7. 전자레인지의 원리

[환타]

7. 전자레인지의 원리

전열기는 주울열을 이용한 것이지만, 조리기구 중에는 그보다도 고도의 열을 내는 것이 있다.

전파로 식품을 데우는 마이크로·웨이브·오븐, 흔히 전자레인지라고 부르는 것이 그것이다.
전열기나 가스등은 식품을 외부에서 가열하지만 전자레인지는 식품 전체가 전파의 에너지를 직접 받아 일률적으로
가열된다.

전파에 대해서는 나중에 자세히 설명하겠지만, 여기에 사용되는 전파는 마이크로웨이브로 레이더나 전화의 중계 등에
사용되는 전파와 같다.
전자레인지에서는 주파수가 2450메가 헬쯔, 파장은 약 12센티미터의 전파가 사용된다.

식품이 마이크로웨이브로 가열되는 이유는 무엇일까.

식품은 전분이나 단백질 등의 생물체의 구성물질로 되어 있다.
이들의 물질은 전기적으로는 유전체(誘電體) 즉 절연체(絶緣體)이다.

따라서 다음 그림의 위쪽과 같이 두 장의 전극 사이에 유도체를 삽입하고 여기에 직류전류를 가해 전극 사이에
전계(電界)를 만들면 유전체의 분자는 양과 음의 전하를 가진 전기쌍극자(電氣雙極子)가 된다. (7장 9항 참조)

여기에서 전압의 극성을 바꾸어 전계의 방향을 반대로 하면 전기 쌍극자의 방향도 바뀌어 진다.
따라서 전극간에 매우 빠른 속도로 그 방향이 변화하는 전계(고주파 전계)를 가하면 쌍극자로 되어 있는 유도체의
분자도 같은 속도로 반전한다. 이 때문에 분자와 분자 사이에 마찰열이 일어나서 가열되는 것이다.

나중에 설명하겠지만, 전파란 전계(電界)와 자계(磁界)가 주기적으로 변화하는 것이다.
마이크로웨이브가 식품에 쪼여지면 마이크로웨이브의 진동전계(振動電界)에 의해 식품 속의 분자가 1초간에 24억
5천만 회나 진동하여 마찰열이 발생하게 된다.

전자레인지의 마이크로웨이브는 마그네트론이라는 발진기(發振器)에 의해 만들어진다. 마그네트론은 그림에서 보듯이 금속성의 2극 진공관이다. 중앙의 음극에서 나온 전자는 주위에 있는 양극을 향해 튀어 나간다. 그러나 상하 방향으로 작용하는 강자계(强磁界) 때문에 진로가 휘어 소용돌이를 돌면서 양극으로 향한다. 양극의 공동(空洞)에 전자가 들어가면, 공동은 코일과 콘덴서의 직렬회로와 같은 작용을 하여 진동전류를 일으켜 마이크로웨이브를 발진한다. 이 마이크로웨이브는 도파관(導波管)으로 전파되어 회전하는 금속날개에 부딪쳐서 골고루 식품에 쬐어지도록 되어 있다.