为何金属会在微波炉中产生火花,就连葡萄也

作者：石兰（抄袭必究）

在我们的日常生活中，微波炉算得上是厨房里使用频率相对较高的一种电器，其主要用途便是可以在较短的时间内加热食物。你是否也曾有过微波炉使用不恰当的经历？比如，清晨醒来还处于睡眼惺忪状态的你，误将勺子和装好燕麦的碗一起放在了微波炉里，当开始按钮按下后不久，厨房里突然上演了一场迷你的烟花表演。我们常常以为这样的场景很可能会导致爆炸事件，然而，事实上一个勺子在微波炉中所产生的火花并不一定是危险的。为什么当金属置于微波炉之后会产生火花，甚至就连葡萄也可以“捕获”该电器中的微波？

从电磁辐射到常见的烹饪方法

和紫外线辐射、无线电波、伽马射线一样，微波也是一种常见的电磁辐射，并以不同的频率和波长的波或粒子进行传输，而微波炉便是通过微波传递热能。金属制成的微波炉内壁，让微波可以在这个盒子里被捕获，从而实现将微波炉内的食物进行烹饪，而不是加热微波炉周围的其他物体。就连微波炉的窗口也拥有金属网衬里，目的是为了让这些微波不会穿过网孔。此时，你是否想起了微波炉的使用手册，既然微波炉内部都由金属制成，为何使用说明却警告着不能将金属物品放入微波炉中加热？

要了解为什么金属放入微波炉中加热会产生火花，我们需要先明白微波炉的工作原理。在我们日常使用的微波炉中有一个关键的装置，它是一种被称为磁控管的真空管，磁场会通过这个真空管流动。磁控管链接连接着高压电源，你的食物加热便是通过这种磁控管的微波引导而实现。从本质上来讲，食物的加热过程，其实就是微波分子中的介电损耗吸收导致分子升温的历程。在这个环境里，能够被顺利加热的物质往往都包含了水、陶瓷等聚合物之类的物质，最终，微波能量都会被它们转化为热量。

众所周知，微波炉主要由磁控管、电源、控制电路和烹调腔等主要部分构成，其工作原理可以简单描述为：当伏的高压通过电源向磁控管提供，产生的连续性微波通过波导系统耦合到了烹调腔内，并通过微波各个方向的反射，让能量均匀的分布在该空间内加热食物。当微波碰到金属的时候会被反射，以实现微波来回穿透食物而强化加热效率；微波对于一般的陶瓷器、玻璃、耐热塑胶等材质都具有极强的穿透性，因此，它们也常被作为最佳的微波烹饪器皿。通常情况下，各类食物都能够吸收微波，食物内的分子因为振荡而产生热能，只是对于不同的食物而言，它们对微波的吸收能力会存在一定的差异。

微波和金属如何激发火花效果

金属本身充满了许多能够自由移动的电子，置于微波炉中的它会成为一个很好的电导体，当微波炉开始加热，金属表面上的自由电子开始迅速移动，同时防止了电波进入到金属中，以至于波浪最终被反射。其实，每一种材料都有其最好的频率吸收光线，比如，2.5千兆赫兹便是水的频率，而我们食用的大部分东西都含有水，因而才能吸收微波炉的能量并迅速被加热。而当微波与金属材料发生相互作用的时候，金属材料表面分布的电子便会被晃动，倘若这些金属表面本就光滑，那么并不会造成什么显而易见的问题。

但是，如果置入微波炉中的金属存在明显边缘，比如有尖齿的叉子，便会导致电荷的堆积，从而产生高浓度的电压，当其达到一定的程度，还能将空气分子中的电子撕下，从而产生了电离分子和火花现象。一旦微波炉里出现了火花，便会导致更多的微波被吸入其中，因为电粒子吸收微波的能力比水更强，越来越多的分子被电离，使得火花像火球一样生长。当微波反射产生了足够的电荷密度时，空气中的“介电击穿”被金属物体中的电势超过，从而导致了微波炉内的电弧放电现象。这些电火花甚至还能够烧毁微波炉金属壁上的小孔，以及其中的磁控管。

就连葡萄也可以“捕获”微波

然而，金属并不是唯一能够在微波炉中产生火花的物体，比如，当我们将切成两半的葡萄放入微波炉中加热，接下来将会发生令人难以置信的一幕，葡萄散发出了微小的发光喷流，一种充满离子的气体在葡萄的连接处噼啪作响，这被科学家们称为等离子体状态。这样的现象存在了数十年，在此之前，就连科学家们也不知道为什么葡萄会引发这样的烟火效应。并且，大多数人都认为葡萄是通过其表面的传导产生了等离子体，其富含离子的皮肤连接两个葡萄半球，并传递产生的等离子体电流。虽然，在当时看来，这是一个看上去最为合理的解释，但却并没有在后来的研究中得到证实。

直到科学家们通过一项新的研究发现，原来微波还会产生电磁热点。葡萄的含水量和尺寸都会影响其与微波辐射之间的相互作用，就像是一场巧合，葡萄含有的水和大小刚好跟单波长的微波辐射完全匹配，于是，葡萄就这样“捕获”了该空间里的微波。而当两个连接的半个葡萄受到辐射作用时，被困的微波使连接部分成为了桥梁，以便于微波从一个葡萄半球转移到另一个葡萄半球。于是，热点在两个葡萄半球之间形成了更强的电磁场，正是如此强烈放大的磁场导致了更多等离子体的产生。科学家们还发现，即使是两个完整的物体之间存在物理接触，在没有皮肤这个桥梁的情况下，那些被微波照射的物体同样也能够产生等离子体，只是单个葡萄并不会产生火花现象。

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