Магнетрон

Магнетрон

Магнетрон - один из самых важных элементов микроволновой печи, генерирующий микроволны.

Физика

Этикетки

магнетрон, electromagnetic spectrum, микроволны, электромагнитная индукция, Lorentz force, spektrum, рентгеновское излучение, гамма-излучение, рентген, ультрафиолетовые, инфракрасные, длина волны, частота колебаний, видимый свет, радиоволны, анод, катод, электрический ток, электромагнит, электричество, физика, волна

Связанные экстра

Сцены

Электромагнтные волны

  • Электромагнитный спектр
  • Длина волны
  • Частота
  • Сигнальная лампочка - Предупреждает об опасных электромагнитных волнах.

Микроволны - это электромагнитные волны, частота которых находится в интервале от 0,3 ГГц до 300 ГГц, в соответствии с этим длина волн изменяется в интервале от 1 м до 1 мм. Наиболее известно применение микроволн в микроволновых печах, радиолокации, сотовых телефонах, для беспроводной связи Wi-Fi, Bluetooth, в телерадиовещании.

Электромагнитные волны окружают нас в жизни постоянно, с их помощью мы получаем, помимо звука, информацию об окружающем нас мире.
Разные электромагнитные волны различаются исключительно по длине волн, и поэтому по частоте. Их возникновение и распространение в сущности одинаково. Эти волны возникают при внезапном изменении электрополя.
При изменении электрополя возникает магнитное поле, изменение которого снова создает электрополе, и затем этот процесс повторяется до бесконечности, так рспространяются все электромагнитные волны.

Электромагнитные волны с разными частотами возникают в разных условиях и оказывают разное воздействие в нашей среде, поэтому считаются разными волнами.

Спектр электромагнитных волн по уменьшению длины волны следующий: радиоволны, микроволны, инфракрасное излучение, видимый свет, ультрафиолетовое, рентгеновское и гамма- излучения.

Эти категории можно и дальше делить на подгруппы, например, радиоволны могут быть длинно-, средне-, коротко- и ультракоротковолновыми. В спектре видимого света различаются хорошо знакомые цвета: красный, оранжевый, желтый, зеленый, голубой, синий, фиолетовый. Ультрафиолетовое излучение также делится на УФ-А и УФ-В излучения.

Обычно верно, что, чем меньше длина электромагнитной волны, тем больше частота, и вместе с этим и энергия, то есть и разрушающий эффект.

Микроволновая печь

  • дверца с защитной пленкой - Предотвращает выброс микроволн из камеры.
  • камера
  • корпус
  • панель управления
  • вращающийся столик

Микроволны - это электромагнитные волны,такие же, как видимый свет, только длина волн больше: от 1 мм до 1 м. Микроволновые печи работают на 12-сантиметровых микроволнах.
Разогревающая способность микроволновки основана на полярности молекул воды. Со стороны атома водорода молекула заряжена слегка положительно, а со стороны атома кислорода - слегка отрицательно (полярная молекула). Такие молекулы ориентируются в соответствии с направлением электрополя, поэтому, следуя периодическому изменению электромагнитного поля микроволн, вступают с ним в резонанс. В результате колебаний энергия движения молекулы возрастает, что проявляется в повышении температуры влагосодержащего продукта, помещенного в микроволновую печь.

Микроволны, генерируемые магнетроном с использованием электротка, направляются волноводом в камеру печи, где рассеиваются лопастями вентилятора. Отражаясь от стенок камеры, волны проникают внутрь помещенного продукта и нагревают его

На дверце печи размещена перфорированная защитная пленка. Она предотвращает выброс микроволн из внутренней камеры печи. Без защитной пленки ткани нашего организма вблизи печи могли бы нагреваться вплоть до ожоговых повреждений.

Конструкция микроволновой печи

  • магнетрон - Генеририрует микроволны на основе электроэнергии.
  • трансформатор - Преобразует сетевое напряжение до необходимого для магнетрона уровня.

Конструкция магнетрона

  • Корпус
  • Магнит
  • Теплоотвод
  • Вилка

В источниках микроволн большой мощности, как, например, в микроволновке либо радаре, источником излучения служит чаще всего магнетрон.

Магнетрон - специальная электронная трубка, в которой электроны с большой скоростью перетекают от отрицательно заряженного катода к положительному аноду, однако траектория дижения электронов несколько сложнее, чем в обычной электронной трубке и в результате зигзагообразного движения они испускают микроволновое электромагнитное излучение.

Катод и анод

  • Катод - Раскаленный источник электронной эмиссии.
  • Анод - Расположен кольцом, положительно заряжен, поэтому притягивает электроны.
  • Траектория электрона - Без магнитного поля при движении от катода к аноду она была бы прямолинейной.

В центре магнетрона расположен катод, при нагреве которого происходит эмиссия электронов в направлении положительного кольцевого анода. Расположенные в верхней и нижней частях магнетрона сильные магниты создают так называемую магнитную силу Лоренца, отклоняющую траекторию электронов, циклично разворачивая их в сторону катода, прежде чем достигли бы анода. В применяемых на практике магнетронах на траекторию движения оказывают влияние также полости внутри анода, функционирующие как резонансный контур, то есть придают электронам колебания определенной частоты. Поток электронов, движущихся по сложным траекториям, разбивается на сгустки (группы), по форме напоминающие "спицы" в колесе, которые продолжают вращаться в строго определенном ритме. Это вращающееся электронное облако создает микроволны.

Магнитная сила Лоренца

  • Линии магнитной индукции
  • Магнит
  • Траектория электрона - Без полостей, но при наличии магнитного поля она была бы спиральной.

Величину силы Лоренца можно рассчитать по следующей формуле:
F = q * B * v * sinα , где
q- электрический заряд частицы
v - скорость частицы
B - величина магнитной индукции
α (альфа) - угол между векторами v и B
То есть силового воздействия нет, если векторы v и B параллельны, а сила максимальна, если v и B взаимно перпендикулярны.

Роль полостей - резонансный контур

  • Полость - Функционируют как резонансный контур.
  • Электрополе - Периодически меняется внутри полостей.
  • Ребро - Форма и размер влияют на частоту генерируемых микроволн.
  • Антенна - Выводит генерируемые в магнетроне микроволны.
  • Резонансный контур - Периодически, с определенной частой изменяет электромагнитное поле.

Анодные полости функционируют в качестве резонансного контура.
Резонансный контур - это электрическая цепь, при подаче напряжения в которой происходит колебательное движение тока с определенной частотой, подобно качелям, которые, однажды получив толчок, продолжают и дальше качаться с определенной частотой и без внешнего воздействия.

Резонансный контур состоит из катушки и конденсатора, но в случае магнетрона конденсатор - это не что иное, как щель на входе в полость, а катушку представляет материал полости, в котором может протекать электроток.

Колебание возникает следующим образом: если в ответ на какое-либо внешнее воздействие заряд растекается по кругу вдоль кольцевой поверхности полости, то электроток генерирует магнитное поле. В то же время заряд скапливается возле щелей, поэтому ток начинает слабеть, слабеет также и магнитное поле, изменение которого запускает процесс самоиндукции. Создаваемое при этом электрополе некоторое мгновение еще продолжает продвигать электроны в том же направлении, создавая все большее скопление заряда у щелей.
Прежде чем процесс остановился бы полностью, накопленный заряд начинает отток назад к заряду с противоположным знаком, то есть возникает противоположно направленный ток, и процесс повторяется заново. Ток периодически меняется с определенной частотой до полного истощения энергии в системе. Размер частоты определяется геометрическими характеристиками полости. Изменяя их, можно настроить магнетрон на соответствующую частоту. Возникающие в полости колебания оказывают обратное воздействие на электроны, вращающиеся вокруг катода, поэтому их движение из равномерного переходит в пульсирующее, что и создает микроволновое излучение.

Связанные экстра

Конденсатор

Конденсатор - это устройство для накопления и хранения энергии в форме электрического заряда.

Как работает микроволновая печь?

При помощи анимации мы можем познакомиться с устройством и работой микроволновой печи.

Типы волн

Волны играют важную роль в различных областях нашей жизни.

Электрические двигатели

Электродвигатели присутствуют во многих сферах нашей повседневной жизни. Познакомимся с...

Электрический звонок

Устройство, работающее при помощи электромагнита.

Трансформатор

Трансформатор - это устройство, преобразующее переменное напряжение.

Генератор и электродвигатель

Генератор преобразует механическую энергию в электрический ток, а электродвигатель на...

Радар (Золтан Бай)

В 1946 году с помощью оборудования удалось заметить сигналы радара, отражённые Луной.

Лаборатория Николы Теслы (Шорехам, США)

Инженер-изобретатель, прославившийся в первую очередь своими опытами в электротехнике....

Added to your cart.