熱速凍餃子，結(jié)果最后餃子熟了，還真的跟水煮的一樣。下面就根據(jù)微波爐加熱餃子的流程來了解下微波爐的工作原理和一些防止微波泄露的注意事項(xiàng)，并從中學(xué)到一些微波爐對(duì)人體的影響知識(shí)。

微波加熱的基本原理：

微波爐是一種微波加熱設(shè)備，您可以簡(jiǎn)單理解它和太陽通過輻射加熱你的臉一樣的原理。而從EMC測(cè)試的原理來說，微波輻射對(duì)人體是有影響的，特別是攜帶心臟起搏器的人員， 所以關(guān)注微波爐使用微波加熱的原理尤其重要！

工作頻率：

在了解微波爐的結(jié)構(gòu)之前，我們先了解下微波爐加熱的微波都有哪些工作頻率。

無線電頻段劃分時(shí)將微波定為300MHz（波長(zhǎng)0.9米） ~ 300GHz（波長(zhǎng)0.0009米）的工作頻率，而微波爐一般使用2.24GHz（波長(zhǎng)12.2厘米）的工作頻率，它的波長(zhǎng)決定了它是否能通過玻璃窗上的金屬網(wǎng)格！這個(gè)您可以在下面的基本結(jié)構(gòu)中理解更多。

微波爐的基本結(jié)構(gòu)：

微波爐的基本結(jié)構(gòu)

• 金屬腔體：也就是微波爐的外殼全部用金屬制造，是一個(gè)屏蔽體，這和我們制造的電磁屏蔽室的原理是一樣的。
• 金屬網(wǎng)窗口：我們一般能在微波爐前端看到一個(gè)玻璃面板，其實(shí)面板內(nèi)側(cè)還有一個(gè)金屬網(wǎng)，它也是一種小型的波導(dǎo)管，您看到的孔徑越小則代表它只允許固定頻率的微波信號(hào)通過，我們上面介紹了微波爐的工作頻率的波長(zhǎng)一般是12.2cm，所以只要金屬網(wǎng)的孔徑遠(yuǎn)小于微波波長(zhǎng)，則微波將被鎖定在金屬網(wǎng)窗口內(nèi)。
• 控制面板：設(shè)置工作時(shí)間等基本功能。
• 高壓變壓器：微波爐右側(cè)有一個(gè)高壓變壓器，它的功能是將220V電壓轉(zhuǎn)換為幾千V高壓（取決于您的產(chǎn)品功率）。
• 磁控管：微波爐的核心器件，是一種高功率真空管，可以將電能轉(zhuǎn)換為遠(yuǎn)距離微波輻射。
• 天線/微波攪拌器：磁控管發(fā)出的微波將被天線發(fā)射出去，金屬微波攪拌器則不斷的改變微波的極化方向，防止微波持續(xù)定向發(fā)射。
• 波導(dǎo)管：波導(dǎo)管是一種中空的金屬管，我們?cè)?a href="http://www.50xiaox.cn/instruments/anechoic-chamber-construction.html" target="_blank" rel="noopener">電波暗室里也常用波導(dǎo)管傳輸光纖等非金屬信號(hào)線。天線出來的微波信號(hào)將通過波導(dǎo)管傳輸?shù)?/li>
• 微波攪拌器：微波攪拌器由金屬片制造，它能不斷改變微波的極化方向。

從微波爐的結(jié)構(gòu)可以看出，只要金屬腔體是完好的，而且金屬網(wǎng)窗口也是被正常關(guān)閉的，微波爐內(nèi)的微波信號(hào)就不會(huì)傳導(dǎo)到外部，也不會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響。但是我們不能排除微波爐沒有正常檢測(cè)到金屬網(wǎng)窗口是否被正常關(guān)閉，此時(shí)微波信號(hào)將溢出，甚至對(duì)人體加熱，或產(chǎn)生EMS干擾其他電器設(shè)備的工作。

加熱原理：

微波爐的加熱主要通過波長(zhǎng)為12.2厘米的微波輻射到食物上，這也是水分子自然共振的頻率，我們都知道水分子的化學(xué)式是H2O，H氫分子是正電荷，O氧原子是負(fù)電荷，所以它是一個(gè)極性分子。

根據(jù)物理學(xué)原理，當(dāng)微波向水分子保持固定方向輻射時(shí)，?電場(chǎng)作用下電荷移動(dòng)方向遵循以下規(guī)律?：正電荷沿電場(chǎng)方向（高電勢(shì)向低電勢(shì)）移動(dòng)，負(fù)電荷逆電場(chǎng)方向（低電勢(shì)向高電勢(shì)）移動(dòng)。?，所以水分子將和電場(chǎng)線的方向平行。

固定微波電場(chǎng)方向時(shí)的電場(chǎng)作用下正負(fù)電荷移動(dòng)方向

而微波爐使用攪拌器不斷改變微波信號(hào)的極化方向，也就是產(chǎn)生了交變電場(chǎng)，不斷的切換上圖所示的高電勢(shì)和低電勢(shì)方向。

水分子在交變電場(chǎng)作用力下交變擺動(dòng)

這時(shí)，水分子中的正負(fù)電荷將帶動(dòng)水分子不斷的左右擺動(dòng)，相鄰的水分子之間將會(huì)因?yàn)閿[動(dòng)而劇烈摩擦。

根據(jù)周期公式T=1/f：

T= 1/2.45GHz =4*10^(-10) s

這代表著水分子擺動(dòng)一次僅需要4*10^(-10) （秒/次），轉(zhuǎn)換為摩擦頻率（次/秒）=2.45*10^9，也就是24.5億次！

在如此劇烈的摩擦作用下，包含水分子的食物將快速獲得熱量，最后食物變熟。

加熱食材的注意事項(xiàng)：

該女士使用微波爐專用玻璃碗+速凍餃子+熱水的混合物直接放在微波爐里加熱，這是符合微波爐的基本使用要求的。從之前介紹的微波爐工作原理來看，微波爐主要通過加熱水分子加熱食物，所以使用非金屬的容器例如玻璃或陶瓷是最佳的選擇。

注意點(diǎn)：

• 但是謹(jǐn)慎使用”紙質(zhì)和塑料”容器加熱食物，雖然它們的成分不包含能被加熱的水分子，不會(huì)被微波爐加熱，但是它們依然會(huì)被高溫食物的溫度傳導(dǎo)到器皿上，特別是塑料材質(zhì)的快餐飯盒在加熱后可能融化甚至產(chǎn)生致癌物，而紙質(zhì)容器會(huì)變軟平攤，失去容器的作用。
• 另外，我們也不能使用金屬容器，因?yàn)槲⒉▊鬏數(shù)浇饘俳橘|(zhì)上將轉(zhuǎn)換為表面感應(yīng)電流，一旦金屬容器上有尖刺或不規(guī)則的邊緣，金屬物體在微波電場(chǎng)的作用下將產(chǎn)生電弧火花甚至火災(zāi)！

使用玻璃碗和熱水混合水餃加熱

使用微波爐加熱的注意事項(xiàng)：

從上面介紹的微波爐工作原理得知，微波爐啟動(dòng)后，微波信號(hào)開始在微波爐內(nèi)部不斷的照射食物內(nèi)部的水分子，讓水分子的正負(fù)電荷在交變電場(chǎng)的作用力下擺動(dòng)而產(chǎn)生熱量，食物的溫度將升高直至熟透。而微波將穿透你的食物，對(duì)食物的整體進(jìn)行加熱。這時(shí)我們只要確保微波爐的金屬網(wǎng)格窗口被正常關(guān)閉并屏蔽微波信號(hào)，我們就能得到一盤熱氣騰騰的美食。

常見問題：

微波爐內(nèi)的食物是先熱里面還是先熱外面？

按照微波爐微波加熱的原理來看，從理論上說，食物應(yīng)該是整體一起加熱。但是實(shí)際的微波信號(hào)會(huì)被食物吸收，當(dāng)?shù)竭_(dá)食物內(nèi)部時(shí)微波能力將變?nèi)酰源蟛糠智闆r下都是食物外部的部分嫌熱，當(dāng)然，如果您加熱的食物很小，它就能達(dá)到理論效果整體一起加熱，如果食物體積很大，或者食物密度也很大時(shí)，那微波能量將大部分被食物外部吸收變熱，然后通過熱傳導(dǎo)的方式讓食物內(nèi)部也被加熱。

如果有的食物含水量很高，大部分微波能量將穿透到食物內(nèi)部，這是食物內(nèi)部因?yàn)闊崃勘煌獠孔钃酰澄飪?nèi)部將優(yōu)先變熱，而食物外部會(huì)晚一些。

這也是微波爐與烤箱的不同之處，烤箱一定是從食物外部先加熱然后傳導(dǎo)到內(nèi)部的，而微波爐的加熱方式取決于食材的材料、體積、密度等多種因素。

例如這位女生在公司用微波爐加熱速凍餃子，餃子內(nèi)部水分很少，直接加熱餃子是很不明智的，所以她在碗里倒了水后餃子將更容易被加熱，首先是水被加熱，然后熱傳導(dǎo)到餃子內(nèi)部加熱餃子。

為什么玻璃容器加熱后會(huì)比食物更熱？

這可能的原因是玻璃容器的材質(zhì)內(nèi)包含雜物，例如金屬分子或其他金屬氧化物，玻璃碗比食物更早接觸到微波爐的微波輻射，所以它會(huì)變得更熱。

微波爐如果泄露了對(duì)人體有傷害嗎？

之前我們介紹了微波爐的工作原理時(shí)說明了微波爐采用金屬外殼屏蔽微波信號(hào)外泄，而且還使用金屬網(wǎng)窗從正面隔離微波外泄，但當(dāng)微波爐因?yàn)橘|(zhì)量問題也就是屏蔽效果失效時(shí)，微波輻射將向外界發(fā)射，但是因?yàn)橐韵露鄠€(gè)因素，我們不必對(duì)微波爐的輻射耿耿于懷。

功率不高：

微波爐的功率僅1000W左右，根據(jù)天線發(fā)射的原理，天線末端產(chǎn)生的微波輻射將隨距離的增大對(duì)數(shù)減小，這也叫指數(shù)級(jí)變小，所以一定距離之外，就算微波爐全部外泄后到達(dá)人體剩余的功率會(huì)很小，可能僅與手機(jī)發(fā)射的功率相當(dāng)。并且每個(gè)國(guó)家都針對(duì)微波輻射規(guī)定了發(fā)射限值，例如美國(guó)食物和藥品管理局規(guī)定在5厘米時(shí)距離時(shí)不超過每平方厘米5毫瓦，如果需要量測(cè)，我們也可以使用微波輻射測(cè)試儀在不同的位置測(cè)量微波輻射的剩余功率。

即使你站在微波爐旁邊，你也要長(zhǎng)時(shí)間暴露在高電平的輻射下才會(huì)對(duì)人體產(chǎn)生影響。

但是不排除部分?jǐn)y帶心臟起搏器的人員使用微波爐的危險(xiǎn)性，因?yàn)樾呐K起搏器是電子產(chǎn)品，它對(duì)電磁干擾更加敏感。

微波爐的輻射對(duì)人體有害嗎？

微波爐有輻射，是否會(huì)讓被照射過的食物具有放射性？如果直接被人體接收是否有傷害？我想這應(yīng)該是大眾最想知道的，我們只需要明確微波爐發(fā)射的微波是非電離信號(hào)，這意味著它沒有足夠的能力改變被照射物體的原子結(jié)構(gòu)或使食物具有放射性！它的功能僅僅是讓食物中的水分子擺動(dòng)，而不是變?yōu)槠渌亍．?dāng)然，如果長(zhǎng)時(shí)間人體被大劑量微波照射，你可能會(huì)變熱，就和你曬太陽一樣。

所以微波輻射可以像加熱食物一樣加熱你的身體。長(zhǎng)時(shí)間暴露在高強(qiáng)度的微波中會(huì)導(dǎo)致燒傷。特別是眼睛更容易受到微波加熱的影響，因?yàn)檠劬χ械难飨鄬?duì)較少，無法帶走多余的熱量。

微波爐耗電嗎？

微波爐的工作需要升壓、磁控管產(chǎn)生微波信號(hào)，還要被攪拌后通過波導(dǎo)管傳輸?shù)绞澄铮@個(gè)過程中會(huì)消耗很多電能；微波爐的外殼是金屬的，它也會(huì)吸收整個(gè)腔室的熱能；當(dāng)我們加熱食物后打開金屬網(wǎng)窗，能感覺到腔體內(nèi)很熱，這也是能量損失。也就是說微波爐除了給食物提供能量，還要損耗很多能量在結(jié)構(gòu)上，這些能量損失都會(huì)導(dǎo)致使用微波爐時(shí)耗電增加。

微波爐加熱效率高嗎？

微波爐加熱效率很高，如果在不考慮電能損耗的情況下，它將比烤箱的加熱效率更高、更快！

但是如果你只是加熱一杯水，微波爐可能不是最好的選擇，根據(jù)研究發(fā)現(xiàn)，微波爐加熱水的效率只有電熱水器的40%。而如果是加熱米飯，在米飯里保留一定的水分會(huì)加熱的更快。所以微波爐的加熱效率取決于您加熱什么食物。

而且微波爐的容積有限，不可能用于加熱大體積的食物，所以一般家庭還會(huì)選購(gòu)烤箱作為補(bǔ)充。