微波加热

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微波加热原理

微波加热是一种涉及电磁波和传热的多物理场现象:任何暴露在电磁辐射中的材料都会被加热。迅速变化的电场和磁场可以产生四种热源:任何作用于导电材料的电场都会引起电流流动;此外,时变电场会促使偶极分子(比如水)发生振荡;作用于导电材料的时变磁场也会引起电流流动;不仅如此,某些类型的磁性材料还可能发生磁滞损耗。

微波加热的应用

加热食物

微波炉是微波加热的一个典型应用示例。当我们将食物放进微波炉并按下“启动”按钮后,电磁波就会以 2.45 GHz 的频率在微波炉内振荡。这些电磁场与食物相互作用,导致热量的产生和温度的升高。

绘图显示用微波加热马铃薯的情况。

微波炉中的马铃薯:电场和温度图。右侧矩形块表示波导馈电。

微波炉中的马铃薯:电场和温度图。右侧矩形块表示波导馈电。

微波加热的效率取决于材料的性能。举例来说,如果在微波炉中放置多种水分含量不同的食物,那么它们会以不同的速率加热。餐具中的食物可能出现这样的情况:一部分食物已经很烫了,而其余部分却还是冷的。除此之外,食物之间的相对位置也会影响微波炉中的电磁场。这就是为什么大多数微波炉中都带有转盘,通过旋转食物来促进均匀加热。

治疗癌症

另一个利用微波加热效应的应用是癌症治疗,具体地说就是肿瘤热疗。这种癌症治疗方式是对肿瘤组织进行局部加热,而不损伤周围的健康组织。

在微波凝固治疗中,医生将一根很细的微波天线直接插入肿瘤,通过微波将其加热,形成一个凝固区,杀死其中的癌细胞。这种治疗方法需要精确地控制空间分布和加热功率。温度传感器不仅要求做到设计精良,而且摆放位置也必须经过周密细致的考虑,才能避免损伤健康组织。

一个描述微波加热的示例。

对肝组织进行微波加热,用于治疗癌症。

对肝组织进行微波加热,用于治疗癌症。

发布日期:2015 年 1 月 14 日
上次修改日期:2017 年 2 月 21 日