Un four à micro-ondes, ou plus simplement un micro-ondes ou même un microonde., est un appareil électroménager utilisé principalement pour le chauffage et la cuisson rapide d'aliments, par l'agitation des molécules d'eau qu'ils contiennent, sous l'effet d'un rayonnement micro-onde.

Contrairement à ce qu'affirment certaines croyances populaires., cuire ou chauffer sa nourriture au micro-ondes n'est pas nocif pour la santé et ne retire pas de nutriments aux aliments...

vignette|Intérieur d’un four à micro-ondes.

Histoire L'invention du four à micro-ondes est un exemple classique de sérendipité, c'est-à-dire une découverte accidentelle d'un effet physique suivi d'une exploitation commerciale.

Découverte vignette|Raytheon RadaRange à bord du NS Savannah, 1961. En 1945, l'ingénieur américain Percy Spencer, alors qu'il dirige chez Raytheon une usine de magnétrons pour radars, ressent de la chaleur dans la poche de sa blouse alors qu'il passait à proximité d'un magnétron en activité. Plongeant la main dans la poche, il découvre qu'une barre de chocolat a fondu. Il en déduit que les micro-ondes peuvent faire cuire ou réchauffer des alimentsEn 1946, il invente le four à micro-ondes, sur industrie-techno.com, (consulté le 25 octobre 2017).. En réalité, comme beaucoup d'autres « inventions », le processus est bien plus progressif et collectif, associant chance et expérimentations volontaires. Plusieurs personnes du laboratoire de P. Spencer avaient ressenti des échauffements en passant à côté des tubes à radiation et avaient ensuite expérimenté, notamment avec du popcorn..

Les premiers aliments à avoir été délibérément chauffés par des micro-ondes sont du pop-corn puis un œuf (qui a explosé au visage des expérimentateurs) Microwave Oven Was Invented by Accident by a Man Who was Orphaned and Never Finished Grammar School, sur todayifoundout.com..

Développement En 1946, la société Raytheon acquiert le procédé de cuisson par micro-ondes, puis en 1947 construit le premier four à micro-ondes qu'elle commercialise, le Radarange, pour ( actuels).. L'appareil mesure de haut pour un poids de , est refroidi par un système à base d'eau et délivre une puissance de . Le premier est acheté par un restaurant de Cleveland. La masse et le coût des premiers modèles limitent le marché aux restaurants, navires de croisière, chemins de fer ou grandes entreprises..

.

Principes de base Le magnétron du micro-ondes inverse le champ électrique des milliards de fois par seconde. Les molécules d'eau dans les aliments tentent de s'aligner en permanence sur ce champ qui change sans cesse. Ce retard d'alignement et cette friction continue créent l'hystérésis diélectrique, transformant l'énergie des ondes en chaleur.

Conception et public Lors de son lancement commercial, le micro-ondes n'obtient pas un succès immédiat. Le public ciblé était alors les hommes, le produit étant présenté comme un appareil pour réchauffer des plats déjà préparés sans devoir cuisiner. Il faisait partie des , produits conçus pour mettre en valeur la technologie, avec un public cible masculin..

Par la suite, le four à micro-ondes a été repensé en : son design a été épuré et simplifié, pour cibler le public des familles et des ménagères. Cependant, les femmes n’étaient pas satisfaites de ce nouveau mode de cuisson qu’elles jugeaient moins performant. La conception du four à micro-ondes a dû être changée pour que sa clientèle soit élargie. Par exemple lors de la cuisson d'un poulet, celui-ci ne dorait pas : pour pallier ce problème, les industriels ont doté certains modèles de lampes infrarouges.

En plus de la conception même du produit, fait remarquer la chercheuse en sciences sociales Cynthia Cockburn dans un de ses livres., les fours à micro-ondes sont accompagnés de deux manuels : l'un avec des instructions techniques, dont entre autres des informations sur l'installation et le câblage, et un autre avec des astuces et des recettes impliquant l'utilisation du four. Le premier ayant pour lecteurs désignés des hommes et le second s'adressant plus aux femmes. La différence de langage entre les deux manuels est marquée. Le premier est rédigé avec un style et un vocabulaire technique, alors que le deuxième est accessible et aborde un langage de tous les jours. Les designers et les concepteurs des fours à micro-ondes ont eu recours à des rédactrices pour que les messages soient mieux compris et interprétés par les clientes.

Après avoir visité une usine d’électroménager, Cynthia Cockburn écrit que tous les designers et ingénieurs étaient des hommes, que le manager en marketing était un homme mais qu'il y avait une équipe subalterne composée de femmes économistes. Elles aidaient néanmoins les designers des fours à micro-ondes en partageant leur expérience de cuisine. Il n'est pas rare à cette époque d'avoir une équipe de consultantes féminines engagées par les constructeurs pour se rapprocher de la clientèle et améliorer le marketing de leurs produits. Également dans les points de vente, où le contact avec le client est de la plus haute importance, des femmes sont employées pour aborder un discours plus proche des clientes et de la conception « féminine » de la technologie. Les femmes ont donc une présence dans le cycle de production du four à micro-ondes, mais pas forcément à la conception. C’est un produit à l'origine conçu par des hommes mais destiné à des femmes....

Commercialisation Un article publié par Le Monde en présente le four à micro-ondes comme un outil pratique de décongélation rapide et écrit au sujet du micro-onde : « Apparu en France il y a déjà quelques années, le four à micro-ondes ne se vend pas très bien. Sans doute parce qu’il est encore assez mal connu. […] En France, on espérait (en novembre dernier) atteindre le chiffre de dix-huit mille ventes pour 1980. » Selon ce même article, près de 20 millions de ces fours seraient chez des particuliers du monde entier à ce moment-là..

Fonctionnement général vignette|Principe de fonctionnement. Le courant alternatif d'alimentation est converti en courant continu par l'intermédiaire d'un redresseur élévateur, d'une diode et d'un condensateur.

Le courant sortant du transformateur élévateur alimente le magnétron.

Magnétron

vignette|Magnétron de four à micro-ondes. Le magnétron est constitué d'une anode cylindrique, composée de cavités, celles-ci se trouvent dans l'axe d'une cathode chauffante. Plus il y a de cavités, plus le rendement est élevé.

L'anode et la cathode sont séparées par un espace que l'on appelle l'espace d'interaction qui se trouve sous vide. Ces cavités dites « cavités résonantes » peuvent avoir des formes différentes selon le magnétron considéré. On trouve aussi deux aimants qui sont fixés perpendiculairement à l'axe du tube.

Une tension électrique continue est appliquée entre l'anode et la cathode. Cette tension a une valeur de l'ordre de plusieurs kilovolts pour un espace d'interaction de quelques millimètres. Les électrons libérés par la cathode sont accélérés par le champ électrique continu. En l'absence des aimants, les électrons iraient directement sur l'anode. La combinaison des deux champs crée un nuage d'électrons tournant entre l'anode et la cathode. Ces charges entrent en interaction avec les cavités résonnantes du bloc anodique qui deviennent le support d’oscillations électromagnétiques. Les dimensions de ces cavités sont calculées pour que les ondes aient une fréquence de (). Une partie de ces ondes est acheminée vers le guide d'ondes grâce à divers moyens de couplage.

Le guide d'ondes, à travers un diffuseur en micahttps://www.jeremplace.com/content/20-plaque-mica-pour-micro-ondes-tout-ce-qu-il-faut-savoir-, transmet celles-ci dans la cavité du four et elles vont permettre de réchauffer l'aliment.

Alimentation électrique Un magnétron de (puissance fournie) demande environ à en alimentation électrique. Le schéma courant est un montage de type « anode à la masse », simplifiant l'isolation. L'alimentation est très simple, avec un transformateur d'alimentation unique pour le filament, la THT, un redressement mono-alternance avec une diode et un condensateur de filtrage. Les parties sous haute tension présentent un danger mortel et le dépannage d'un micro-ondes sous tension avec le capot ouvert est extrêmement dangereux.

Commande de puissance

vignette|Four à micro-ondes en fonctionnement en 2014. Le magnétron ne comporte pas d'électrode de commande et ne fonctionne qu'en « tout ou rien ». Pour faire varier la puissance de cuisson, le magnétron fonctionne par intermittence, l'alimentation est commandée en tout ou rien à un rythme relativement bas et avec un rapport cyclique de presque 0 % à 100 %, selon la puissance demandée par l'utilisateur.

Par exemple, pour un four de , si le bouton de commande est placé sur , le magnétron est alimenté pendant puis coupé pendant les suivantes puis à nouveau alimenté. Si le bouton est placé sur la puissance maximale, le magnétron est alimenté en permanence. Sur les appareils à minuterie mécanique, c'est un simple système de came avec un contact, lié à la minuterie qui permet de faire varier la puissance, et ce de façon linéaire. Sur les appareils plus récents, c'est une logique avec un microcontrôleur qui commande un relais de modulation. Cette logique peut comporter aussi des fonctions d'horloge et de démarrage décalé, des touches préréglées pour la décongélation

La fréquence de ce découpage étant faible car la période avoisine les , le ratio affiché ne correspond que très approximativement au ratio réel pour des durées d'utilisation inférieures à une ou deux minutes.

Cuisson de l'aliment Action des micro-ondes sur la molécule d'eau vignette|Représentation schématique d'une molécule d'eau avec en rouge l'atome d'oxygène et en blanc les atomes d'hydrogène. Les cellules de matière organique renferment essentiellement des molécules d'eau. La molécule d'eau est formée d'un atome d'oxygène et deux atomes d'hydrogène (formule chimique : ). Elle est dipolaire, c'est-à-dire que le barycentre des charges négatives et celui des charges positives ne sont pas confondus ; cela est dû au fait que l'atome d'oxygène est plus électronégatif que celui d'hydrogène, et à la géométrie coudée de la molécule. Le champ électromagnétique a également tendance à polariser les molécules non polaires.

Les molécules d'eau d'un aliment à l'état normal sont dans le désordre : elles ne respectent aucun ordre d'orientation particulier. Mais lorsqu'elles sont soumises à un champ électrique continu, les pôles positifs des molécules d'eau ont tendance à s'orienter en direction de ce dernier.

Quand elles sont soumises aux micro-ondes, les molécules d'eau de l'aliment s'orientent en direction du champ électrique qui compose ces ondes. Ce champ étant tournant, les pôles tournent donc perpendiculairement à l'axe de symétrie de la molécule. Les liaisons entre molécules d'eau par pont d'hydrogène et les liaisons de van der Waals entre molécules ont tendance à freiner la rotation des molécules d'eau : c'est ce freinage qui provoque l'échauffement.