微波的输出功率与其内容物的质量成正比吗?

电器工程 活力 微波
2022-01-03 02:03:27

我和我的朋友正在进行一场激烈的辩论。

一方面,他认为空置的微波炉几乎不耗电(不考虑灯、液晶显示器等)。他说,一旦您将物品(例如一杯水)放入烤箱,烤箱将开始消耗更多功率,因为​​磁控管必须输出更多能量来加热内容物。基本上,他说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它的额定值(在理想世界中)。我相信空的微波炉只是通过机箱将其能量以热量的形式消散。我做了一个无线电塔的类比,它在发射时总是以相同的功率发射,而不管听众的数量。

我们俩都提出了一些有趣的论点,但我们都不是工程师,也缺乏证明我们理论的知识。

所以我们转向你!

谢谢!

4个回答

简单的想法或实际的实验:

如果他是对的,那么使水达到沸点的加热时间与水量无关。一个杯子需要两个。

如果你是对的,两杯水将需要两倍的时间来煮沸。

微波炉的输出功率是否与其内容物的质量成正比?不会。就像任何无线电发射器一样,磁控管会产生一定的电磁场强度(每毫米伏特或测量值)。我尝试了这个实验,测量了 2 杯水、4 杯和 8 杯水的功率消耗,结果是相同的:700 瓦额定单元的 1380 瓦。这是我们在考虑损耗的情况下所期望的(大多数无线电发射器的效率约为 50%)。

操作发射器时,有一个称为驻波比的规范,它决定了源与负载的匹配程度。如果负载完美匹配,它会吸收整个输出,而不管可能有多少功率。如果匹配不良,部分功率会“反射回来”,并在设备的输出端产生同相电压。

如果该反射功率导致超过输出设备的最大安全电压,则会产生电弧。不匹配的负载也可能消耗过多的电流,因此设备会因过热而自毁。

从本质上讲,您有 X 量的功率输出,它们要么被负载正确吸收,要么会对设备(在这种情况下为磁控管)施加压力,并可能损坏或毁坏它。输出功率不变,输入消耗不变。这就像将电动机连接到负载:停转电动机可能会烧毁,卸载电动机可能会超速并损坏自身。

这适用于所有形式的无线电波发射。

补充:所有设备也有损耗,所以即使“旋转轮子”它仍然会消耗和浪费一些能量。对于 A 类音频放大器,这是输入功率的 50%。在某些系统中它更多,在其他系统中更少。由于磁控管并不理想,无论如何它只会消耗一些能量。

所以我终于开始测试这个了。

使用这个功率计,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)之间的差异约为 1 瓦。

加热食物的磁控管产生约 2.5 GHz 的频率。在烤箱内形成天线,根据天线理论,超过大约一个波长会产生真正的电磁波并产生实际功率。一种波长约为120mm。这种力量已经完成并且永远消失了,所以除非天线板附近有某种反射,否则我认为无论里面是否有食物,磁控管所吸收的电力都会相当稳定。不要在家里尝试。

在此处输入图像描述

搅拌器通过反射将微波分布到烤箱内的更大区域。一旦他们离开了这一点,就没有任何能量和解的回来了。