Angenommen, ich habe viele Lebensmittel, die ich in der Mikrowelle erhitzen möchte (die Ladung liefern), und einen Gegenstand, den ich nicht erhitzen möchte. Welche Eigenschaften würden ein Material zu einem guten Schild machen, um die Erwärmung dieses Gegenstands zu reduzieren oder zu verhindern? Ich weiß, dass Metall als Barriere in Form eines Faraday-Käfigs wirken kann, aber dass es auch potenzielle Probleme mit Lichtbögen gibt. Vermutlich wäre eine Art glatt flexibles Metallgewebe ein guter Kandidat - welche Eigenschaften müsste es haben, um effektiv zu sein? (Zum Beispiel könnten wir den Maschenabstand, den Drahtdurchmesser und die Wahl des Metalls berücksichtigen.)
(Hinweis: Dies basiert auf dieser Frage , die kürzlich zu Seasoned Advice (Essen und Kochen) migriert wurde, aber ich denke, dass sie wirklich Physik-Expertise gebrauchen könnte, also ist dies eine umformulierte Version, die sich mit den Beschwerden befasst, die ich gesehen habe, die dazu führten Migration der Frage.)
Die Antwort lautet: Sie müssen den Gegenstand, den Sie nicht erhitzen möchten, mit einem leitenden Material abdecken, wodurch ein sogenannter Faradayscher Käfig entsteht, der mit einem Erdpotential verbunden ist, das dem Potential des Metallgehäuses des Mikrowellenofens entspricht .
Dafür gibt es drei Gründe: Das Abdeckmaterial muss ein Leiter sein, denn Leiter haben die Eigenschaft, dass sich in ihrem Inneren freie Ladungen ohne nennenswerten Widerstand bewegen können. Dadurch ist das elektrische Feld im Inneren des Leiters null, da sich sonst Ladungen aufgrund des elektrischen Feldes bewegen würden. Aber sie bewegen sich in eine solche Position, dass sie das Feld wieder aufheben. Da nun das elektrische Feld innerhalb des Leitermaterials Null ist, muss es auch in Hohlräumen des Leiters Null sein. Denn wenn es innerhalb des Leiters nicht Null wäre, könnte man Elektronen durch eine Schleife teilweise durch den Hohlraum und teilweise durch den Leiter bewegen. Das Pfadintegral durch diese geschlossene Schleife wäre dann ungleich Null. Mit anderen Worten, man könnte Energie kostenlos erzeugen, offensichtlich im Widerspruch zum Energieerhaltungssatz. Daher erzeugt das Einwickeln eines Gegenstands in leitendes Material einen sogenannten Faraday'schen Käfig, wodurch das elektrische Feld durch den eingewickelten Gegenstand Null ist.
Das wollen wir jetzt, denn der Mikrowellenherd erhitzt Gegenstände mit Hilfe von elektrischen Feldwellen. Das Abschirmen des Gegenstands vor elektrischen Feldern schützt ihn also auch vor Erwärmung.
Ladungen innerhalb des Leiters beginnen sich jedoch aufgrund der elektrischen Feldwellen zu bewegen. Dadurch kann ein Potentialunterschied zum Abschirmmaterial des Gehäuses des Mikrowellenofens entstehen. Aufgrund dieses Unterschieds könnte Lichtbogenbildung auftreten. Deshalb müssen Sie auch die leitfähige Umwicklung mit dem Erdpotential des Metallgehäuses verbinden.
Freude
Cascabel
David z