微波炉为什么有时候会加热不均呢?
趋肤效应是电磁学的一个概念。虽然听起来非常强大和先进,但回答主题中的问题非常重要——当人体暴露在不同的微波频率下会发生什么?为什么便利商店有时有热的食物在外面,冷的在里面?
趋肤效应和交流电
你剪断电线后发现它只是一个空心管吗?为什么它不坚固?答案在于皮肤效应。给定一个DC电压源,所有的电子将从一端连续流向另一端。此时,电流将均匀地分布在电缆上。然而,电子在交流电中的运动方向是不均匀的,电子以平衡的位移运动并来回振动,这导致导体横截面上的电流分布不均匀。趋肤效应是指当交流电通过导体时,电子将聚集在整个导体的表面层上,而不是均匀分布在整个导体的横截面上。如果一个电器或电线只能传导交流电,就没有必要把电线做成实心的,因为只能使用外层。
电流下降到表面值的37%的深度称为趋肤深度。会聚深度与频率成反比,因此低频电流比高频电流对导体中心的穿透力更强。材料的渗透性越高,表皮深度越浅;材料的导电性越强,表皮深度越浅;因此,如果你想在高频率下保护自己,你可以给孩子盖上一层薄薄的材料——基本上任何材料都可以使用。为了在低频下保护你自己,你需要一个非常厚的覆盖物,并且覆盖物需要更加导电。
冷冻千层面和热馅饼
趋肤效应可以解释我们在微波炉中加热食物时遇到的一些现象。将奶酪馅的馅饼放入微波炉加热。打开微波炉,咬开它。奶酪馅料可以通过食道燃烧。然而,如果你在微波炉中加热千层面或鸡肉,你会发现它在中间仍然是冷的。为什么有些食物加热均匀,而有些食物在外面加热,在里面冷却?
这种现象的原因之一是微波炉的工作方式。许多人可能听说过这一点,微波炉在工作时产生电磁波,使液态水分子振动。电磁波加热食物中含有水的部分,热量在水中迅速传递,因此食物中含有的水越多,它就越分散,食物受热就越均匀。如果加热的食物是冷冻干燥的,如干而脆的外壳,加热后其温度不会有很大变化,但如果它有馅料,如奶酪(甚至更软的奶油奶酪),那么内部热量足以加热外壳并烧穿你的舌头。
食物本身不含水,但它的导电性相当好。例如,对于一大块肉,表皮效应将首先加热它的外层,然后逐渐将热量传递到内层——就像普通的烤箱一样。然而,如果肉太大,微波炉功率弱,加热效果肯定不理想。
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