Ваш кошик порожній

Купити

Кількість: 0

Всього: 0,00

0

Магнетрон

Магнетрон

Магнетрон - один з найважливіших компонентів мікрохвильової печі, який генерує мікрохвилі.

Фізика

Ключові слова

магнетрон, електромагнітний спектр, мікрохвилі, електромагнітної індукції, Сила Лоренца, spektrum, рентгенівське випромінювання, гамма-випромінювання, рентгенографічний, ультрафіолетовий, інфрачервоний, довжина хвилі, частота, видиме світло, радіохвиля, анод, катод, Електричний струм, електромагніт, електрика, Фізика, хвиля

Пов'язані об'єкти

Сцени

Електромагнітні хвилі

  • Електромагнітний спектр
  • Довжина хвилі
  • Частота
  • Сигнальна лампочка - Деякі електромагнітні хвилі є шкідливими для живих істот.

Мікрохвилі - це тип електромагнітного випромінювання з частотами від приблизно 0,3 до 300 ГГц і, відповідно, довжиною хвилі від 1 метра до 1 міліметра. Найчастіше мікрохвилі використовуються в мікрохвильових печах, радіолокації, мобільних телефонах, підключеннях Wi-Fi та Bluetooth або в телерадіомовленні.

Електромагнітне випромінювання постійно присутнє навколо нас. Окрім звуків, ми збираємо більшу частину інформації про наше довкілля за допомогою хвиль такого типу. Різні типи електромагнітних хвиль відрізняються лише своєю довжиною хвилі і, отже, частотою; їх виникнення та розповсюдження в основному однакове.

Електромагнітні хвилі виникають при різкій зміні електричного поля. Коли електричне поле змінюється, утворюється магнітне поле; і коли магнітне поле змінюється, індукується електричне поле, і цей процес постійно повторюється. Ось так поширюються електромагнітні хвилі.

Електромагнітні хвилі різної частоти утворюються за різних обставин і по-різному впливають на своє оточення. Ось чому їх вважають різними хвилями.

Електромагнітний спектр включає такі типи хвиль (хвилі перераховані у порядку зменшення відповідно до їх довжини): радіохвилі, мікрохвилі, інфрачервоне випромінювання, видиме світло, ультрафіолетове випромінювання, рентгенівське та гамма-промені.

Ці категорії можна і далі поділити на підкатегорії. Наприклад, існують довгі, середні, короткі та ультракороткі радіохвилі; видиме світло класифікується на відомі кольори: червоний, помаранчевий, жовтий, зелений, синій, фіолетовий; а у випадку ультрафіолетового випромінювання можна говорити про УФ-А і УФ-В випромінювання.

Загалом, чим коротша довжина хвилі електромагнітної хвилі, тим вище її частота і, відповідно, її енергія, а значить, вона може завдати більше шкоди.

Мікрохвильова піч

  • дверцята із захисною плівкою - Запобігає випромінюванню з камери приготування.
  • камера приготування їжі
  • корпус
  • панель управління
  • обертова тарілка

Мікрохвилі - це електромагнітні хвилі, подібні до світла, але довжина їх хвилі більша: вона коливається від 1 мм до 1 м. У мікрохвильових печах довжина хвилі становить приблизно 12 см.

Нагрівальний ефект мікрохвиль базується на електричній полярності молекул води. Тобто молекула заряджена частково позитивно на стороні атома гідрогену, та частково негативно зі сторони атома оксигену. Молекули води намагаються прирівнятись до періодично мінливого електричного поля мікрохвиль, що змушує їх вібрувати, що призводить до збільшення їх кінетичної енергії. В результаті, так підвищується температура продукту, що містить багато води, який ми кладемо до мікрохвильової печі.

Магнетрон генерує мікрохвилі, використовуючи електричний струм, який направляється хвилеводом в камеру печі. Там вони розсіюються лопатями вентилятора. Відбиваючись від внутрішніх металевих стінок камери, хвилі проникають у їжу і нагрівають її.

Дверцята мікрохвильової печі обладнані захисною плівкою, яка запобігає виходу мікрохвиль з камери. Без захисної плівки тканини нашого тіла, поблизу печі, могли б нагріватися аж до опіків.

Конструкція мікрохвильової печі

  • магнетрон - Генерує мікрохвилі використовуючи електричний струм.
  • трансформатор - Перетворює напругу змінного струму у величину, необхідну для магнетрона.

Конструкція магнетрону

  • Корпус
  • Магніт
  • Тепловідвід
  • Вилка

У джерелах мікрохвиль, таких як мікрохвильові печі або радари, джерелом випромінювання зазвичай є магнетрон.
Магнетрон - це спеціальна електронна трубка, в якій електрони з великою швидкістю течуть від негативно зарядженого катода до позитивно зарядженого анода. Однак, на відміну від традиційних електронних трубок, шлях руху електронів дещо складніший всередині магнетрона, і в результаті їх зигзагоподібного руху утворюються мікрохвилі.

Катод і анод

  • Катод - У нагрітому стані, вивільняє електрони.
  • Анод - Розташований колом, позитивно заряджений анод притягує електрони.
  • Траєкторія електрону - Без магнітного поля електрони рухалися б по прямій лінії.

В центрі магнетрона знаходиться нагрітий катод, оточений позитивно зарядженим кільцеподібним анодом. Катод вивільняє електрони, які починають текти назовні, у напрямку до анода.
Оскільки у верхній і нижній частині магнетрона розміщені сильні магніти, утворюється магнітне поле, в якому виникає сила Лоренца, яка відхиляє траєкторію електронів, і шлях стає вигнутим, спіралеподібним, з періодичними петлями перш ніж досягнути анода.

У застосовуваних на практиці магнетронах на траєкторію руху впливають також порожнини всередині анода. Ці порожнини функціонують як електронні генератори, тобто вони змушують електрони коливатися з певною частотою.

Ці складні траєкторії мають певні гарячі точки, де накопичуються електрони, утворюючи спице подібну структуру, яка обертається в певному ритмі. Це обертове електричне поле виробляє мікрохвилі.

Магнітна сила Лоренца

  • Лінії магнітної індукції
  • Магніт
  • Траєкторія електрону - Без порожнин, з магнітним полем, траєкторія електронів була би спіральною.

Величину сили Лоренца можна обчислити за такою формулою:

F = q * B * v * sin α

де, q - заряд частинки, B - величина магнітної індукції, v - швидкість частинки, а α (альфа) - кут між швидкістю частинки і лініями магнітної індукції (вектори v і B).
Тому сили немає, коли v і B паралельні, а максимальна сила виникає, коли v і B перпендикулярні.

Роль порожнин - коливальний контур

  • Порожнина - Функціонує як електронний генератор.
  • Електричне поле - Періодично змінюється всередині порожнин.
  • Спиця - Форма і розмір впливають на частоту генерованих мікрохвиль.
  • Антена - Виводить мікрохвилі, що генеруються в магнетроні.
  • Коливальний контур - Періодично, з певною частотою змінює електричне поле.

Порожнини всередині анода функціонують у вигляді електронних коливальних контурів. Коливальний контур являє собою електронну схему, в якій заряди течуть туди і назад з певною частотою. Він схожий на гойдалку, яку раз штовхнувши, далі вона буде рухатися вперед і назад з певною частотою, без додаткового зовнішнього впливу.

Коливальний контур складається з конденсатора і котушки. Однак у випадку з магнетронами отвір порожнини - це те, що виконує роль конденсатора, а котушку представляє матеріал порожнини, в яку тече електричний струм.

Коливальний струм утворюється тоді, коли внаслідок зовнішнього впливу заряди течуть по колу вздовж стінки кільцеподібної порожнини по круговій траєкторії, то електричний струм генерує магнітне поле. Заряди накопичуються біля отвору порожнини, внаслідок чого електричний струм слабшає і, як результат, також слабшає магнітне поле. Але через зміну магнітного поля відбувається самоіндукція, генеруючи електричне поле, яке може ненадовго штовхати електрони в тому ж напрямку, врешті-решт змушуючи ще більше зарядів накопичуватися біля отвору порожнини.

Коли процес майже повністю припиниться, накопичені заряди починають відтік назад до зарядів з протилежним знаком, тобто напрям струму стає протилежним і весь процес почнеться заново.
Тому електричний струм буде періодично змінюватися, з певною частотою, поки в системі не закінчиться енергія. Частота магнетрона залежить від фізичних розмірів порожнини. Змінюючи їх, можна налаштувати магнетрон на відповідну частоту. Коливальний струм, що протікає в порожнинах, впливає на потік електронів навколо катода, генеруючи пульсуючий струм замість постійного потоку. Так виробляються мікрохвилі.

Пов'язані об'єкти

Конденсатор

Конденсатори зберігають електричну енергію у вигляді електричного заряду.

Як працює мікрохвильова піч?

Ця анімація демонструє, як працюють мікрохвильові печі.

Типи хвиль

Хвилі відіграють надзвичайно важливу роль у багатьох сферах нашого життя.

Електродвигуни

Електродвигуни присутні в багатьох сферах нашого життя. Дізнаймось про їх типи.

Електричний дзвінок

Механічний дзвінок, який функціонує за допомогою електромагніту.

Трансформатор

Трансформатор - це пристрій, що використовується для перетворення напруги електричного стуму.

Генератори та електродвигуни

Генератори перетворюють механічну енергію в електричну, а електродвигуни - навпаки: з електричної енергії виробляють механічну.

Як це працює? - Лазер

Лазери - це пристрої, здатні випромінювати вузькі, монохромні, високоінтенсивні пучки світла.

Лабораторія Ніколи Тесли (Шорехам, США)

Цей видатний інженер-винахідник найбільш відомий своїми винаходами у галузі електрики, магнетизму та електротехніки. Він був однією з найвидатніших фігур...

Експеримент з радаром та місяцем (Золтан Бай, 1946)

У 1946 році за допомогою обладнання вдалося виявити сигнали радара, відбиті Місяцем.

Added to your cart.