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Comment ça marche : entrez à l'intérieur du four à micro-ondes

ActualitéClassé sous :physique , E2014 , micro-ondes

Devenu incontournable dans la plupart des foyers, le four à micro-ondes réchauffe les aliments en un temps record. Mais comment fonctionne-t-il exactement ? Du magnétron jusqu'à la cuisson, Futura-Sciences vous explique à l'aide d'une infographie les secrets les plus intimes et les plus enfouis du four à micro-ondes.

Tout est parti d'un drôle de hasard. En 1945, aux États-Unis, Percy Spencer, qui travaille alors pour l'entreprise Raytheon, notamment spécialisée dans les radars et ayant recours à des appareils appelés magnétrons, prend conscience d'un phénomène étrange. Ayant mis de côté de quoi manger, à proximité d'un magnétron qu'il cherchait à améliorer, et dans une ambiance pas particulièrement chaude, son repas avait pourtant chauffé. Il essaye alors avec du maïs, et obtient très vite du popcorn. Lorsqu'on y met un œuf, celui-ci explose à la tête des expérimentateurs.

Cette infographie regroupe tous les éléments nécessaires pour comprendre le principe de fonctionnement du four à micro-ondes, un appareil toujours bien pratique. © Idé

L'ingénieur se penche sur la question et découvre la cause de ce phénomène invisible : le magnétron. Il l'exploite et propose en 1947 le premier four à micro-ondes, nommé Radarange, un monstre de 1,8 m de haut et de 340 kg. Trop imposant pour un usage domestique, le four à micro-ondes se démocratise à partir du milieu des années 1960 et surtout dans les années 1970, grâce à la miniaturisation des composants.

Aujourd'hui encore, il est fréquent dans les foyers, car il permet de chauffer des denrées alimentaires, même congelées, très rapidement. Voici comment le four à micro-ondes fonctionne.

Le magnétron, le cœur du four à micro-ondes

L'énergie électrique, proposée en courant alternatif, est dans un premier temps transformée en courant continu pour alimenter le cœur de la machine : le magnétron. Celui-ci consiste en une anode cylindrique, ou bloc anodique. Les électrons se dirigent alors de la cathode vers cette anode, mais du fait de la présence d'aimants, un nuage d'électrons tournants se forme. Les charges interagissent alors avec les cavités résonnantes, oscillations qui se répercutent sur les lames adjacentes, créant un champ magnétique à très haute fréquence (2.450 MHz, soit 2,45 milliards d'oscillations par seconde).

Au sommet est placée une antenne qui recueille le champ magnétique et l'envoie vers le guide d'onde. Les ondes sont amenées à une hélice, un brasseur d'ondes, qui va les projeter à l'intérieur du four. C'est alors qu'elles pénètrent dans les aliments, ou qu'elles rebondissent sur les parois et qu'elles sont renvoyées vers la nourriture.

Les micro-ondes chauffent les molécules d’eau

Avant la cuisson, les molécules d'eau comprises dans l'aliment ne sont pas ordonnées, c'est-à-dire qu'elles ne s'orientent dans aucune direction particulière. Mais les micro-ondes les poussent à s'orienter en direction du champ électrique, qui est tournant. Les molécules d'eau se mettent donc à osciller à la fréquence du champ magnétique (2.450 MHz). Cette agitation produit de la chaleur, qui permet de chauffer les aliments.

Le temps nécessaire à la cuisson de la nourriture dépend de la composition de la nourriture elle-même, ainsi que de la puissance du four à micro-ondes.

Que risque ce nounours enfermé dans un four à micro-ondes en marche ? © Dan Taylor, Flickr, cc by 2.0