Микроволно́вая печь (также СВЧ-печь; устар. микрово́лновая^[1]; разг. микроволно́вка) — электроприбор, использующий явление разогрева водосодержащих веществ электромагнитным излучением дециметрового диапазона (обычно с частотой 2,450 ГГц) и предназначенный для быстрого приготовления, подогрева или размораживания пищи.

В промышленности эти печи используются для сушки, разморозки, плавления пластмасс, разогрева клеев, обжига керамики и т. д. В некоторых промышленных печах частота излучения может изменяться (так называемые англ. variable frequency microwave, VFM).

В отличие от классических печей (например, духовки или русской печи), разогрев пищи в СВЧ-печи происходит не только с поверхности разогреваемого тела, но и по его объёму, содержащему полярные молекулы (например, воды), так как радиоволны данной частоты проникают и поглощаются пищевыми продуктами примерно на 1,5 — 2,5 см по глубине от поверхности. Это сокращает время разогрева пищи; средняя скорость нагрева в СВЧ-печах составляет 0,3—0,5 °С в секунду.

Принцип работы

В печи происходит диэлектрический нагрев материалов, содержащих полярные молекулы. Энергия электромагнитных колебаний вызывает под действием электрической компоненты поля движение молекул, обладающих дипольным моментом, и межмолекулярное трение приводит к увеличению температуры материала.

Распространенное мнение о том, что частота выбрана соответствующей резонансной частоте воды, не соответствует действительности — последняя составляет 22,24 ГГц^{[источник не указан 805 дней]} в то время как большинство бытовых СВЧ-печей работают на частоте 2450 МГц, в США некоторые индустриальные модели — на частоте 915 МГц.

Частота выбрана по практическим и конструктивным соображениям:

• Магнетрон мощностью от 500 Вт должен обладать приемлемыми эффективностью, стоимостью, габаритами;
• Частота должна находиться в разрешенном выделенном радиодиапазоне частот (в данном случае ISM диапазон);
• Глубина проникновения радиоволн в нагреваемый объект должна лежать в районе нескольких сантиметров (чем ниже частота — тем больше глубина проникновения).

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 установке регулятора мощности периодически включается и выключается, изменяя среднее количество подаваемой энергии методом широтно-импульсной модуляции^{[источник не указан 122 дня]} (широко используемый также во многих прочих нагревательных приборах, например, утюгах, нагревателях).

Устройство

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;
  • схемы и цепи, обеспечивающие управление (таймер) и безопасность (блокировки режимов) устройства;
  • вентилятор, охлаждающий магнетрон и проветривающий камеру.

Разновидности

По типу конструкции микроволновые печи подразделяются на:

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

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.

Механика является наиболее привычной и сама по себе проста. Сенсорная панель представляет собой надежный монитор с кнопками (выпуклыми или гладкими). На экране такой СВЧ-печи можно увидеть множество различных программ. Отметим, что микроволновые печи с электронным типом управления имеют гораздо больше функциональных возможностей, что позволяет пользователям выбирать наиболее подходящие режимы для готовки самых разных блюд.

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. Возможно, причиной изобретения был как раз ожог, но из коммерческих соображений имидж прибора портить было нецелесообразно.

Патент на микроволновую печь был выдан в 1946 году. 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.

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.

В СССР с начала 80-х микроволновые печи выпускались на заводах:

• ЗИЛ (модель «ЗИЛ») и Южный машиностроительный завод (модель «Мрия МВ»)
• Тамбовский завод «Электроприбор» (Модель «Электроника»);
• Днепровский машиностроительный завод им. Ленина (ДМЗ) выпускал «Днепрянка-1» (1990 г, 32 литра, магнетрон М-105-1, потребляемая мощность 1300 ватт, мощность СВЧ-излучения 600 ватт, масса 41 кг, цена 350 руб)^[2] и «Днепрянка-2»^[3].

Утверждение о советском приоритете

17 мая 2011 года газета «Труд» сообщила, что в её номере от 13 июня 1941 года в заметке была описана специальная установка, использовавшая токи ультравысокой частоты для обработки мясных продуктов и разработанная в лаборатории магнитных волн Всесоюзного научно-исследовательского института мясной промышленности.^[4]

Меры предосторожности при эксплуатации

Микроволновое излучение не может проникать внутрь металлических предметов, поэтому невозможно приготовить еду в металлической посуде.

Нежелательно помещать в микроволновую печь посуду с металлическим напылением («золотой каёмочкой») — даже этот тонкий слой металла сильно нагревается вихревыми токами, что может разрушить посуду в области металлического напыления.

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^[5].

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.

Вопросы безопасности

Электромагнитная безопасность

Есть многочисленные данные в пользу опасности от микроволновых печей для электронных приборов. Микроволновое излучение при работе печи(в случае неисправности или негерметичности камеры), выходя наружу, может создавать помехи в работе полупроводниковых микросхем (приводя к их неправильной работе) и даже выводить их из строя.^[6][7]

Федеральные санитарные правила, нормы и гигиенические нормативы

Допустимые уровни ЭМП диапазона частот 30 кГц - 300 ГГц для населения (на селитебной территории, в местах массового отдыха, внутри жилых помещений) 10 мкВт/см²^[8].

Мифы о СВЧ-печах

• Микроволновое воздействие якобы изменяет структуру воды и пищевых продуктов, превращая полезные микроэлементы в канцерогены. На самом деле, воздействие микроволнового излучения в печи на вещества связано с обычным разогревом. Хотя химики и изучали (крайне редкие) реакции, на ход которых, по их мнению, влияло нетепловое воздействие микроволнового излучения^[9], в результате независимых экспериментов^[10] было установлено, что замеченные «нетепловые» эффекты на самом деле определялись неоднородностью нагрева, и предположение о наличии нетепловых микроволновых эффектов должно быть пересмотрено. К тому же, вода (кроме замерзшей), согласно современным научным данным, не может иметь какой-либо структуры (см. соответствующую статью).
• Впервые СВЧ-печь под названием «Radiomissor» якобы была создана немецкими учёными во время Второй мировой войны, она даже применялась в действующей немецкой армии для разогрева продуктов питания, но оказалась небезопасной и от неё отказались^[11] (однако российские сайты при этом ссылаются на зарубежные, а зарубежные — на исследования Советского Союза, проведённые в несуществующих российских городах «Кинск» и «Раджастан»).
• Микроволновые печи со снятой дверцей якобы могут использоваться в военном деле для недорогой имитации радаров (с целью заставить противника истратить для их подавления дорогостоящие боеприпасы или ресурсы самолётов постановки помех). Обычно публикации ссылаются на опыт сербской армии в Косово^[12].