微波的输出功率是否与其含量成正比?


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我和我的朋友正在进行激烈的辩论。

一方面,他认为空的微波炉几乎不消耗功率(不考虑灯光,液晶显示器等)。他说,一旦将物品(例如一杯水)放入烤箱,由于磁控管必须输出更多的能量来加热内容物,烤箱将开始消耗更多功率。他说,基本上,微波炉中磁控管的功耗与烤箱内吸热分子的质量成正比。

另一方面,有我。我认为磁控管总是输出其额定值(在理想情况下)。我相信空的微波只是通过机箱散发出热量。我做了一个无线电塔的比喻,无论发射多少听众,发射时总是以相同的功率进行发射。

我们俩都提出了一些有趣的论据,但我们俩都不是工程师,也缺乏知识来证明我们的理论。

因此,我们求助于您!

谢谢!


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我们没有一个可以在墙壁和微波炉之间连接的工具。
马修·古拉特

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如果您清空微波炉,根据我的经验,您很快就会购买新的微波炉。缺乏任何吸收能量的能量,它会破坏性地消失……这就是为什么我不会用我的杀手瓦特和我的微波炉来“检验”你朋友的理论的原因。如果它可以使您在晚上保持清醒,请在旧货店抢一把,但我建议您先进行“有东西”测试。
Ecnerwal 2015年

1
您和您的朋友是否已尝试将水泵空转?我的意思是,为什么总是微波被滥用?
德米特里·格里戈里耶夫

1
@nocomprende您似乎非常确定自己的回答,但其他人则提供了极其合理和合理的解释。我想知道,您是否有适用于微波炉的任何佐证?我看不出使用汽油的汽车发动机与微波炉复杂的电磁内部工作有何关系。
马修·古拉特

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度量胜过意见。以科学的方式进行测量
PlasmaHH 2015年

Answers:


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简单思考或实际实验:

如果他是正确的,那么使水达到沸点的加热时间与水量无关。一杯将需要多达两杯。

如果您是正确的话,两杯水煮沸的时间将是原来的两倍。


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到休息室!
马修·古拉特

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您好,现在是“朋友”在说:我认为这是一个好主意,我想一杯子比两杯子所花的时间要少...但是我认为,如果您喝一两个杯子,微波炉将消耗其额定功率。功率。但是,当微波为空时,我认为它不消耗任何功率(或消耗很少的功率)
Matthew Goulart 2015年

不管其中的内容质量如何,1200W的微波输出的功率都不会超过1200W。但是,这并不意味着1200W微波是空的,除了一块1mm ^ 3的冰(1mg)能够将1200W的热量注入到冰中(它将在350usec中融化)。给定材料的质量增加将使功率吸收增加到某个渐近极限。
supercat 2015年

1
我们不是很想知道里面有多少能量,而是不管烤箱是空还是空,烤箱消耗了多少能量。
马修·古拉特

1
使用电加热元件煮沸两个杯子所需的时间也将是煮沸两个杯子的时间的两倍,但它不会以任何方式改变功率消耗。

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微波炉的输出功率是否与所装物品的质量成正比?不会。磁控管会像任何无线电发射器一样,产生一定的电磁场强度(伏特/毫米,或者被测量)。我尝试了该实验,测量了2杯水(分别为4和8)的功耗,结果相同:700瓦额定功率的功率为1380瓦。这与考虑到损耗(大多数无线电发射机的效率大约为50%)有关。

操作发射器时,有一个称为驻波比的规范,该规范决定了源与负载的匹配程度。如果负载完全匹配,则它将吸收整个输出,而不管功率可能是多少。如果匹配不良,则某些功率会被“反射”回去,并在设备的输出端产生同相电压。

如果此反射功率导致超出输出设备的最大安全电压,则将产生电弧。不匹配的负载也可能吸收过多的电流,因此该设备会因过热而自毁。

从本质上讲,您会散发出X瓦的功率,这瓦特要么会被负载适当吸收,要么会给设备(在这种情况下为磁控管)施加压力,并可能损坏或破坏设备。输出功率不变,输入消耗不变。这就像将电动机连接到负载上一样:使电动机停转,可能会烧坏,卸载,并可能超速并损坏自身。

所有形式的无线电波发射都是如此。

另外:所有设备都有损耗,因此即使“旋转轮子”,它仍然会消耗能量。对于A类音频放大器,这是输入功率的50%。在某些系统中,更多,而在其他系统中,更少。由于磁控管不是理想的,因此无论如何它都将消耗一些功率。


我是否了解这种情况下的负载是微波的含量?从本质上讲,您是在说微波的内容必须尽可能与磁控管匹配,以赋予最大功率。因此,用空的微波炉不仅会损坏微波炉,而且如果用一杯面粉运行微波炉,由于面粉中的水分很少(或其他调至微波炉的物质),也会损坏微波炉。
马修·古拉特

1
是的,吸收不良的负载可能会损坏它。水和油或脂肪吸收最好。干粉很少,尽管局部加热会导致焦烧。两个小物体接触(如两个肉丸子)会在接触点引起燃烧,因为每个物体的作用就像一个小天线,在不同的相位收集功率,因此存在电压差。微波能量会产生很多影响,很难预测。

因此,空微波的真正危险将是原始波与反射同相波的叠加,导致电压超过磁控管的最大额定电压。很有意思!我假设反射波将与原始波异相。
马修·高拉特

请参阅:ARRL的驻波比。自1989

您无疑是对波导/谐振腔的正确选择,但是由于微波炉是搅拌模式的,因此反射波将具有随机相位,并且不会改变VSWR。我的理解是,磁控管仍被该反射功率加热,因此无论如何都会在一段时间后失效(例如,外壳熔化)。但是,我承认我不确定哪种故障模式在实践中更为重要,并且几乎没有人进行过实验。大多数现代磁控管似乎对高驻波比和过热都相当坚固。
Oleksandr R.

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因此,我终于可以进行测试了。

使用该功率计,我在一个塑料碗中测试了0、1、2和4杯水。

总体而言,任何水量(包括空水)之间的差值大约为1瓦。


好。现在,您希望在所有这些时间后都能入睡。
暗淡

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加热食物的磁控管产生约2.5 GHz的频率。天线在烤箱内形成,按照天线理论,超过大约一个波长会产生真正的电磁波并产生有功功率。一种波长约为120mm。这种能量永远消失了,因此除非天线板附近有某种反射,否则我认为无论内部是否有食物,磁控管所吸收的功率都会非常稳定。不要在家尝试。

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搅拌器通过反射将微波分配到烤箱内的较大区域。一旦他们退出这一点,就不会再进行任何能源协调。


1
我想将其标记为正确的答案,但估算并不能完全解决问题。您能否指向支持或证明您的主张的Wikipedia页面上的文章?还是有关“关于电路”的页面解释了我们所缺少的原理?谢谢。
马修·古拉特

感谢您提供的有益信息。为了让我的朋友放心,您能解释一下在微波炉空的情况下产生的能量流向何方?我认为它被机箱吸收并散发出风扇。
马修·古拉特

1
不要急于将其标记为正确答案-让其他人发表自己的意见和评论。正确回答此问题很重要。也许您可以在网上找到一些东西。
安迪(aka)

1
是。墙壁吸收一些,玻璃板本身吸收很多。有些确实会反射回到磁控管中,但它们的设计目的是要在可怕的负载下工作。
tomnexus

1

当烤箱打开时,磁控管向腔内发射横向电磁波。一旦EM波充满空腔,它便开始撞击壁并反射回来,从而形成了驻波。在驻波中,电场和磁场的相位差为90度,这意味着没有有效功率在传递,它只是从壁到壁再到磁控管弹跳,而在这里,电场的相位和幅值与磁控管产生的磁场,这意味着没有电位差,并且发射被阻止。
当空腔中有物体时,它将弯曲驻波,从而使磁控管“看到”负载,并且将其他TEM波叠加到现有的驻波上。
实际上,驻波的作用类似于传导通道,无需导线即可“带动”连接到电源的负载。


请帮助我确保我理解。当您说“没有实际功率在传输”时,是否表示墙上插座和微波炉之间的功率计读数为0?
马修·古拉特

@MatthewGoulart是的,完全是。当然,壁不是超导的,因此会有损耗,但是磁控管实际上可以看到负载,如果您放上金属环,它会烧断保险丝-短路,如果里面什么也没有,则它会自由运行。
MarkoBuršič15年

1
@dbanet,请您原谅,但我不明白您在问什么:“那么,那将如何损坏物品以及它的哪一部分呢?”现在,您指的是什么损坏?
MarkoBuršič15年

1
抱歉,不够具体。我再说一遍:“在没有任何东西的情况下操作微波炉到底会如何损坏微波炉?微波炉的哪个确切部分会以哪种方式失效?”
dbanet 2015年

1
我的问题完全是由以下事实引起的:大多数制造商强烈不建议使用此操作模式(现在参考用户手册,而``强烈不推荐''是指他们完全说这可能会损坏设备)。声称没有发生实际的功率发射。
dbanet

1

获得答案的一种简单方法是在插头和微波炉之间放置一个电流读取器(例如:https : //en.wikipedia.org/wiki/Kill_A_Watt#/media/File : P3-Kill-a-watt.jpg

然后将其清空,然后放入一些东西。


所有家用微波炉都使用效率不高的磁控管,这是获得高功率的廉价方法,而使2.4 GHZ的其他昂贵方法仍然不是很有效,这意味着您不会在功率计上看到大的变化。东部测试,我认为您还是应该这样做。+ 1
自闭症患者2015年

我们正在尝试寻找一个类似的设备,当我们有明确的答案时,将更新问题。
马修·古拉特

我现在使用自制的分流器通过万用表读取瓦特,从而完成了此任务。它是平坦的:用2杯水,4或8抽水相同。

@nocomprende可以不用微波炉做任何实验吗?
马修·古拉特

0

磁控管的输出必须恒定才能正常工作。但是,两杯水的沸腾时间是平方律的两倍,是sqrt(2)倍。这是由于表面积。


1
请不要使用大写字母。StackExchange还有很多其他方式可以强调。
尼克·阿列克谢耶夫

为什么说输出必须恒定?您如何将其与其他人所说的关于磁控管由于产生的驻波而实际上不输出任何信号相协调?
马修·古拉特

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我知道这个问题现在已成为历史,但我想确认烤箱内部消耗的功率相同。

另外,我的“ 600瓦特”烤箱在运行时消耗约1300瓦特


感谢您一直以来的回答。自问了问题以来我们还没有睡觉。请问您使用哪种方法进行测试?
马修·古拉特

这个“答案”需要更多的深度和/或引用。
BORT

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相反已被确认。空的微波炉比完整的微波炉消耗的功率少。

用外行的话来说。当微波为空时,微波会反射回去,磁控管会阻止它产生更多的微波。

热力学第一定律浮现在脑海。


如果已经“确认”,请举个例子。空的微波很可能会破裂,因为它正在输出全部功率,但是该功率无处可去。
塞尔维克
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