La puissance de sortie d'un micro-ondes est-elle proportionnelle à la masse de son contenu?

Mon ami et moi avons un débat houleux.

D'une part, il pense qu'un four à micro-ondes qui est vide, ne consomme presque pas d'énergie (sans tenir compte des lumières, de l'écran LCD, etc.). Il dit qu'une fois que vous mettez un article dans le four, comme un verre d'eau, le four commencera à consommer plus d'énergie car le magnétron doit produire plus d'énergie pour chauffer le contenu. Fondamentalement, il dit que la consommation d'énergie du magnétron dans un four à micro-ondes est directement proportionnelle à la masse de molécules absorbant la chaleur à l'intérieur du four.

D'un autre côté, il y a moi. Je pense que le magnétron produit toujours ce pour quoi il est évalué (dans un monde idéal). Je crois qu'un micro-ondes vide dissipe simplement son énergie sous forme de chaleur à travers le châssis. J'ai fait l'analogie d'une tour de radio qui, lors de la transmission, le fait toujours avec la même puissance quelle que soit la quantité d'auditeurs.

Nous avons tous deux présenté des arguments intéressants, mais aucun de nous n'est ingénieur et n'a pas les connaissances nécessaires pour prouver nos théories.

Nous nous tournons donc vers vous!

Merci!

Pensée simple ou expérience pratique:

S'il a raison, le temps de chauffage pour amener l'eau à ébullition est indépendant de la quantité d'eau. Une tasse prendra aussi longtemps que deux.

Si vous avez raison, deux tasses d'eau mettent deux fois plus de temps à bouillir.

La puissance de sortie d'un four à micro-ondes est-elle proportionnelle à la masse de son contenu? Non. Le magnétron développe une certaine intensité de champ électromagnétique (volts par millimètre ou quelle que soit la mesure), comme n'importe quel émetteur radio. J'ai essayé l'expérience, mesurant la puissance absorbée pour 2 tasses d'eau, 4 et 8, c'était identique: 1380 watts pour une unité nominale de 700 watts. Il s'agit de ce à quoi nous nous attendrions en tenant compte des pertes (la plupart des émetteurs radio sont efficaces à environ 50%).

Lors de l'utilisation d'un émetteur, il existe une spécification appelée taux d'ondes stationnaires, qui détermine l'adéquation entre la source et la charge. Si la charge est parfaitement adaptée, elle absorbe la totalité de la sortie, quelle que soit la puissance qui pourrait être. Si elle est mal adaptée, une partie de la puissance est "réfléchie" et crée une tension en phase à la borne de sortie de l'appareil.

Si cette puissance réfléchie provoque un dépassement de la tension de sécurité maximale du périphérique de sortie, elle se forme en arc. Il est également possible qu'une charge non adaptée consomme trop de courant, de sorte que l'appareil s'autodétruit par surchauffe.

En substance, vous avez X watts qui sortent, qui seront soit correctement absorbés par une charge, soit stresseront l'appareil (magnétron dans ce cas) et l'endommageront probablement ou le détruiront. La puissance de sortie est inchangée et le tirage d'entrée est inchangé. C'est comme connecter un moteur électrique à une charge: caler le moteur et il pourrait brûler, le décharger et il pourrait survivre et s'endommager.

Cela est vrai pour toutes les formes d'émission d'ondes radio.

Addition: Tous les appareils ont également une perte, donc même en "faisant tourner les roues", cela attirera et gaspillera encore de l'énergie. Dans le cas d'un amplificateur audio de classe A, cela représente 50% de la puissance d'entrée. Dans certains systèmes, c'est plus, dans d'autres moins. Puisqu'un magnétron n'est pas idéal, il va simplement consommer de l'énergie quoi qu'il arrive.

J'ai donc finalement réussi à tester cela.

En utilisant ce wattmètre, j'ai testé 0, 1, 2 et 4 tasses d'eau dans un bol en plastique.

Dans l'ensemble, il y avait une différence d'environ 1 watt entre n'importe quelle quantité d'eau, y compris vide.

Un magnétron qui chauffe les aliments produit une fréquence d'environ 2,5 GHz. Une antenne est formée à l'intérieur du four et selon les théories de l'antenne, au-delà d'une longueur d'onde environ, une véritable onde électromagnétique est générée et une puissance réelle est produite. Une longueur d'onde est d'environ 120 mm. Ce pouvoir est fait et disparu pour toujours, donc à moins qu'il n'y ait une sorte de réflexion près de la plaque d'antenne, je pense que la puissance prise par le magnétron sera assez stable, qu'il y ait de la nourriture à l'intérieur ou non. Ne l'essayez pas à la maison.

L'agitateur répartit les micro-ondes sur une plus grande surface à l'intérieur du four par réflexion. Une fois qu'ils sont sortis de ce point, il n'y a plus de retour pour une réconciliation énergétique.

Lorsque le four est allumé, le magnétron émet une onde électromagnétique transversale dans la cavité. Dès que l'onde EM remplit la cavité, elle commence à frapper les murs et se réfléchit, maintenant l'onde stationnaire est formée. En ondes stationnaires, le champ E et le champ H sont déphasés de 90 degrés, ce qui signifie qu'aucune puissance réelle ne le transfère, il rebondit simplement de mur à mur et vers le magnétron, où le champ E est exactement en phase et en amplitude comme le champ produit par le magnétron, cela implique qu'il n'y a pas de différence de potentiel et que l'émission est bloquée.
Lorsqu'il y a un élément dans la cavité, il plie l'onde stationnaire, de sorte que le magnétron "voit" la charge et une onde TEM supplémentaire est superposée à l'onde stationnaire existante.
Pratiquement, l'onde stationnaire agit comme un canal conducteur et "amène" la charge connectée à la source sans fil.

Un moyen simple d'obtenir la réponse consiste à placer un lecteur actuel entre la prise et votre micro-ondes (exemple: https://en.wikipedia.org/wiki/Kill_A_Watt#/media/File:P3-Kill-a-watt.jpg )

Ensuite, exécutez-le vide, puis avec quelque chose en lui.

La sortie du magnétron doit être constante pour qu'il fonctionne. Cependant, deux tasses d'eau mettent 2 sqrt (2) fois plus de temps à bouillir. Cela est dû à la surface.

Je sais que cette question appartient au passé, mais je voudrais confirmer que le four consomme la même puissance, quoi qu'il en soit.

De plus, mon four de 600 watts consomme environ 1300 watts lorsqu'il fonctionne

Le contraire a été confirmé. Un four à micro-ondes vide consommera moins d'énergie qu'un four à micro-ondes plein.

En termes simples. Lorsque le micro-ondes est vide, les micro-ondes sont réfléchies vers le magnétron qui l'empêche d'en générer plus.

La première loi de la thermodynamique vient à l'esprit.