微波炉门的作用

1、1.微波炉门是如何让可见光通过而阻止微波的？如图1所示，微波炉门由金属框架和玻璃观察窗组成。观察窗的玻璃夹层中有一层金属网格，既可透过它看到食品，又可防止微波泄漏。图1.1 微波炉的门对于金属网格，每一个网孔都是一个波导管。我们可以通过波导管的高通滤波性，让高频的可见光通过的同时，防止了低频的微波泄露。目前常见的波导有矩形波导和圆波导等，本文以此两者为例，计算经过波导管后的平均能流密度S，并与经过波导管前的平均能流密度相比较，进而证明波导管的高通滤波性。1.1 矩形波导现在我们求矩形波导内的屏蔽效能，选一直角坐标系，如图2所示，取波导内壁面为x=0和a，y=0和b,沿z轴方向传播。图1.2 矩

2、形波导管由于电磁波沿z轴方向传播，它应有传播因子。因此，我们把电场E取为在波导管中，传播的电磁波波数k满足下列条件: 也就是说kz满足当时，电磁场沿z轴正向传播，这种情况不在我们的考虑范围。当时，解得kz为虚数，此时Ez的传播因子变为衰减因子，电磁场不再是沿波导传播的波，而是沿着z轴方向振幅不断衰减的电磁振荡。求解波导管内电磁波的亥姆霍兹方程，再考虑x=0和a，y=0和b四个面上的边界条件，得kxa和kxb必须为的整数倍，即 ， (m,n=0,1,2.)将kx和ky代入上式，并代入k=2/即可得为了方便计算，我们作了2个简化：令b=a，将矩形变作正方形，减少一个变量。根据资料，微波炉的频率为2

3、.45GHz，波长为122mm，而方孔边长a为0.5-2mm，/2远大于a，故可将42近似为0。经过上述2个简化后，即得当kz取负时，随着z的增大，E的振幅将趋于无穷大，故排除此可能，此时场强E为当m和n的取值越大时，衰减越快，为了求衰减最慢的电磁波的屏蔽效果，我们取m=1，n=0，则有则相应的磁感应强度B为平均能流密度S为（下面改过的公式对不对）1.2 圆形波导现在我们求圆波导内的屏蔽效能，建立如图3所示坐标系，其中波导管半径为a。图3 圆波导 由于电磁波有传播因子，因此，我们把电场E取为Er,z=E(r,)eikzz。由于圆波导的亥姆霍兹方程的计算复杂，此处不加以赘述。在圆波导中，传播因子

4、kz=k2-(u'mna)2（u'mn为m阶贝塞尔函数的第n个零点）,其中，m ,n的取值如下 图1.3 TE波 图1.4 TM波 同样的，我们可将k2=4/2k2=42近似为0。经过简化，可得kzu'mnai故，电场E为u'mn的取值越大时，衰减越快，为了求衰减最慢的电磁波的屏蔽效果，u'mn应取最小，由图1.3和1.4得，最小为1.841，则有Er,z=E(r,)e-1.841za平均能流密度S为1.3 两种波导屏蔽效能的估算 对于矩形波导，衰减后的平均能流密度与之前的比值有 对于圆波导，衰减后的平均能流密度与之前的比值有 以z/a为x轴，为y轴绘制

5、曲线图1.5 1 图1.6 2 若矩形金属网格，其边长a=1mm，孔深z=0.7mm，则1=0.0123。 若圆形金属网格，其半径a=0.5mm，孔深z=0.7mm，则2=0.0058。 根据图形和数据，我们可以知道两种波导管的屏蔽效果。2.微波炉内壁上的孔是做什么用的？ 侧面的孔是用来排出在微波过程中出来的蒸汽，起到一个泄压的作用，如果蒸汽在腔体内部大量留存，容易溢出产生危险，在侧面开孔主要是考虑侧面溢出的蒸汽不会伤到人。内壁后面的孔是微波炉的通风口，主要是给磁控管散热用的。当微波炉正常使用过程中，其内部电器元件（如：磁控管、高压变压器、卤素管、高压电容）以及电子元件（电阻、电容、继电器）等

6、都要消耗电能。其中一部分会以热能的形式向外散发，使微波炉各部件的温度不同程度升高。当温度升高到一定程度时，有可能导致以下不良后果：（1）柜受热变形，严重时可能导致燃烧，继而引发火灾；（2）磁控管使用寿命降低或损坏，导致微波炉使用寿命减少；（3）微波炉内部温度过高，有可能使作为绝缘支撑或安装的结构件（热塑材料等）受热软化、变形。导致带电部件之间的电气间隙（在两个导电零部件之间或导电零部件与设备防护界面之间测得的最短空间距离。即在保证电气性能稳定和安全的情况下，通过空气能实现绝缘的最短距离）和爬电距离（沿绝缘表面测得的两个导电零部件之间，在不同的使用情况下，由于导体周围的绝缘材料被电极化，导致绝缘材料呈现带电现象，此带电区的半径即为爬电距离）减少，从而产生危险；（4）温度过高会造成微波炉中电子元器件内的电子运动速度加快，从而产生较大电流。承受较大电流和较高温度的电子元器件，就容易加速老化，最终导致整机使用寿命的降低。 有的微波炉在上