Czy moc wyjściowa kuchenki mikrofalowej jest proporcjonalna do masy jej zawartości?

Moja przyjaciółka i ja prowadzimy gorącą debatę.

Z jednej strony uważa, że ​​kuchenka mikrofalowa, która jest pusta, prawie nie zużywa energii (nie biorąc pod uwagę świateł, lcd itp.). Mówi, że po włożeniu do piekarnika jakiegoś przedmiotu, takiego jak szklanka wody, piekarnik zacznie zużywać więcej energii, ponieważ magnetron musi wytwarzać więcej energii do podgrzania zawartości. Zasadniczo mówi, że pobór mocy magnetronu w kuchence mikrofalowej jest wprost proporcjonalny do masy cząsteczek pochłaniających ciepło w piekarniku.

Z drugiej strony jestem ja. Myślę, że magnetron zawsze wytwarza to, do czego jest przeznaczony (w idealnym świecie). Uważam, że pusta kuchenka mikrofalowa po prostu rozprasza swoją energię w postaci ciepła przez obudowę. Zrobiłem analogię do wieży radiowej, która podczas nadawania zawsze robi to z tą samą mocą, niezależnie od ilości słuchaczy.

Obaj przedstawiliśmy kilka interesujących argumentów, ale żaden z nas nie jest inżynierem i brakuje mu wiedzy, aby udowodnić nasze teorie.

Zwracamy się więc do Ciebie!

Dzięki!

Prosta myśl lub praktyczny eksperyment:

Jeśli ma rację, czas podgrzewania wody do temperatury wrzenia jest niezależny od ilości wody. Jedna filiżanka potrwa tak długo jak dwie.

Jeśli masz rację, dwie szklanki wody zagotują dwa razy dłużej.

Czy moc wyjściowa kuchenki mikrofalowej jest proporcjonalna do masy jej zawartości? Nie. Magnetron wytwarza pewną siłę pola elektromagnetycznego (wolty na milimetr lub jakkolwiek jest mierzony), tak jak każdy nadajnik radiowy. Próbowałem eksperymentu, mierząc pobór mocy dla 2 filiżanek wody, 4 i 8, był identyczny: 1380 Watów dla jednostki o mocy 700 W. Chodzi o to, czego oczekujemy, biorąc pod uwagę straty (większość nadajników radiowych ma około 50% wydajności).

Podczas pracy nadajnika istnieje specyfikacja zwana współczynnikiem fali stojącej, która określa stopień dopasowania źródła do obciążenia. Jeśli obciążenie jest idealnie dopasowane, pochłania całą moc wyjściową, niezależnie od tego, ile to może być mocy. Jeśli jest źle dopasowany, część mocy jest „odbijana z powrotem” i wytwarza napięcie fazowe na zacisku wyjściowym urządzenia.

Jeśli ta odbita moc spowoduje przekroczenie maksymalnego bezpiecznego napięcia urządzenia wyjściowego, nastąpi wyładowanie łukowe. Niedopasowane obciążenie może również pobierać zbyt dużo prądu, więc urządzenie ulegnie samozniszczeniu w wyniku przegrzania.

Zasadniczo, masz X watów wychodzących, które albo zostaną odpowiednio pochłonięte przez obciążenie, albo obciążą urządzenie (w tym przypadku magnetron) i prawdopodobnie go uszkodzą lub zniszczą. Moc wyjściowa pozostaje niezmieniona, a pobór wejściowy pozostaje niezmieniony. To jest jak podłączenie silnika elektrycznego do obciążenia: utknąć silnik i może się wypalić, rozładować, a także może przekroczyć prędkość i uszkodzić się.

Dotyczy to wszystkich form emisji fal radiowych.

Dodatek: wszystkie urządzenia również tracą, więc nawet jeśli „zakręcisz kołami”, nadal będzie pobierać i marnować trochę energii. W przypadku wzmacniacza audio klasy A jest to 50% mocy wejściowej. W niektórych systemach jest więcej, w innych mniej. Ponieważ magnetron nie jest idealny, po prostu pobierze pewną moc, bez względu na wszystko.

W końcu przystąpiłem do testowania tego.

Za pomocą tego watomierza przetestowałem 0, 1, 2 i 4 szklanki wody w plastikowej misce.

Ogólnie rzecz biorąc, między dowolną ilością wody, w tym pustej, była różnica około 1 wata.

Magnetron, który podgrzewa żywność, wytwarza częstotliwość około 2,5 GHz. W piekarniku powstaje antena i zgodnie z teoriami anteny, poza około jedną długością fali, generowana jest prawdziwa fala elektromagnetyczna i wytwarzana jest prawdziwa moc. Jedna długość fali wynosi około 120 mm. Ta moc jest wykonywana i znika na zawsze, więc chyba, że ​​w pobliżu anteny pojawi się jakieś odbicie, uważam, że moc pobierana przez magnetron będzie dość stała, niezależnie od tego, czy w środku jest jedzenie. Nie próbuj tego w domu.

Mieszadło rozprowadza mikrofale na większy obszar wewnątrz piekarnika poprzez odbicie. Po wyjściu z tego punktu nie ma już powrotu do pojednania energetycznego.

Gdy piekarnik jest włączony, magnetron emituje poprzeczną falę elektromagnetyczną do wnęki. Gdy tylko fala EM wypełni przestrzeń, zacznie uderzać w ściany i odbija się wstecz, teraz powstaje fala stojąca. W fali stojącej pole E i pole H są poza fazą o 90 stopni, co oznacza, że ​​żadna rzeczywista moc nie przenosi go tylko odbija się od ściany do ściany i do magnetronu, gdzie pole E jest dokładnie w fazie i wielkości, jak pole wytwarzane przez magnetron, oznacza to, że nie ma różnicy potencjałów, a emisja jest zablokowana.
Gdy we wnęce znajduje się przedmiot, wówczas wygina falę stojącą, tak że magnetron „widzi” obciążenie, a dodatkowa fala TEM nakłada się na istniejącą falę stojącą.
Praktycznie fala stojąca działa jak kanał przewodzący i „przenosi” obciążenie podłączone do źródła bez przewodów.

Prostym sposobem na uzyskanie odpowiedzi jest umieszczenie bieżącego czytnika między wtyczką a kuchenką mikrofalową (przykład: https://en.wikipedia.org/wiki/Kill_A_Watt#/media/File:P3-Kill-a-watt.jpg )

Następnie uruchom go pustym, a następnie z czymś.

Moc magnetronu musi być stała , aby działał. Jednak dwie szklanki wody zabierają kwadrat (2) razy tyle, ile potrzeba do zagotowania. Wynika to z powierzchni.

Wiem, że to pytanie jest już historią, ale chciałbym potwierdzić, że piekarnik zużywa tę samą moc, cokolwiek w nim jest.

Poza tym mój piekarnik o mocy 600 W zużywa około 1300 W podczas pracy

Przeciwnie zostało potwierdzone. Pusta kuchenka mikrofalowa zużywa mniej energii niż pełna.

W kategoriach laików. Gdy mikrofalówka jest pusta, mikrofale odbijają się z powrotem do magnetronu, który blokuje jej wytwarzanie.

Przychodzi na myśl pierwsza zasada termodynamiki.