Mikrowellenherd
Mikrowellenherde dienen der gezielten Umwandlung von elektromagnetischer Energie in Wärme. Dabei nutzt man den Effekt, dass vor allem Wassermoleküle durch Mikrowellen zu intensiven Bewegungen angeregt werden. Neben der Erwärmung von Speisen werden Mikrowellen auch zur Härtung von Kunststoffen oder zur Sprengung von wasserhaltigem Gestein eingesetzt.
Mikrowellen haben eine typische Frequenz von 2,45 Gigahertz (1GHz = 1000 000 000 Hz). Wellen dieser Frequenz können nicht mehr von einem einfachen Schwingkreis mit angekoppeltem Sender hervorgerufen werden. Die Mikrowellen werden mit einem Magnetron als Hochfreqenzgenerator erzeugt.
In einem Mikrowellenherd erzeugt man elektromagnetische Wellen und bestrahlt mit ihnen wasserhaltige Speisen. Auf die Wassermoleküle wirken die Mikrowellen als elektromagnetisches Wechselfeld ein. Die Moleküle versuchen den Feldänderungen zu folgen. So können Mikrowellen Moleküle mit elektrischem Dipolmoment zu einer Drehbewegung anregen, wobei die kinetische Energie und damit die Temperatur erhöht werden. Das Wassermolekül ist ein dafür geeigneter Dipol. Da die meisten Speisen wasserhaltig sind, können sie in der Mikrowelle schnell erwärmt werden. Ein besonderer Vorteil dieser Technik ist die hohe Eindringtiefe der Mikrowellen in die Speise. Sie wird auf diese Weise regelrecht von innen her, sehr gleichmäßig und schnell erwärmt. Das kann energiesparend sein, sofern der Wassergehalt einer Speise reicht, um sie zum Garen zu bringen.
Metallhaltige Gegenstände (Löffel, Gabeln) bzw. der Gold- oder Silberrand einer Tasse wirken für die Mikrowellen wie Antennen. Diesen Objekten wird also sehr viel Energie zugeführt, wodurch sie teilweise zum Glühen gebracht, gelegentlich auch zerstört werden. Um diese Effekte zu vermeiden, benötigt man spezielles Mikrowellengeschirr aus elektrisch nicht leitendem Material.
Resonanzschwingung der Wassermoleküle im elektromagnetischen Wechselfeld
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