電子レンジの壁面

質問

電子レンジの壁面って金属ですよね？
なぜ火花が散らないのでしょうか？

私はこれについてある仮説をたてました。
レンジに使われている電磁波の周波数は、2450MHz
波長にして、12.2cm
レンジの内壁の大きさは、半波長の整数倍になっているはずだ！

実際にうちのレンジで測ると、
27.2×27.2×18.7(cm)
28.6×31.8×18.2(cm)
高さ以外はあまり整数とはいえない数値になってるんですが・・・？

回答No.3

nta · ベストアンサー

電子レンジの外側に（強い）電磁波が漏れないように密閉されているからである。
という答えでは納得して頂けませんか。

電磁波の共振が発生する場合には、半波長の整数倍というのは線状のアンテナを想定した場合で、直方体a×b×cの空洞の共振周波数はvc×√(((m/(2a))^2+(n/(2b))^2+(L/(2c))^2)、ただし、vcは真空中での光速であり、ｍ、ｎ、Lは１，２，３…の整数（半波長の倍数に対応する）になります。
　問題は共振する大きさになっていると小さな穴が空いているとそこから効率よく外部に放射してしまうこともあり得るということす。できれば共振しない方がいいのです。上の式でm,n,Lの数値を変えて計算するといくつかのモードは共振に近いかもしれませんし、あるいは離れているので安心かもしれません。しかし、電子レンジの発振管のマグネトロンは周波数のずれが大きく、また、レンジ内部に材料が置かれると偶然共振モードができあがってしまう可能性もあります。
　結局、レンジから電波が漏れないように密閉してしまうことがもっとも安心です。

お礼

お礼がおくれてしまって申し訳ありません。
そうでした。空洞共振器で考えるべきでしたか。
m,n,lで数値を変えて近いものがあるかどうか探してみました。
2,3つありましたが、あまり小さいものではありませんでした。

とすると、電子レンジの設計ってそんなことは考えてないんですかねぇ？

回答No.5

tocoche

火花放電は物の隙間とか端っこで起こるので、壁面では放電しないでしょう。　電流が充分に流れる厚みがあることも、絶縁破壊を起こすような電圧のムラを生じさせないことになるでしょう。
電子レンジで茶碗蒸しを作るとき、アルミホイルで蓋をしますが放電するので、アルミ板で蓋をしたら放電しませんでした。（こういう方法でいいかどうかは、保証できませんが）

お礼

とすると、電子レンジの設計には、周波数はあまり関係してこないってことですか？

ご回答ありがとうございました。
お礼がおくれてしまって申し訳ありません。

回答No.4

keyoflife

回答としては、電子レンジの壁面は金属です。また、電子レンジの箱は閉じた空洞共振器としても、共振器壁面には固有モードの電流が流れるだけで火花？（放電のこと？）はおきません。（なぜなら同電位であり、電界強度が絶縁破壊になるには小さすぎるから）
導波管でも空洞共振器でも同じですが、内部の電界強度が絶縁破壊を起こす強度（約3000V/mmかな）以上なら放電が起きます。電子レンジの金属突起物なとを入れると火花がでるのはこのためです。
電子レンジの内部寸法が試料を入れた状態で共振周波数になるように設計されているのかは分かりません。
（こんな設計はむずかしいと思いますが。。）

お礼

とすると、電子レンジの設計には、周波数はあまり関係してこないってことですか？

ご回答ありがとうございました。
お礼がおくれてしまって申し訳ありません。

回答No.2

guiter

もともと電子レンジは中に物を入れるのが前提ですから、
半波長の整数倍としていても何かを入れた時にはきれいなモードはたたないですね。
むしろ、きれいなモードがたってしまうと調理したいもののある部分はよく加熱され、
別の部分はあまり加熱されないといった困ったことになりそうです。
したがって、なるべく中での電場の強さが一様になるようなつくりにしているのではないでしょうか？
（私は物理屋なので工学屋さんから見れば見当はずれのことを言ってるかもしれませんが）

火花が飛ばないのは形状の問題ではないかと思います。
電子レンジのワット数と側面の面積を考えると
平面状の金属から放電するほど強い電場は生じていないかもしれません。
（計算はしてませんので鵜呑みにはしないでください。）
一方、金属でなくてもシャープペンの芯を十字に組み合わせて中に入れると簡単に火花は散ります。
大きさが波長に近いアンテナを作ったのである部分に強い電場ができたということですね。

工学に関してはまったくの素人なのでご参考までに。

お礼

とすると、電子レンジの設計には、周波数はあまり関係してこないってことですか？
気になるのは、具体的に電場がどのような分布をしているのかというところです。

ご回答ありがとうございました。
お礼がおくれてしまって申し訳ありません。

回答No.1

nrb

電波の仕事してますが
質問が面白いですね。どうして説明しれば判るのだろう・・・・・
１．電子レンジは中にいれば物の水分の分子を動かしてその運動熱によって物の温度が上がります。
２．火花が出るには物の温度が上昇して発火点に達成して燃える
３．鉄と鉄などのようにこすり合わせて摩擦熱で燃える
４．温度が上がったために科学反応がおこり燃える
５．２．３．４電子レンジ側面には起こりません（条件に達成しない）
　　鉄には水分も無いしね・・・・

お礼

とすると、電子レンジの設計には、周波数はあまり関係してこないってことですか？
気になるのは、具体的に電場がどのような分布をしているのかというところです。

ご回答ありがとうございました。
お礼がおくれてしまって申し訳ありません。