Micro-ondes

Le micro-onde est une histoire vieille de près d’un siècle et demi. En effet, son principe de fonctionnement a été découvert par l'ingénieur américain Percy Spencer, totalement par hasard en 1945. Alors que l’employé de la société Raytheon travaillait à l’amélioration des magnétrons constituants les radars, il remarqua que la barre chocolatée située dans la poche de son blouson avait fondu  à proximité d'un magnétron sous tension. Pour confirmer son hypothèse, il réitéra son expérience cette fois-ci avec du maïs et un œuf. Il obtint dans le premier cas du pop-corn et l’œuf, lui, explosa.Le premier four à micro-ondes mesurait environ 2m et pesait à peu près 350kg et il coutait au moins le prix d'une berline de nos jour.

Mais réintéressons nous au four à micro-ondes et plus précisément à son fonctionnement. Pour commencer, il est bon à savoir que le four à micro-ondes est relié via une prise secteur au réseau EDF qui délivre une tension de 230V à une fréquence de 50 Hz. Il faut aussi savoir que cette tension est alternative. Elle va être amplifier et rendu continue par le transformateur et  : en effet celui-ci va l’amplifier jusqu’à obtenir une tension de 2350V. Cette tension arrive alors en entrée du magnétron qui lui va générer les ondes électromagnétiques. Comment ? Nous allons le voir tout de suite.

Mais avant cela, intéressons-nous aux ondes électromagnétiques. Ces ondes entraînent une perturbation de nature électrique et magnétique dans l’air.

Le magnétron est constitué d’une cathode centrale chauffée par un filament et une anode en cuivre qui l’entoure et dans laquelle est creusée des cavités résonantes de taille proportionnelles à la fréquence des ondes émises par le magnétron : il n’y a pas de contact entre l’anode et la cathode. Deux aimants sont situés à chaque bout du tube.

Un champ électrique 2350V est appliqué dans le petit espace de quelques millimètres qui sépare l’anode de la cathode. S’il n’y avait pas les aimants, les électrons se seraient directement fixés sur l’anode. Or la présence des deux aimants va créer un champ magnétique qui va empêcher aux électrons de se fixer sur l’anode : ces électrons vont alors osciller entre l’anode et la cathode et vont passer par les cavités résonnantes creusées dans l’anode. Ces alors dans ces cavités que vont se créées les ondes électromagnétiques. Etant donné le fait qu’on ne puisse modifier la taille des cavités, la variation de puissance ne va se faire que par variation de période de fonctionnement du magnétron. Lorsque la puissance du four à micro-ondes varie, c’est le temps de fonctionnement du magnétron qui varie.

Ces ondes vont alors se diriger vers un guide d’onde dont les parois sont métalliques qui va les acheminer jusqu’à la cavité du four à micro-ondes. Dans certains micro-ondes, on peut parfois retrouver à la sortie de ce guide d’ondes un brasseur d’ondes qui va permettre une meilleure répartition des ondes dans la cavité du four. Ce brasseur est entraîné par le ventilateur du four à micro-ondes qui lui, assure le refroidissement du magnétron.

Mais on sait ce que produit le four d’accord : mais comment chauffe-t-il l’aliment. Et là on va s’intéresser à une molécule : la molécule d’eau. Elle est de formule brute HO. De par la forte électronégativité de l’oxygène comparée à celle de l’hydrogène, les liaisons de la molécule d’eau sont polarisées. Sa géométrie coudée permet aussi de ne pas confondre la somme des charges partielles positives et négatives. La molécule d’eau est d’onc une molécule polaire. Tout cela est intéressant dans le cadre où les ondes électromagnétiques interagissent avec les molécules d’eau présentes dans les aliments.[pic 1]

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