一、工作原理

水分子存在于大多数食物中。水分子的“两端”分别带有正电荷和负电荷。电场会使水分子的正电荷端指向同一个方向。微波电场的正、负极方向每秒钟转换49亿次，水分子也不停地随之转换方向。随着水分子不断转向，彼此发生碰撞，相互摩擦进而产生热量。陶瓷和玻璃容器中不含水分，因而不会发热，但变热的食物会通过热传导使它们变热。

变压器、二极管和电容器将民用电从220V提升到3,000V以上，通过导线将高压电送往磁控管。磁控管产生微波，微波由天线送出，经由波导管（waveguide）进入炉腔，炉腔的金属腔壁不断反射微波。旋转的玻璃托盘会让食物均匀受热。一些型号的微波炉中没有玻璃托盘，但波导管端部有一个旋转小叶片，它能将微波完全散布开。

高压电被传送到阴极灯丝。灯丝变热后便会发射出电子，这些电子被外围带正电的阳极板吸引。一些大磁铁块施加的磁场使向外流动的电子云旋转。在旋转的过程中，电子云形成轮辐状，从阳极板之间的每一个空腔中穿过。移动着的电子云“轮辐”将负电荷传递给空腔，此后负电荷又会在下一个“轮辐”到达之前流出空腔。负电荷的反复增减在空腔内产生出2.45千兆赫兹的振荡电磁场。磁控管上的天线以这一频率发生谐振，从其顶部尖端发射出微波——这和无线电传输天线的原理几乎一模一样。

二、你知道吗？

1、呼呼声：微波炉发出的呼呼声与磁控管无关，磁控管的谐振频率很高，远高于人耳所能听见的声音频率。这种噪声来自用于给磁控管降温的风扇。 2、嗡嗡声：微波炉还会产生一种嗡嗡声。这种噪声来自于变压器、二极管和电容器。它们在将电源插座50赫兹电流的电压逐渐升高时会产生振动，发出嗡嗡声。

3、火花：大家都认为金属物件会导致微波炉内部产生火花，但是情况并非完全如此。实际上微波炉的腔壁就是金属制造的。火花由带电粒子积聚而引起，当很短距离上电压发生大幅度改变时，这些带电粒子就会突然发出弧光。一块扁平的圆形金属盘，会让电荷分散到周围空间中，防止电荷堆积；那些可用微波炉加热的比萨饼托盘，或者是三明治套袋，上面就有一种金属涂层，它们会变得很热，把食物烤熟，却不会产生火花。但是一些带有尖端的金属物件，例如叉子的叉尖或铝箔的许多薄边，便会集聚电荷，还会导致局部电压下降，这样便会产生电晕放电（corona discharge），也就是我们看见的火花。

4、解冻：以前的微波炉在“解冻”或低功率模式下工作时，并不是采用调节磁控管功率大小的方法，而是靠不断打开和关闭磁控管来实现。因此，在烹饪的过程中，磁控管是断断续续地满负荷工作的，我们用耳朵就可以清楚地听到它的不断开启和关闭。一些新型微波炉采用了一种脉宽调制器（pulsewidth modulator），这块巨大的电路板能调节变压器的功率，从而减小微波炉的功率。

三、微波炉和光波炉的区别

1、微波炉就是用微波来煮饭烧菜的。

微波是一种电磁波。这种电磁波的能量不仅比通常的无线电波大得多，而且还很有"个性"：微波一碰到金属就发生反射，金属根本没有办法吸收或传导它；微波可以穿过玻璃、陶瓷、塑料等绝缘材料，但不会消耗能量；而含有水分的食物，微波不但不能透过，其能量反而会被吸收。

微波炉正是利用微波的这些特性制作的。微波炉的外壳用不锈钢等金属材料制成，可以阻挡微波从炉内逃出，以免影响人们的身体健康。装食物的容器则用绝缘材料制成。微波炉的心脏是磁控管。这个叫磁控管的电子管是个微波发生器，它能产生每秒钟振动频率为24.5亿次的微波。这种肉眼看不见的微波，能穿透食物达5cm深，并使食物中的水分子也随之运动，剧烈的运动产生了大量的热能，于是食物"煮"熟了。这就是微波炉加热的原理。用普通炉灶煮食物时，热量总是从食物外部逐渐进入食物内部的。而用微波炉烹饪，热量则是直接深入食物内部，所以烹饪速度比其它炉灶快4至10倍，热效率高达80%以上。目前，其他各种炉灶的热效率无法与它相比。

而微波炉由于烹饪的时间很短，能很好地保持食物中的维生素和天然风味。比如，用微波炉煮青豌豆，几乎可以使维生素C一点都不损失。另外，微波还可以消毒杀菌。

使用微波炉时，应注意不要空"烧"，因为空"烧"时，微波的能量无法被吸收，这样很容易损坏磁控管。另外，人体组织是含有大量水分的，一定要在磁控管停止工作后，再打开炉门，提取食物。

2、光波炉工作原理是光波、微波的组合加热。

微波由内而外加热，光波由外往内加热，确保了受热高效、均匀。该技术的应用，能让炉腔内的温度在瞬间达到高温，杀灭各种有害病菌，食物营养几乎不流失，能保持食物的原汁原味！由于微波烹调不需翻炒，人们还可以像酒店大厨一样做各色精致的拼盘，做到色、香、味俱全。

微波、光波组合的超高温免除了病毒细菌的感染，让食物各种营养得以完整保留；封闭式烹调还杜绝了有害物质的生成，光波炉煮出来的菜当然无“污染”，更自然！

光波炉又叫光波微波炉，它和普通微波炉的最大区别，就在于其加热方式。普通的微波炉，内部的烧烤管普遍使用铜管或者石英管。铜管在加热以后很难冷却，容易导致烫伤；而石英管的热效不太高。

目前市面上有很多微波炉宣称自己是光波炉，其实，光波指的是“卤素管(即光波管)加热”，是微波炉的一种辅助功能，只对烧烤起作用。市场上的光波炉都是光波、微波组合炉。光波炉在进行微波加热的时候和传统微波炉没有任何不同。二者的不同之处在于它们的“烧烤”功能。光波炉的烧烤管由石英管或者铜管换成了卤素管（即光波管），能够迅速产生高温高热，冷却速度也快，加热效率更高，而且不会烤焦，从而保证食物色泽。从成本上来讲，光波管成本只比铜管或者石英管增加几元钱，所以，现在光波管在微波炉技术上的使用非常普遍。

实质：光波是微波炉的辅助功能，只对烧烤起作用。没有微波，光波炉只相当于普通烤箱。市场上的光波炉都是光波、微波组合炉，在使用中既可以微波操作，又可用光波单独操作，还可以光波微波组合操作。也就是说，光波炉兼容了微波炉的功能。

光波炉以其方便快捷，健康环保，迅速进入寻常百姓家，成为家庭的“贤内助”。但“贤内助”也有自己的脾性，烹饪时要注意以下一些问题：

1）、在光波炉内可使用多种耐高温容器，但如果选择了微波烹调火力，最好不要使用金属或带金属的容器。因为金属对微波有反射作用，不仅使食物较难熟，被反射的微波还会损坏微波炉的部件，影响使用寿命。

2）、若烹饪冷冻食品，要先解冻。解冻时应注意：

①使用微波低功率档，使之均匀解冻；

②对一些厚薄不一的食品，在解冻到一半时，为防止某部分煮熟，可先停止解冻，用铝箔纸将薄处包好，再继续解冻；

③一次解冻的食品不宜太多，也不宜太厚，肉类食品的厚度最好不超过3厘米，其它食品的厚度不超过5至7厘米。

3）、忌用光波炉加热密封的罐装、袋装食品，这容易造成密封品爆炸破裂，但特殊标明的微波食品除外。如果为防止水分蒸发，在装食物的容器上加上保鲜膜，应刺上一些小孔。

4）、忌用光波炉油炸食品。油炸食品一般要求缓缓加热进行，而光波和微波加热速度都很快，容易发生危险

微波炉是我们生活中常用的一种电器，加热速度非常快，少量的食物甚至能够在几十秒钟之内就加热至高温，使用起来非常快捷、方便。在这小小的微波炉中，我们也并没有发现它内部有什么发热装置，甚至无需接触内部面板，那么它是如何“隔空”让食物变热的呢？这里我们就来了解一下微波炉的加热原理。

什么是热？

首先微波的目标是将食物加热，那么什么是热呢？物体有多热，我们通常用温度表示，温度的本质实际上是指物质内部原子的运动剧烈程度，温度越高，内部原子的平均运动速率越大，热运动越剧烈。

物体内微观粒子的平均动能与温度的关系

对于固体来说，每个原子都会受到周围粒子各种力的作用，因此会有一个受力平衡的位置，不能任意运动，在宏观上就表现为具有一定形状。但原子可以在平衡位置上发生振动，原子振动的越剧烈，那么它宏观上的表现就是温度越高。

因此，想要提高物体的温度，就需要让内部原子运动的变得剧烈起来，普通的加热方式主要是利用热传导，即让高温物体的热量通过接触传入低温物体，这个过程的发生，实际上就是高温物体内部原子与体温物体内部原子在接触位置发生弹性碰撞，于是将原子动能传递给低温物体，这时低温物体内部原子的运动也逐渐加快，温度就慢慢的升高了。

我们常见的用火将物体烧热、用电饭煲煮饭都是利用的热传导的方式，但热传导加热通常会比较慢，这是因为：原子运动是要从外到里逐渐传递，这个过程需要一定的时间，因为这与物体的导热性有很大的关系，同时与两物体的温差有关，温差越大，传递速度越快，因此需要一个高温热源，而利用高温热源热量又会快速向周围耗散，所以效率不高。

微波炉的原理则与传统的这种加热方式完全不同，它是利用快速变化的电场来直接影响食物内部的原子运动，从而对食物进行加热。这个电场会作用于食物内部的极性分子，极性分子在变化电场的作用下会剧烈运动。

微波与极性水分子的作用

• 微波

微波炉在加热食物时，会发射大量的微波，这个微波其实就是电磁波，因为它发射的电磁波长较短，因此称为微波。微波由于波长较短，频率就会很大，微波炉所发射的微波频率约为2.5GHz。

电磁波实际上是由同向且互相垂直的电场与磁场在空间中衍生发射的震荡粒子波，是以波动的形式传播的电磁场，在传播过程中不断发生电场与磁场的变换，而加热食物就是利用这不断变化的电场影响食物内部的极性水分子，那么什么是极性分子呢？我们得继续作个了解。

• 极性水分子

分子是由多个原子构成的，这些原子依靠化学键结合在一起，水分子则是由一个氧原子和两个氢原子通过共价键结合。原子是由原子核和核外电子组成的，原子核带正电，电子带负电。原子核的每一层电子都有一个最稳定的结构，当多个原子处于不稳定结构时，就可以通过共用电子对来形成更稳定的结构。水分子中的氢原子和氧原子就是这么结合的。

共用电子对处于两个原子之间，但由于两个原子核所带电荷不同，对它们之间的共用电子的作用力也不同，因此会导致中间的共用电子对发生偏移，电子偏向氧原子端，于是氧原子端会显负电，而氢原子端会显正电，这就相当于形成了一个偶极子（我们可以把它想象成一个药丸结构，其中一端带正电，一端带负电）。我们把形成的这种分子称为极性分子（或者我们可以理解为整个分子中的正电与负电的电荷中心不会重合），水就是一种极性分子。

• 微波与水分子的作用

那么，因为极性水分子分子两端带不同的电荷，在外加电场时，极性分子的两端会受到电场力的作用而运动起来。微波我们可以看成是快速变化的电场在空间中传播，电场的变化频率与微波的频率一致，约为2.5GHz，也就是电场的大小和方向在一秒钟之内变化25亿次，在这个电场作用下，水分子会不停的发生振荡和旋转，导致水分子快速运动起来。同时水分子的热运动迅速传递给周边分子，于是食物就被迅速加热了。

极性分子受到电场力的作用

电磁波传播时，电场磁场不断发生变化

受热的蛋白质发生热运动

• 微波炉发射微波

微波炉中发射微波的装置为磁控管，磁控管中心的阴极由于被加热会发射出电子，阴极外面包围着一个阳极，与阴极之间会产生一个电场。同时在阴极与阳极之间会加上磁场，于是发射出的电子会在两极之间作轮摆线运动，电子的快速运动会使阳极上的空腔产生2.45Ghz的变化电场，于是产生振荡电磁场发射微波，再通过导波管将微波导出至炉腔内，从而加热食物。

由于微波炉发出的微波直接作用于食物中的原子，因此，可以同时将食物的内外加热，加热效率非常高，通常一盘菜加热仅需几十秒到一分钟。并且由于无需使用热源，能量损耗较少所以比较节能。

但由于电磁波会被金属给反射，因此加热食物时，不能将金属餐具放入，否则反射回的微波会损害电磁炉。也不能加热具有密封性的食物，因为内部迅速被加热会膨胀，导致食物炸开，比如鸡蛋。

因此，在使用微波炉时，需要多注意，哪些食物能直接加热，哪些不能直接加热。不过当你了解了微波炉作用原理之后，这个问题你自己便能够很快的进行判断，所以说，对于科学知识的储备的确可以给我们个人的生活减少很多烦恼。

以上就是关于微波炉加热食物的科学原理，简单总结一下，就是微波炉首先会发射出能量密度较大的微波，微波产生的变化电场会作用于食物中的极性水分子，引起水分子的剧烈振荡，而热的本质就是原子的快速运动，于是食物就被加热了。