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5分でわかるデジタル家電のABC Vol.027

発行日： 2007/10/15

5分でわかるデジタル家電のABC Vol.027
【水分があると加熱される・・・電子レンジの謎2】
発行：2007.10.15 23:00
配信数：223部
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【目次】
１．水分
２．電子レンジの始まり
３．極性分子
４．電子レンジの周波数
５．まとめ
６．次回予告
７．編集後記
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【１．水分】

X君
「電子レンジはマイクロ波を使っているということは分かりましたが、
マイクロ波を使うと、どうしてコンビニ弁当が温まるのでしょうか？」

私
「水分があるからだよ」

X君
「じゃあ、水分が無かったら、温まらないんでしょうか？」

私
「まあ、一応は、そういうことになるね。
正確に言うと、水分が無くても水分と同じような周波数特性、
つまり、2.45GHz付近の周波数に対する誘電損失の
問題になるとは思うんだけれど・・・」

X君
「何だかよく分からなくなってしまいましたが、
とりあえず水分があると、電子レンジを使って温めることができる
っていうことでOKですか？」

私
「まあ、一応それで合っているよ」
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【２．電子レンジの始まり】

さて、前回はマグネトロンの話をしました。

マグネトロンで作られたマイクロ波が「導波管」を伝わって、
電子レンジ筐体内部に放出されるわけですね。

こうして、作られたマイクロ波が水分子に当たると、
水分子が発熱します。

つまり、食品に含まれている水分子が熱くなることで、
コンビニ弁当は温まるのですね！

だから、全く水分が含まれていないものは、あまり熱くなりません。
（この辺、厳密に言うと、誘電損失の問題になり、
難しくなってしまうので、詳しくは述べませんが）

もともと、電子レンジが発明されたのは、
米国レイセオン社のエンジニアがマイクロ波の実験をしていたとき
ポケットの中に入っていたピーナツバターだったか、
ピーナッツ・バーだったかが溶けてしまい、
（チョコレートいう話も読んだことがある）

それで、電子レンジを思いついたとかいう話がありますね。

X君
「ピーナッツ・バー＋チョコレートだったら、
スニッカーズのような食べ物だったんでしょうか？」

もしかしたら、そうかもしれません・・・
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【３．極性分子】

話が脱線してしまいましたが、水分子は「極性分子」です。

極性分子というのは、電気双極子をもっている分子のことで、
マイクロ波が水に当たると、分子が振動し摩擦熱が発生し、
熱くなるという仕組みになっています。
（この辺りの記述も厳密に言うと様々な解釈があるようです）

ところで、電子レンジの周波数は
上にも書きましたが、2.45GHzですよね。

2.45GHzの周波数を当てると水分子は発熱しますが、
実は、もっと高い周波数でも水は発熱します。

確か、20GHzでも発熱するはずです。
（逆に考えると、電波が水分に吸収されてしまうということです）

衛星放送などは、20GHzぐらいの周波数を使うので、
降雨時などには、雨粒によって電波が吸収されてしまい
結果的に、電波が減衰するという問題がありますね。

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【４．電子レンジの周波数】

水は、2.45GHzじゃなくても、発熱しますので

電子レンジの周波数は、
本当は、2.45GHzにしなくても、良かったのです。
（まあ、今から変えるということは事実上不可能ですけれど）

マイクロ波帯域は通信などに使われているため、
電子レンジの周波数を変えると、他の通信に影響を与えるから、
通信の面から見ると、2.45GHzじゃないほうが良かったのですが・・・

今でも、2.5GHzの無線LANを使っている場合、
電子レンジを動作させると、
通信速度が落ちたり、通信が断絶したりということが起こりますよね。

（この辺、詳しく書きたいのですが、
話が長くなってしまうので、ここでは省略します）

余談ですが、もしも電子レンジの周波数を
現在よりも高くして20GHzにすると、設計は難しくなると思います。

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【５．まとめ】

2.45GHzのマイクロ波が当たると、水分は熱を持つ。
その性質を利用して、電子レンジは食品を加熱している。

水は、2.45GHz以上の周波数でも加熱されるが、
諸般の理由から、現在は2.45GHzが一般的である。

個人的には、2.45GHzは通信関係で使いたいので、
電子レンジの周波数を替えてくれると有難い。

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【６．次回予告】

次回は電子レンジの続きの予定です。

その後は、こんな感じでいきたいと思います。

ラジオなどの通信。
テレビ（地上デジタル、ワンセグ、衛星放送など）
携帯電話や無線LAN、WiMAXなど。

（予定は未定です）
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【７．編集後記】

遅い夏休みが取れたので、しばらく南太平洋の島に行ってきます。
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