Magnetron

Magnetron

Um dos componentes mais importantes do forno de microondas é o magnetron, que produz as microondas.

Física

Palavras-chave

magnetrão, Espectro eletromagnético, microonda, Indução eletromagnética, força de Lorentz, spektrum, radiação X, radiação gama, raio X, ultravioleta, infravermelho, comprimento de onda, freqüência, luz visível, onda de rádio, ânodo, cátodo, corrente elétrica, eletroímã, eletricidade, física, onda

Itens relacionados

Cenas

Ondas eletromagnéticas

  • Espectro eletromagnético
  • Comprimento de onda
  • Freqüência
  • Luz de aviso - Certas ondas eletromagnéticas são prejudiciais aos seres vivos.

As microondas são um tipo de radiação eletromagnética com frequências que variam de de 0,3 GHz a 300 GHz e, correspondentemente, com comprimentos de onda entre 1 metro e 1 milímetro. Elas são usadas ​​em fornos de microondas, radares, telefones celulares, conexões Wi-Fi e Bluetooth ou em transmissões de televisão terrestre.

A radiação eletromagnética está constantemente presente ao nosso redor. Além dos sons, reunimos a maior parte de nossas informações sobre o meio ambiente através de ondas desse tipo. Os vários tipos de ondas eletromagnéticas diferem apenas no comprimento e, portanto, na frequência. O modo como são produzidos e propagados é basicamente o mesmo.

As ondas eletromagnéticas são produzidas por mudanças repentinas em um campo elétrico. Quando um campo elétrico muda, um campo magnético é gerado. Este, por sua vez, ao ser alterado, induz um campo elétrico. Esse processo continua indefinidamente e assim as ondas eletromagnéticas se propagam.

Ondas eletromagnéticas de diferentes frequências se formam sob diferentes circunstâncias e têm um impacto diferente em seu ambiente. Esta é a razão pela qual são consideradas ondas diferentes umas das outras.

O espectro eletromagnético inclui os seguintes tipos de onda (listados em ordem decrescente, de acordo com o comprimento de onda): ondas de rádio, microondas, radiação infravermelha, luz visível, radiação ultravioleta, raios X e raios gama.

Essas categorias podem ser divididas em subcategorias. Por exemplo, existem ondas de rádio longas, médias, curtas e ultra-curtas. A luz visível é categorizada nas cores conhecidas: vermelha, laranja, amarela, verde, azul, violeta. No caso da radiação ultravioleta, podemos falar sobre a radiação UV-A e UV-B.

De um modo geral, quanto menor o comprimento da onda eletromagnética, maior sua frequência e, consequentemente, sua energia, o que significa que ela pode causar mais danos.

Forno de micro-ondas

  • porta com tela de proteção - Evita que a radiação escape da cavidade de cozimento.
  • cavidade de cozinha
  • invólucro
  • painel de controle
  • toca discos

As microondas são ondas eletromagnéticas, assim como a luz, mas seu comprimento de onda é maior: varia de 1 mm a 1 m. Nos fornos de microondas, o comprimento de onda é de aproximadamente 12 cm.

O efeito de aquecimento das microondas é baseado na propriedade dipolo elétrica das moléculas de água, o que significa que elas são parcialmente carregadas positivamente no lado do hidrogênio e parcialmente negativamente carregadas no lado do oxigênio. As moléculas de água tentam se alinhar ao campo elétrico das microondas que muda periodicamente, o que faz com que vibrem, levando a um aumento em sua energia cinética. Como resultado, a temperatura dos alimentos ricos em água colocados no forno de microondas aumenta.

O magnetron gera microondas usando corrente elétrica, que é direcionada para a cavidade de cozinhar por um guia de ondas. Lá eles estão espalhados pelas pás de um ventilador. Refletidas pelas paredes internas de metal da cavidade de cozimento, as ondas entram no alimento e o aquecem.

A porta do forno de microondas está equipada com uma malha de proteção que impede que as microondas escapem da cavidade de cozimento. Sem essa camada protetora, os tecidos do nosso corpo também se aqueceriam caso estejamos em pé perto do forno de microondas, o que poderia levar a queimaduras.

Forno de microondas construção

  • magnetron - Gera microondas usando corrente elétrica.
  • transformador - Ele converte a tensão da energia CA no valor necessário para o magnetron.

Construção do Magnetron

  • Invólucro
  • Magnético
  • Dissipador de calor
  • Plugue

Em fontes de microondas de alto desempenho, como fornos de microondas ou radares, um magnetron é geralmente a fonte de radiação.

Um magnetron é um tubo de elétrons especial no qual os elétrons fluem, em alta velocidade, de um cátodo carregado negativamente para um ânodo carregado positivamente. No entanto, ao contrário dos tubos de elétrons tradicionais, os elétrons seguem um caminho mais complicado dentro do magnetron e, como resultado de seu movimento em zigue-zague, são produzidas microondas.

O cátodo e o ânodo

  • Cátodo - Em um estado aquecido, ele libera elétrons.
  • Ânodo - O ânodo em forma de anel, carregado positivamente, atrai elétrons.
  • Trajetória eletrônica - Sem o campo magnético, os elétrons se moveriam em linha reta.

No centro do magnetron , há um cátodo aquecido, cercado por um ânodo em forma de anel carregado positivamente. O cátodo libera elétrons que começam a fluir para fora, em direção ao ânodo.

Como ímãs fortes são colocados na parte superior e inferior do magnetron, um campo magnético é produzido, no qual uma força de Lorentz surge e o caminho dos elétrons se torna curvo espiralado, com loops ocasionais antes de chegar ao ânodo.

Nos magnétrons práticos, o caminho dos elétrons também é influenciado pelas cavidades encontradas no interior do ânodo. Essas cavidades funcionam como osciladores eletrônicos, ou seja, forçam os elétrons a oscilar em uma frequência específica.

Esses caminhos complicados têm certos pontos de acesso onde os elétrons se acumulam, formando uma estrutura de raio que gira em um ritmo específico. Este campo elétrico rotativo produz as microondas.

Força magnética de Lorentz

  • Linhas de indução magnética
  • Magnético
  • Trajetória eletrônica - Sem cavidades, o caminho dos elétrons seria uma espiral por causa dos ímãs.

A magnitude da força de Lorentz pode ser calculada a partir da seguinte fórmula:

F = q * B * v * sen α

onde q é a carga da partícula, B é a magnitude da indução magnética, v é a velocidade da partícula e α (alfa) é o ângulo entre a velocidade da partícula e as linhas de indução magnética (vetores v e B).
Portanto, não há força quando v e B são paralelos, e a força máxima surge quando v e B são perpendiculares.

O papel das cavidades o circuito ressonante

  • Cavidade - Funciona como um oscilador eletrônico.
  • Campo elétrico - Muda periodicamente nas cavidades.
  • Raio - Sua forma e tamanho afetam a frequência das microondas.
  • Antena - As microondas escapam do magnetron através dele.
  • Circuito ressonante - Altera o campo elétrico periodicamente, em uma frequência específica.

As cavidades dentro do ânodo funcionam como circuitos ressonantes eletrônicos. Um circuito oscilador é um circuito eletrônico no qual as cargas fluem para frente e para trás em uma frequência específica. É semelhante a um balanço porque, uma vez empurrado o balanço ele se moverá para frente e para trás em uma determinada frequência, sem nenhum impacto externo adicional.

Um circuito ressonante consiste de um capacitor e uma bobina. No entanto, no caso dos magnétrons, a abertura da cavidade é o que cumpre o papel do capacitor e a bobina é substituída pelo material da própria cavidade, na qual a corrente elétrica flui.

A corrente oscilante é formada quando, devido a um impacto externo, as cargas começam a fluir ao longo da parede da cavidade em forma de anel em um caminho circular e a corrente elétrica gera um campo magnético. As cargas se acumulam na abertura da cavidade, tornando a corrente elétrica mais fraca e, como resultado, o campo magnético também enfraquece. Mas, devido à mudança do campo magnético, a autoindução ocorre, gerando um campo elétrico que pode continuar empurrando os elétrons na mesma direção por um curto período de tempo, eventualmente causando ainda mais acúmulo de cargas na abertura da cavidade.

Quando o processo está prestes a parar completamente, as cargas acumuladas começam a fluir de volta para as cargas opostas. Ou seja, a direção da corrente se torna oposta e todo o processo recomeça. Portanto, a corrente elétrica mudará periodicamente, em uma frequência específica até o sistema ficar sem energia. A frequência do magnetron depende das dimensões físicas da cavidade, portanto, esta pode ser ajustada. A corrente oscilante que flui nas cavidades afeta o fluxo de elétrons ao redor do cátodo, gerando corrente pulsante em vez de fluxo constante. É assim que as microondas são produzidas.

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Esta animação mostra como funciona o forno de microondas.

Condensador

O condensador serve para armazenar energia elétrica em forma de carga elétrica.

Tipos de ondas

As ondas desempenham papel importante em muitas áreas da nossa vida.

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Campainha elétrica

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