Почему мятая фольга в микроволновке искрит, а разглаженная — заметно слабее

Коротко

Металл отражает микроволны, а не поглощает их, поэтому почти не греется
Искры возникают на острых краях, зубцах и мятых участках металла
Электроны собираются на выступах, напряжение растёт, воздух пробивается разрядом
Тонкая металлическая плёнка на CD может нагреться вихревыми токами и подгореть
Долгое искрение способно повредить магнетрон и другие внутренние элементы печи

Вилка в микроволновке искрит, а толстая ложка остаётся почти холодной. Дело не в нагреве: гладкий металл отражает микроволны, как зеркало. А вот на зубцах, кромках и мятой фольге копится напряжение, и в воздухе проскакивает разряд.

После этого текста вы сможете объяснить детям, почему металл в печи опасен, и не будете гадать, что происходит внутри.

Кажется, дело в том, что металл хорошо проводит ток, значит, он должен греться быстрее всего. Но тогда почему толстая ложка остаётся почти холодной, а зубцы вилки вспыхивают?

Здесь и кроется разгадка.

Механизм: что делают микроволны

Микроволны — это электромагнитные волны. Внутри печи направление поля меняется огромное число раз в секунду, и разные вещества реагируют на него по-разному. Молекулы воды в продуктах поворачиваются туда-сюда в такт полю, а трение между ними выделяет тепло. Поэтому еда прогревается сразу во всём объёме, а не только снаружи, как в духовке.

Металл устроен иначе. Внутри него много свободных электронов, которые ходят по всему куску. Переменное поле заставляет их двигаться. Но в толстом гладком металле волна в основном отскакивает от поверхности и почти не проникает вглубь.

Металл работает скорее как зеркало, чем как губка.

Почему появляются искры

Самое опасное место в металлическом предмете — острые края, зубцы и мятые участки. Электроны, которые гоняет поле, собираются на выступах и кромках, и там напряжение быстро растёт. Когда оно становится достаточно большим, воздух рядом ионизируется и проскакивает разряд, похожий на крошечную дугу. Такая дуга способна прожечь пластик, оплавить стенку печи или поджечь бумагу, ткань и корку хлеба.

Скомкайте фольгу от шоколадки так, чтобы торчали концы, и искрение почти гарантировано. Разгладьте ту же фольгу ровным слоем, и эффект станет заметно слабее, хотя рисковать всё равно не стоит. Похоже на статическое электричество: заряд любит собираться на остриях. Разница в том, что поле здесь переменное и постоянно подпитывает процесс.

Вот где кроется опасность.

Нагрев тонкого металла и вихревые токи

Переменное магнитное поле микроволн наводит в проводнике вихревые токи, их ещё называют эдди-токами. В массивном куске эти токи обычно слабы. А вот в тонком слое они способны сильно прогреть отдельный участок. Так тонкая металлизированная плёнка на некоторых CD-дисках может подгореть или вспыхнуть, пока массивный металл остаётся почти холодным.

Это не похоже на то, как еда греется в поле. Нагрев плёнки — побочный эффект тока в тонком проводнике. Сам металл, впрочем, энергию не вбирает.

Нагрев здесь побочный, а не основной.

Что происходит с печью

Стенки современной микроволновки металлические, и производители делают это намеренно. Они отражают волны внутрь камеры, и энергия достаётся еде. Когда в камере лежит предмет, который создаёт разряды или сильно перекраивает поле, картина внутри меняется. Нагрузка на генератор волн тоже может измениться.

Долгое искрение способно повредить внутренние элементы, в том числе магнетрон. Точный сценарий зависит от модели и обстоятельств. Проверять на собственной печи не стоит: проще не экспериментировать.

Аналогия и её предел

Представьте радиоприёмник в металлическом корпусе. Корпус отражает внешние радиоволны, и внутренние детали остаются защищены. Так же и металл отражает микроволны, а печь удерживает энергию внутри.

Аналогия хорошо объясняет отражение, но не объясняет искрение. Когда радиоволны отражаются от корпуса, через воздух разряды не проскакивают. В печи же разряд появляется именно на острых местах. Ещё один образ, который часто приходит на ум, — молния. Механизм пробоя воздуха похож, но масштабы и источник энергии несопоставимы. Это картинка, а не точное описание.

Картинка помогает, но не заменяет механизма.

Где объяснение не работает

Не все металлические предметы одинаковы. Толстая гладкая ложка ведёт себя заметно спокойнее зубцов вилки, но класть её всё равно не стоит. Риск зависит от формы, толщины и расстояния до стенок печи.
Металлизированная упаковка бывает разной. Специальная упаковка для разогрева рассчитана производителем, и пользоваться ей нужно строго по инструкции. Самодельная фольга — совсем другая история.
Без металла печь не становится безобидной. Даже пустую микроволновку не стоит включать вхолостую: производители обычно прямо об этом предупреждают, и причина связана с нагрузкой на генератор волн.
Вывод «проводник значит греется» ошибочен. Проводимость не равна поглощению микроволн. Металл кажется виновником, потому что искрение возникает рядом с ним. На деле проблему создаёт разряд на острых местах, а не сам металл.

Итог

Металл в микроволновке не греется, как еда, потому что отражает волны, а не поглощает их. Искры рождаются на острых краях, где электроны собираются и воздух пробивается разрядом.

Правило простое: металл внутрь не кладём, пока производитель прямо не разрешил иное.

Дальше стоит разобрать, зачем в микроволновке вращается тарелка и почему еда всё равно может греться неравномерно.