Question

家用微波爐是一種利用微波的電磁能加熱食物的新型灶具，主要由磁控管、波導管、微波加熱器、爐門、直流電源、冷卻系統(tǒng)、控制系統(tǒng)、外殼組成.接通電源后，220 V交流電經(jīng)一變壓器，一方面在次級產(chǎn)生3.4 V交流對磁控管加熱，同時在次級產(chǎn)生2 000 V高壓經(jīng)整流加到磁控管的陰、陽兩極之間，使磁控管產(chǎn)生頻率為2 450 MHz的微波，微波輸送至金屬制成的加熱器(爐腔)，被來回反射，微波的電磁作用使食物分子高頻地運動而內(nèi)外同時生熱，迅速熟透，并能最大限度地保存食物中的維生素.
(1)試計算微波爐變壓器的高壓變壓比；
(2)微波爐產(chǎn)生的高頻微波若發(fā)生泄漏會造成電磁輻射污染，直接傷害人的肌體，試說明其中的原因；
(3)正常工作時微波爐的爐門對微波起著很好的反射和屏蔽作用，開門前務必先讓微波發(fā)生電路停止工作.為了方便微波爐的操作，需要設計一保護開關，它能在爐門被打開前自動斷電.為了防止微波大量泄漏，該開關必須保證在爐門被打開之前的一定時間內(nèi)完成斷電動作，這一時間稱為保護開關動作的時間提前量Δt.假設微波在食品以及在空氣中的速度都差不多，微波爐爐腔對角線約50 cm.且微波束每次穿過爐中食品僅被吸收1/1 000，若要求爐門打開時爐內(nèi)微波強度至少應衰減到正常工作時的百萬分之一，請估算保護開關動作的時間提前量Δt的數(shù)量級，并根據(jù)估算結果發(fā)表討論.(lg0.999=-4.345×10^-4)

Answer 1

(1)100/11 (2)微波能對人體組織內(nèi)外加熱而受傷  (3)2.3×10^-5 s

(1)由變壓器規(guī)律可知：.
(2)微波對人體內(nèi)外同時發(fā)生“加熱”作用，如同對食物加熱一樣，使人的肌體組織受到破壞.
(3)①設要使微波強度減為正常工作時的百萬分之一，微波束要穿過食品n次，由題意，微波束每次穿過爐中食品僅被吸收1/1 000，則微波束第一次穿過食品時，強度將減為原來的1-="999/1" 000；微波束第二次穿過食品時，強度將減為原來的(1-)²=()²……依此類推，第n次穿過食品時，微波強度減為原來的()ⁿ，則()ⁿ=10^-6得n≈1.4×10⁴.
微波爐爐腔對角線長50 cm，即微波每經(jīng)過0.5 m就要穿過食品一次，這樣要使微波衰減達到要求，它總共要走過的路程：
s=1.4×10⁴×0.5 m=7.0×10³ m.
所以微波要衰減到要求值，必須經(jīng)過=2.3×10^-5 s
這就是說保護開關動作的時間提前量Δt大約是2.3×10^-5 s.