A kosarad üres

Vásárlás

Darab: 0

Összesen: 0,00

0

Magnetron

Magnetron

A mikrohullámú sütő egyik fontos alkotóeleme a magnetron, amely a mikrohullámokat állítja elő.

Fizika

Címkék

magnetron, elektromágneses spektrum, mikrohullám, elektromágneses indukció, Lorentz-erő, spektrum, röntgensugárzás, gamma-sugárzás, röntgen, ultraibolya, infravörös, hullámhossz, frekvencia, látható fény, rádióhullám, anód, katód, elektromos áram, elektromágnes, elektromosság, fizika, hullám

Kapcsolódó extrák

Jelenetek

Elektromágneses hullámok

  • Elektromágneses spektrum
  • Hullámhossz
  • Frekvencia
  • Figyelmeztető lámpa - Bizonyos elektromágneses hullámok veszélyesek az élő szervezetekre.

A mikrohullámok olyan elektromágneses hullámok, amelyeknek a frekvenciája nagyjából 0,3 GHz és 300 GHz közé esik, ennek megfelelően a hullámhosszuk 1 m és 1 mm között van. Legismertebb előfordulási helyük: mikrohullámú sütők, radarok, mobiltelefonok, wifi, Bluetooth, földi televíziós műsorszórás.

Az elektromágneses hullámok folyamatosan jelen vannak az életünkben, a hang mellett a külvilágról többnyire ezek segítségével nyerünk információt.
A különböző elektromágneses hullámok kizárólag hullámhosszukban, és emiatt frekvenciájukban térnek el egymástól, keletkezésük és tovaterjedésük mikéntje is lényegében azonos. Ezek a hullámok az elektromos tér hirtelen megváltozásakor keletkeznek.
A változáskor mágneses tér keletkezik, ennek változása ismét elektromos teret hoz létre, majd ez a folyamat a végtelenségig ismétlődik, így terjed tova minden elektromágneses hullám.

Az eltérő frekvenciájú elektromágneses hullámok eltérő körülmények között keletkeznek, és eltérő hatásokat eredményeznek a környezetünkben, ezért tekintjük őket különböző hullámoknak.

Csökkenő hullámhossz szerint a következő hullámfajták alkotják az elektromágneses színképet: rádióhullámok, mikrohullámok, infravörös sugárzás, látható fény, ultraibolya sugárzás, röntgensugárzás, gammasugárzás.

Ezeket a kategóriákat még tovább lehet osztani különböző alcsoportokra, például a rádióhullámokon belül beszélünk hosszú, közép, rövid, ultrarövid hullámhosszú rádióhullámokról; a látható fényen belül megkülönböztetjük a jól ismert színeket: vörös, narancs, sárga, zöld, kék, ibolya; az ultraibolya vagy más néven ultraviola sugárzáson belül is beszélünk UV-A és UV-B sugárzásról.

Általában igaz, hogy minél kisebb egy elektromágneses hullám hullámhossza, annál nagyobb a frekvenciája, és ennek megfelelően az energiája, vagyis a romboló hatása is.

Mikrohullámú sütő

  • védőfóliás ajtó - Megakadályozza a mikrohullámok kijutását a sütőtérből.
  • sütőtér
  • ház
  • vezérlőpanel
  • forgótányér

A mikrohullámok elektromágneses hullámok, akárcsak például a fény, de hullámhosszúságuk nagyobb: 1 mm-től 1 m-ig terjed. A sütőkben 12 cm hullámhosszúságú mikrohullámokat alkalmaznak.
A mikrohullámú sütő melegítő hatása a vízmolekulák azon tulajdonságán alapul, hogy a hidrogénatom felőli molekularész kissé pozitív, az oxigén atom felőli molekularész pedig kissé negatív töltéssel rendelkezik (poláris molekula). Az ilyen molekulák az elektromos tér irányának megfelelően igyekeznek beállni, ezért a mikrohullám elektromágneses terének periodikus változását követve rezgésbe jönnek. A rezgés során megnő a molekulák mozgási energiája, ami a sütőbe helyezett víztartalmú anyag hőmérséklet-emelkedését eredményezi.

A magnetron elektromos energia felhasználásával mikrohullámokat kelt, melyeket a hullámvezető vezet a sütőtérbe, ahol a ventilátor lapátjain szóródnak. A hullámok a sütő faláról visszaverődve bejutnak az ételbe és felmelegítik azt.

A sütő ajtajára lyukacsos védőréteget helyeznek. Ez megakadályozza a mikrohullámok kilépését a sütőtérből. A védőréteg hiányában a sütő közelében szöveteink felmelegednének és ez akár égési sérülésekhez is vezethetne.

A sütő szerkezete

  • magnetron - Elektromos energia felhasználásával mikrohullámokat kelt.
  • transzformátor - A hálózati áram feszültségét alakítja át a magnetron számára szükséges értékre.

A magnetron felépítése

  • Burkolat
  • Mágnes
  • Hűtőrács
  • Csatlakozó

A nagyobb teljesítményű mikrohullám-forrásokban, mint például a mikrosütő vagy a radar, a sugárforrás leggyakrabban egy magnetron.
A magnetron egy különleges elektroncső, melyben az elektronok a negatív töltésű katódtól a pozitív anódig áramlanak nagy sebességgel, viszont útjuk során bonyolultabb pályát írnak le, mint egy átlagos elektroncsőben, és zegzugos mozgásuk miatt bocsátanak ki mikrohullámú elektromágneses sugárzást.

A katód és az anód

  • Katód - Az izzó katódból elektronok lépnek ki.
  • Anód - A körben elhelyezkedő anód pozitív töltésű, ezért magához vonzza az elektronokat.
  • Az elektron pályája - Mágneses tér nélkül az elektronok egyenes vonalú pályán áramolnának a katódtól az anódig.

A magnetron közepén található az izzó katód, ahonnan az izzás miatt elektronok lépnek ki, és a körben elhelyezkedő pozitív anód felé indulnak.
Mivel a magnetron felső és alsó részén erős mágnesek helyezkednek el, az elektronok a mágneses Lorentz-erő miatt nem egyenes úton, hanem görbült pályán haladnak. Vissza-visszakanyarodnak a katód felé, mielőtt elérnék az anódot. A gyakorlatban alkalmazott magnetronokban a pálya alakját tovább befolyásolják az anód belső falán található üregek, ezek rezgőkörökként funkcionálnak, vagyis jól meghatározott frekvenciájú rezgésekre kényszerítik az elektronokat.
A kialakuló bonyolult pályáknak végül lesznek sűrűsödési helyei, melyek küllős szerkezetet alkotnak, és ezek jól meghatározott ütemben forognak körbe. Ez a forgó elektromos tér kelti a mikrohullámot.

A mágneses Lorentz-erő

  • Mágneses indukcióvonalak
  • Mágnes
  • Az elektron pályája - Üregek nélkül, de a mágnesek jelenlétében az elektron pályája spirális görbe lesz.

A Lorentz-erő nagyságát a következő képlettel számolhatjuk ki:
F = q * B * v * sinα, ahol q a részecske töltése, B a mágneses indukció nagysága, v a részecske sebessége, α (alfa) pedig a v és B vektorok hajlásszöge.
Tehát nem lép fel erőhatás, ha v és B párhuzamosak, és maximális az erőhatás, ha v és B merőlegesek.

Az üregek szerepe - rezgőkör

  • Üreg - A magnetron belsejében található üregek rezgőkörként viselkednek.
  • Elektromos tér - Periodikusan változik az üregekben.
  • Borda - Formája és mérete hatással van a keletkező mikrohullám frekvenciájára.
  • Antenna - A magnetron belsejében keletkező mikrohullámot kivezeti.
  • Rezgőkör - Periodikusan, meghatározott frekvenciával változtatja az elektromágneses teret.

Az üregek az anódban rezgőkörökként funkcionálnak. A rezgőkör olyan áramkör, melybe töltéseket juttatva a töltések meghatározott frekvenciával fognak ide-oda áramolni. Ez hasonló a hintához, amelyet meglökve jól meghatározott frekvenciával leng további külső behatás nélkül.

A rezgőkör egy kondenzátorból, és egy tekercsből áll, de a magnetron esetén a kondenzátor nem más, mint az üreg bejáratánál lévő rés, a tekercset pedig maga az üreg anyaga helyettesíti, melyben folyhat az elektromos áram.

A rezgés a következő módon jön létre: Ha valamilyen külső behatás miatt töltések áramlanak körbe a gyűrű alakú üreg falán, akkor az áram hatására mágneses tér keletkezik. Közben a töltések felhalmozódnak a résnél, ezért az áram gyengülni kezd, így a mágneses tér is gyengül, de annak változása miatt önindukció lép fel, és az így keletkezett elektromos tér egy rövid pillanatig még tovább mozgatja az elektronokat ugyanabba az irányba, tehát még jobban feltorlódnak a töltések a résnél.
Mikor a folyamat végképp leállna, a sok felhalmozott töltés elkezd visszaáramlani az ellentétes töltések felé, tehát ellentétes irányú áram jön létre, és a folyamat kezdődik elölről.
Így tehát az áram periodikusan fog változni egy meghatározott frekvenciával, míg az energia el nem fogy a rendszerből. A frekvencia nagyságát az üreg geometriai tulajdonságai határozzák meg. Ezek megváltoztatásával lehet megfelelő frekvenciára hangolni a magnetronokat. Az üregekben létrejövő rezgés visszahat a katód körül áramló elektronokra, így az áramlás nem lesz egyenletes, hanem lüktető, ennek hatására jön létre a mikrohullámú sugárzás.

Kapcsolódó extrák

A kondenzátor

A kondenzátor olyan eszköz, amelyben energiát lehet felhalmozni és tárolni elektromos töltés formájában.

Hogyan működik a mikrohullámú sütő?

Az animáció segítségével megismerhetjük a mikrohullámú sütő szerkezetét és működését.

Hullámok típusai

A hullámok az életünk számtalan területén játszanak nagyon fontos szerepet.

Elektromos motorok

Elektromos motorok életünk számos területén jelen vannak. Ismerjük meg a típusait!

Elektromos csengő

Elektromágnes segítségével működő szerkezet.

Generátor és villanymotor

A generátor mechanikai munkából állít elő elektromos áramot, a villanymotor elektromos áramból állít elő mechanikai munkát.

Transzformátor

A transzformátor az elektromos feszültség megváltoztatására szolgáló berendezés.

Nikola Tesla laboratóriuma (Shoreham, USA)

Az elsősorban elektrotechnikával foglalkozó mérnök-feltaláló kétségkívül a második ipari forradalom egyik legzseniálisabb alakja volt.

Radar (Bay Zoltán)

1946-ban a berendezés segítségével sikerült észlelni a Holdról visszavert radarjeleket.

Kosárba helyezve!