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微波爐會致癌嗎?

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誰家還沒有個微波爐呢?用微波爐加熱,又快又方便。可是,許多人傳說微波爐加熱的視頻會致癌,還有人害怕微波泄漏會對人產生危害,這些說法都是真的嗎?

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微波爐加熱原理

首先我們來解釋一下微波爐為什麼能加熱食品。

微波是波長最短的無線電波,波長與紅外線接近。現在市場上的微波爐大多使用頻率是2.45GHz的微波,也就是說每一秒有24.5億個周期,這個頻率與無線路由器WIFI的頻率2.4GHz接近,只不過,微波爐的功率比無線路由器大得多。

食物中含有水分、脂肪、蛋白質等成分,而微波可以使這些分子摩擦生熱。以水分子為例,水分子由一個氧原子和兩個氫原子構成,氧原子吸引電子的能力更強,而氫原子吸引電子的能力較弱。於是,當氧原子和氫原子構成水分子時,電子更加偏向氧原子,造成正電荷中心和負電荷中心不重合,好像氧原子一端帶負電,氫原子一端帶正電一樣。這種分子稱為極性分子。

極性分子處於電場中,就會發生轉動。這是因為電場對電荷有力的作用:對正電荷作用力的方向與電場方向相同,對負電荷作用力的方向與電場方向相反。這兩個等大反向但不共線的力稱為一對力偶,在這對力偶的作用下,氧分子和負電荷中心會轉動到靠右,而氫原子和正電荷中心會轉動到靠左。

如果電場是恆定不變的,那麼當氧原子轉到右側,氫原子轉到左側時,轉動就結束了。可是,微波中的電場是周期性變化的,經過很短的時間,電場方向就會變成向右的。這樣一來,電力的作用下,水分子又會發生相反的轉動。

由於微波頻率是2.45GHz,也就每秒會有24.5億個周期,電場會反覆變化。於是水分子就反覆的左右轉動,發生振動。

這個頻率是人們精心設計的。因為頻率太高的電場,水分子來不及轉動。頻率太低的電場,水分子轉動太慢,不能很快加熱。這個頻率與水分子、蛋白質分子和脂肪分子的共振頻率接近,能夠使得這些分子最大限度的振動。在振動過程中,這些分子會彼此碰撞,摩擦,從而產生熱量。由於微波爐可以穿透一些物體,因此微波爐會使得食物內外一起加熱,速度更快。

看到這裡大家明白了嗎?微波爐加熱不過是摩擦生熱,並不存在致癌機理。

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微波是如何產生的?

微波爐中的微波是如何產生呢?我們需要了解一下微波爐的結構。

首先,微波爐中的變壓器將220V的市電變為高壓,輸入磁控管。磁控管可以產生大功率的微波,微波在波導管中前進,導入攪拌器。攪拌器好像一個旋轉的電風扇,只不過它的扇葉是金屬的,可以反射微波。於是在攪拌器旋轉的過程中,微波就被攪亂,從而反射到微波爐內的各個方向。

微波進入爐腔之後,爐腔的四壁、觀察屏的金屬網又起到了反射電磁波的效果,微波在爐體內壁和金屬網上反覆反射,照射到爐子里的各個部位。同時,食物放在一個可以旋轉的盤子上,這些措施都是為了保證食物能夠被微波均勻照射,通過分子振動一起加熱。

微波爐的核心部件是磁控管,這是一個可以產生微波的裝置。

在磁控管中間,有金屬鎢棒,在高壓作用下,金屬棒會發射電子。電子從中心的陰極運動到周圍環形的陽極上,呈發散狀。在磁控管兩端有兩塊磁鐵可以產生磁場。電子在磁場中運動,會受到磁場的作用力,稱為洛侖茲力。這個力會造成電子向外運動的過程中,發生旋轉。

由於外側接收電子的外圈是鋸齒狀的,因此在電子向外擴散並且旋轉的過程中,電子遇到的部位形成負極,電子沒遇到的鋸齒是正極,電流的流向會反覆發生變化,形成交變電流,並發射電磁波。

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微波爐對人有害嗎?

剛才我們已經說過,微波爐加熱食物不存在致癌機理。但是還有很多人懷疑:微波爐的微波會不會對人產生危害呢?

之前我們講過:微波是電磁波的一種,電磁波就是電場和磁場相互激發產生的一種物質。我們按照波長從長到短,大致可以把電磁波分為無線電、微波、紅外線、可見光、紫外線、X射線、伽瑪射線幾個部分,微波就是波長比無線電短、比紅外線長的電磁波。也有人把微波歸類到無線電里,是無線電中波長最短的電磁波。

X射線和伽瑪射線的確會對人體產生危害。因為人體內的大量細胞隨時都在進行複製,當伽瑪射線照射正在複製中的細胞時,有可能將DNA鏈打斷,造成細胞死亡,或者錯誤複製,從而產生死亡或者癌變細胞。醫療上伽瑪射線用於殺死癌細胞,即所謂放射性療法。X射線的殺傷性較伽瑪射線稍小一些,醫療上用於透視。

但是到了可見光、紅外線波段,頻率比較低,波長比較長,在一定的功率情況下對人體已經沒什麼危害。微波比光的波長還要長,頻率還要低,因此更不會對人產生直接危害。手機信號、電視信號,一部分廣播、雷達等,使用的電磁波都在微波的範圍內,一般都不會對人產生傷害。有人經常懷疑wifi信號對人有害,所以家裡有人懷孕了,就要把wifi信號掐斷。但是手機信號、廣播信號也差不多在這個頻段,誰能把手機信號和廣播信號掐斷呢?

還有人在想:雖然微波不致癌,但是如果靠近微波爐,人會不會被微波爐烤熟呢?

實際上,微波爐的金屬壁和金屬網會起到很好的屏蔽效果,微波泄漏到爐外的量少而又少。市面上所有合格的微波爐產品微波泄漏都遠遠低於國家標準,都是可以放心使用的。

如果一定要做個實驗,不妨將家用無線路由器放入微波爐,檢測一下wifi信號是不是消失了。如果消失,就說明wifi信號被限制在微波爐內了。之所以用無線路由器,是因為它發射的信號也是2.4GHz,與微波爐接近。而手機信號與微波爐的頻率相差比較多,屏蔽效果沒有wifi信號好。

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使用微波爐應該注意什麼?

雖然微波爐能給我們的生活帶來很多大的方便,但是微波爐使用不當也容易造成事故。在使用微波爐時大家一定要謹記下列要點:

1.千萬不要將金屬容器或帶有金屬花紋的容器放進微波爐。金屬會反射電磁波,造成微波無法穿透金屬加熱食物。同時,微波會在金屬表面產生感應電流,金屬與微波爐內壁之間有可能發生感應產生電火花,造成火災事故。

2.不要將密封的容器、食品放入微波爐。微波爐加熱時會產生蒸汽,如果容器是密封的,或者食品有皮,如生雞蛋、西紅柿等,可能會造成爆炸,噴的整個微波爐都是食物,擦起來很費勁。

3.不要使用普通塑料容器。普通塑料容器不吸收微波,但是在食物加熱時,食物會將熱量傳遞給塑料,有可能造成塑料軟化,釋放出有害物質。

4.不要用微波爐燒開水。因為微波爐獨特的加熱特點,在水溫升高到100度時,可能依然不沸騰。但是我們把水從微波爐中拿出,經過一點小小的擾動,水可能會爆沸傷人。

使用微波爐加熱,一般要使用陶瓷、玻璃或者微波爐專用的塑料容器。這些容器不吸收微波,不會自身生熱,同時在高溫作用下也不會變形或釋放有害物質。

現在,你可以放心的使用微波爐了。

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李永樂

李永樂老師:北京大學物理與經濟雙學士,清華大學電子工程碩士;北京市中學物理教師/物理競賽教練。從教十年,培養清華北大學生200餘人,國際奧賽、亞洲奧賽、國家奧賽金牌十餘名。

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