U gebruikt waarschijnlijk bijna elke dag van uw leven een magnetron, maar u realiseert zich misschien niet hoe een magnetron werkt. Velen vrezen dat je er kanker van krijgt of dat ze je op andere manieren kunnen schaden, maar waarom zou je niet even de tijd nemen om de wetenschap te bestuderen en te beseffen dat microgolven helemaal niet zo werken.
Microgolven, de golven, zijn eigenlijk een vorm van energie die in magnetrons, het apparaat, wordt gebruikt om je eten te verhitten. Qua golflengte en frequentie vallen microgolven tussen infrarode straling en radiogolven in. Voor het geval deze vorm van referentie u niets zegt, een microgolf is ongeveer 12 centimeter van kruin tot kruin of 10^-2 meter. Deze golflengte wordt gemakkelijk geabsorbeerd door de meeste voedingsmiddelen, met name watermoleculen, waardoor het voedsel opwarmt. We zullen het daar zo meteen over hebben, maar nu de belangrijkste vraag: krijg je kanker van microgolven?
In tegenstelling tot wat je oma je misschien heeft verteld, bezitten de deeltjes waaruit een microgolf bestaat, fotonen, niet genoeg energie om kanker te veroorzaken. Gelijkaardige maar krachtigere golven zoals ultraviolet en röntgenstraling hebben meer energie per foton en kunnen kanker veroorzaken.
Nu we weten wat een magnetron precies is, hoe werken magnetrons zelf? De magnetron is de kerntechnologie van microgolfovens. Nee, het is niet de naam van een transformerende robot, maar het is in wezen een hoogspanningsmotor voor het creëren van microgolven. Een elektrische transformator zet 120 Volt AC uit een stopcontact om in 4000 Volt of meer om de magnetron te voeden. Deze hoge spanning verhit een gloeidraad in de kern van de magnetron, waardoor deze overtollige energie in de vorm van elektronen afgeeft. Deze elektronen zouden normaal van de kathode (gloeidraad) naar de anode (positieve terminals) naar buiten vliegen maar een cirkelmagneet buigt hen terug naar de gloeidraad. Door deze buiging van de magneet in vaste toestand vliegen de elektronen in een soort lus
Op grotere schaal, als deze elektronen uit de gloeidraad worden gezonden en in lussen vliegen, ontstaan microgolven. In wezen vliegen de lusvormige elektronen voortdurend langs de anode-aansluitingen. Als een elektron langs een opening tussen anoden vliegt, creëert het een microgolf. Zie het als blazen over het open uiteinde van een fles.
Hoe een microgolfoven, of meer specifiek een magnetron, microgolven creëert is belangrijk, maar hoe verwarmen deze golven vervolgens uw warme zakken? Nou, de microgolven worden door de magnetron via een antenne uitgezonden. De microgolven kaatsen dan rond de binnenkant van het metalen omhulsel van de magnetron in verschillende patronen. Deze golven worden dan gemakkelijk geabsorbeerd door de watermoleculen in het voedsel. De moleculen absorberen de golf waardoor ze beginnen te vibreren, en de energie wordt omgezet in warmte. Levensmiddelen met een laag watergehalte worden normaal gesproken niet door microgolven beïnvloed. Dit is ook het basisprincipe achter microgolfveilige materialen.
Als we dieper ingaan op de vraag waarom de absorptie van de microgolf door watermoleculen het voedsel opwarmt, moeten we kijken naar elektrische velden. Watermoleculen zijn, net als magneten, aan de ene kant positief geladen en aan de andere kant negatief. Microgolven zijn ook positief aan hun topkam en negatief aan hun bodemkam. Wanneer een microgolf een watermolecuul raakt, probeert het molecuul zich aan te passen aan het veld van de golf. Aangezien microgolven in feite golven zijn, zijn hun positieve en negatieve velden voortdurend in beweging, -2,5 miljard keer per seconde in het geval van microgolven. Dit gecombineerd met de watermolecule die zich probeert aan te passen aan de veranderende velden betekent trilling. Trilling betekent wrijving en wrijving betekent warmte.
Dus we weten wat microgolven zijn en we weten hoe ze voedsel verhitten, maar waarom verhitten ze voedsel zo snel en waarom zijn er vaak koude plekken in ons voedsel?
Microgolven verhitten voedsel zo snel omdat ze alle delen van het voedsel tegelijk verhitten. Een pan verhit voedsel alleen door geleiding, waarbij het voedsel in contact is met de pan. Aangezien microgolven door elk aspect van het voedsel gaan dat wordt gekookt, kan het tegelijkertijd zowel van binnen als van buiten worden verwarmd. Maar dat betekent ook dat er koude plekken kunnen ontstaan door de aard van de golven.
Koude plekken in microgolfvoedsel worden veroorzaakt wanneer microgolven elkaar opheffen. Wanneer een positieve kant van een golf en een negatieve kant van een golf elkaar raken, heffen ze elkaar op en is er geen golf. Als ik er wat rudimentairer over nadenk, heb ik het in deze bekroonde vergelijking onderverdeeld:
(1 warmte) + (-1 warmte) = 0 warmte
Dit veroorzaakt “dode zones” in microgolven waar geen verhitting plaatsvindt. Dit is de reden waarom de meeste moderne magnetrons een draaiende plaat hebben. Het ronddraaien verplaatst het voedsel in en uit de dode zones en zorgt zo voor een gelijkmatigere verwarming.
Dat is zo’n beetje alles wat te maken heeft met de werking van moderne magnetrons. Deze apparaten zijn cruciaal geworden voor onze dagelijkse routine en er komt een behoorlijke hoeveelheid wetenschap en techniek bij kijken. Hopelijk zult u nu nooit meer op dezelfde manier naar een magnetron kunnen kijken.