Ist die Ausgangsleistung einer Mikrowelle proportional zur Masse ihres Inhalts?

Mein Freund und ich haben eine hitzige Debatte.

Einerseits glaubt er, dass ein leerer Mikrowellenherd fast keinen Strom verbraucht (ohne Berücksichtigung von Licht, LCD usw.). Er sagt, sobald Sie einen Gegenstand wie ein Glas Wasser in den Ofen legen, wird der Ofen mehr Strom verbrauchen, da das Magnetron mehr Energie abgeben muss, um den Inhalt zu erhitzen. Grundsätzlich sagt er, dass der Stromverbrauch des Magnetrons in einem Mikrowellenherd direkt proportional zur Masse der wärmeabsorbierenden Moleküle im Inneren des Ofens ist.

Auf der anderen Seite bin ich. Ich denke, dass das Magnetron immer das ausgibt, wofür es ausgelegt ist (in einer idealen Welt). Ich glaube, dass eine leere Mikrowelle ihre Energie einfach als Wärme durch das Chassis abgibt. Ich habe die Analogie eines Funkturms aufgestellt, der beim Senden immer mit der gleichen Leistung arbeitet, unabhängig von der Anzahl der Zuhörer.

Wir haben uns beide interessante Argumente ausgedacht, aber keiner von uns ist Ingenieur und es fehlt ihm das Wissen, um unsere Theorien zu beweisen.

Also wenden wir uns an Sie!

Vielen Dank!

Einfacher Gedanke oder praktisches Experiment:

Wenn er Recht hat, ist die Aufheizzeit, um Wasser zum Sieden zu bringen, unabhängig von der Wassermenge. Eine Tasse wird so lange dauern wie zwei.

Wenn Sie Recht haben, brauchen zwei Tassen Wasser doppelt so lange, um zu kochen.

Ist die Ausgangsleistung eines Mikrowellengeräts proportional zur Masse seines Inhalts? Nein. Das Magnetron entwickelt wie jeder Funksender eine bestimmte elektromagnetische Feldstärke (Volt pro Millimeter oder wie auch immer gemessen). Ich habe das Experiment ausprobiert und die Leistungsaufnahme für 2 Tassen Wasser, 4 und 8, gemessen. Es war identisch: 1380 Watt für ein Gerät mit einer Nennleistung von 700 Watt. Dies ist ungefähr das, was wir erwarten würden, um Verluste zu berücksichtigen (die meisten Funksender haben einen Wirkungsgrad von ungefähr 50%).

Beim Betrieb eines Senders gibt es eine Spezifikation namens Stehwellenverhältnis, die bestimmt, wie gut die Quelle an die Last angepasst ist. Wenn die Last perfekt abgestimmt ist, absorbiert sie die gesamte Leistung, unabhängig von der Leistung. Wenn die Übereinstimmung schlecht ist, wird ein Teil der Leistung "zurückgeworfen" und stellt am Ausgangsanschluss des Geräts eine gleichphasige Spannung her.

Wenn diese reflektierte Leistung dazu führt, dass die maximal zulässige Spannung des Ausgabegeräts überschritten wird, überschlägt sie sich. Es ist auch möglich, dass eine nicht angepasste Last zu viel Strom zieht, sodass sich das Gerät durch Überhitzung selbst zerstört.

Im Wesentlichen treten X Watt auf, die entweder von einer Last richtig absorbiert werden oder das Gerät (in diesem Fall das Magnetron) belasten und möglicherweise beschädigen oder zerstören. Die Ausgangsleistung bleibt unverändert, und die Eingangsentnahme bleibt unverändert. Es ist wie beim Anschließen eines Elektromotors an eine Last: Wenn Sie den Motor abwürgen, kann er durchbrennen, entladen, überdrehen und sich selbst beschädigen.

Dies gilt für alle Arten von Funkwellenemissionen.

Zusatz: Alle Geräte haben auch Verluste, so dass selbst wenn "die Räder drehen", immer noch Energie verbraucht und verschwendet wird. Bei einem Audioverstärker der Klasse A sind dies 50% der Eingangsleistung. In einigen Systemen ist es mehr, in anderen weniger. Da ein Magnetron nicht ideal ist, zieht es einfach Strom, egal was passiert.

Also habe ich es endlich geschafft, dies zu testen.

Mit diesem Wattmeter habe ich 0, 1, 2 und 4 Tassen Wasser in einer Plastikschale getestet.

Insgesamt gab es einen Unterschied von ungefähr 1 Watt zwischen den Wassermengen, einschließlich der leeren.

Ein Magnetron, das Lebensmittel erhitzt, erzeugt eine Frequenz von etwa 2,5 GHz. Innerhalb des Ofens wird eine Antenne gebildet, und gemäß den Antennentheorien wird jenseits einer Wellenlänge eine echte elektromagnetische Welle erzeugt und es wird Wirkleistung erzeugt. Eine Wellenlänge beträgt etwa 120 mm. Diese Energie ist für immer verbraucht, es sei denn, es gibt eine Art Reflexion in der Nähe der Antennenplatte. Ich gehe davon aus, dass die vom Magnetron aufgenommene Energie ziemlich konstant ist, unabhängig davon, ob sich Nahrung darin befindet oder nicht. Versuchen Sie es nicht zu Hause.

Der Rührer verteilt die Mikrowellen durch Reflexion auf einen größeren Bereich innerhalb des Ofens. Sobald sie diesen Punkt verlassen haben, gibt es kein Zurück mehr für eine Energieausgleichung.

Beim Einschalten des Ofens sendet das Magnetron eine elektromagnetische Transversalwelle in den Hohlraum. Sobald die EM-Welle den Hohlraum füllt, beginnt sie gegen die Wände zu schlagen und reflektiert sich zurück. Jetzt bildet sich die stehende Welle. In der stehenden Welle sind das E-Feld und das H-Feld um 90 Grad phasenverschoben, dh es wird keine wirkliche Leistung übertragen, sondern es springt nur von Wand zu Wand und zum Magnetron, wo das E-Feld exakt in Phase und Stärke vorliegt In dem von Magnetron erzeugten Feld bedeutet dies, dass es keine Potentialdifferenz gibt und die Emission blockiert ist.
Befindet sich ein Gegenstand in der Kavität, wird die stehende Welle so gebogen, dass das Magnetron die Last "sieht" und eine zusätzliche TEM-Welle der vorhandenen stehenden Welle überlagert wird.
Praktischerweise wirkt die stehende Welle wie ein leitender Kanal und "bringt" die Last drahtlos an die Quelle.

Eine einfache Möglichkeit, die Antwort zu erhalten, besteht darin, ein aktuelles Lesegerät zwischen Stecker und Mikrowelle zu stellen (Beispiel: https://en.wikipedia.org/wiki/Kill_A_Watt#/media/File:P3-Kill-a-watt.jpg) )

Dann lassen Sie es leer, dann mit etwas drin.

Die Leistung des Magnetrons muss konstant sein, damit es funktioniert. Zwei Tassen Wasser benötigen jedoch 2-mal so lange, um das Quadrat zu kochen. Dies liegt an der Oberfläche.

Ich weiß, dass diese Frage Geschichte ist, aber ich möchte bestätigen, dass der Ofen die gleiche Leistung verbraucht, was auch immer in ihm ist.

Außerdem verbraucht mein '600 Watt'-Ofen beim Laufen ungefähr 1300 Watt

Das Gegenteil wurde bestätigt. Eine leere Mikrowelle verbraucht weniger Strom als eine volle.

Laienhaft. Wenn die Mikrowelle leer ist, werden die Mikrowellen vom Magnetron reflektiert und können nicht mehr erzeugt werden.

Das 1. Hauptsatz der Thermodynamik kommt in den Sinn.