Magnetron

Magnetron

Mikrodalgaları oluşturan magnetron, mikrodalga fırının başlıca parçalarından biridir.

Fizik

Etiketler

magnetron, elektromanyetik spektrum, mikrodalga, elektromanyetik indüksiyon, Lorentz kuvveti, spektrum, röntgen ışınımı, gama radyasyonu, röntgen, morötesi, kızıl ötesi, dalga boyu, frekans, görünür ışık, radyo dalgası, anot, katot, elektrik akımı, elektromıknatıs, fizik, dalga

İlgili ekstralar

Görüntüler

Elektromanyetik dalgalar

  • Elektromanyetik spektrum
  • Dalga boyu
  • Frekans
  • İkaz lambası - Bazı elektromanyetik dalgalar canlı organizmalar için tehlikelidir.

Mikrodalgalar, frekansları yaklaşık 0,3 GHz ile 300 GHz arasında değişen, dolayısıyla dalga boyları 1 m ile 1 mm arasında değişen elektromanyetik dalgalardır. Tipik olarak mikrodalga fırınlarda, radarlarda, cep telefonlarında, ve wifi, Bluetooth ile karasal televizyon yayınında kullanılırlar.

Elektromanyetik dalgalar hayatımızda sürekli rol oynar: dış dünya hakkında sesin yanı sıra bu dalgalar yardımıyla bilgi ediniriz.
Elektromanyetik dalga tipleri, oluşumları ve yayılmaları aslında aynı olup boylarında ve bundan dolayı frekanslarında da farklılık gösterir. Bu dalgalar elektrik alan aniden değiştiğinde oluşur.
Değişim meydana gelince manyetik alan oluşur, bunun değişimi yine bir elektrik alanı yaratır ve bu süreç sonsuza kadar devam eder, her elektromanyetik dalga bu şekilde yayılır.

Frekansları farklı olan elektromanyetik dalgalar farklı şartlarda oluşur ve çevrelerinde farklı etkiler yaratır; farklı tip dalga olarak kabul edilmelerinin nedeni budur.

Elektromanyetik spektrum dalga boylarına göre azalan sırada bu dalga tiplerinden oluşur: radyo dalgaları, mikrodalgalar, kızıl ötesi radyasyon, görünür ışık, mor ötesi radyasyon, röntgen ışınımı, Gama radyasyonu.

Bu kategoriler alt kategorilere ayrılabilir. Örneğin radyo dalgaları uzun, orta, kısa ve ultra kısa dalga boylu radyo dalgaları olarak sınıflandırılır. Görünür ışık ise herkesçe bilinen renkler olan kızıl, turuncu, sarı, yeşil, mavi ve mor renklere ayrılır. Mor ötesi ya da ultreviyole radyasyon da UV-A ve UV-B olarak ayırt edilir.

Genellikle bir elektromanyetik dalganın boyu ne kadar kısa olursa frekansı, buna bağlı olarak enerjisi, yani yıkıcı gücü de o kadar yüksek olur.

Mikrodalga fırın

  • koruyucu kaplamalı kapak - Mikrodalgaların fırın boşluğundan çıkmasını engellemek için folyoyla kaplıdır.
  • fırın boşluğu
  • kasa
  • kontrol paneli
  • döner tabla

Mikrodalgalar, ışık gibi elektromanyetik dalgalardır; ancak dalga boyları daha büyüktür: 1 mm ile 1 m arasında değişir. Mikrodalga fırınlarda dalga boyu 12 cm olan mikrodalgalar kullanılır.

Mikrodalga fırının ısıtıcı özelliği su moleküllerinin polar olmasına dayanır. Hidrojen atomları kısmen pozitif, oksijen atomları ise kısmen negatif yüklüdür. Bu tip moleküller elektrik alanın yönüne göre yer almaya çalışırlar; bu nedenle mikrodalganın elektromanyetik alanının periyodik olarak değiştiğini takip ederek titremeye başlarlar. Titreşirken moleküllerin kinetik enerjisi yükselir ve fırına yerleştirilen su içerikli maddenın sıcaklığının yükselmesine neden olur.

Magnetron, elektrik enerjisini mikrodalgalara dönüştürür. Bu dalgalar ise dalga yönlendirici ile dönen fana iletilir ve fan, dalgaları fırın boşluğuna eşit yayar. Mikrodalgalar fırın duvarından yansıyarak gıda içine girer ve onu ısıtır.

Fırın kapağı petek biçiminde koruyucu bir tabakayla kaplıdır; bu mikrodalgaların fırın boşluğundan çıkmasını engeller. Koruyucu tabaka olmasa fırının yakınındayken dokularımız ısınır, hatta yanıklar bile oluşabilir.

Fırının yapısı

  • magnetron - Elektrik enerjisini mikrodalgalara dönüştürür.
  • transformatör - Şebeke gerilimini magnetron için gerekli değere dönüştürür.

Magnetronun yapısı

  • Kasa
  • Mıknatıs
  • Soğutma kanatları
  • Fiş

Mikrodalga fırın ve radar gibi kapasitesi yüksek olan mikrodalga kaynaklarında radyasyon kaynağı genellikle bir magnetrondur.
Magnetron özel bir elektron tüpüdür; içinde elektronlar negatif yüklü olan katottan pozitif yüklü olan anota yüksek hızla geçer. Tipik bir elektron tüpünde elektronlar basit bir yörünge üzerinde hareket ederken magnetronda zikzak çizerek ilerleyip elektromanyetik radyasyon yayarlar.

Katot ile anot

  • Katot - Kor haline gelir ve içinden elektronlar yayılır.
  • Anot - Pozitif yüklü olduğu için elektronları kendine çeker.
  • Elektronun yörüngesi - Olmasaydı elektronlar anottan katota kadar düz bir yörüngede hareket ederdi.

Magnetronun merkezinde kor haline gelmiş bir katot bulunur. Katottan yüksek sıcaklığı nedeniyle elektronlar çıkar ve etrafındaki anota doğru yol alırlar.
Magnetronun üst ve alt kısmında kuvvetli mıknatıslar bulunduğundan Lorentz kuvveti meydana gelip elektronların hareket yönünü saptırır. Böylelikle elektronlar düz ilerlemeyip eğilmiş bir yörünge üzerinde hareket eder ve anota ulaşmadan önce tekrar katota da uğrarlar. Pratikte kullanılan magnetronlarda yörüngenin şeklini anotun iç duvarında bulunan ve rezonans devresi olarak işlev gören boşluklar da etkiler.
Oluşan karmaşık yörüngeler bazı noktalarda yoğunlaşıp çubuklu bir şekil oluşturur ve ritmik olarak dönme hareketi yapar. Dönen elektrik alanı da mikrodalgalar üretir.

Manyetik Lorenz kuvveti

  • Manyetik indüksiyon hatları
  • Mıknatıs
  • Elektronun yörüngesi - Boşluklar olmasaydı şekli mıknatıslardan dolayı sarmal eğri olurdu.

Lorentz kuvvetinin büyüklüğü aşağıdaki denklem ile hesaplanır:
F = q * B * v * sinα

Bu bağıntıda q parçacığın yükü; B manyetik indüksiyonun büyüklüğü; v parçacığın hızı, α (alfa) ise v ile B vektörlerinin eğim açısı olur.
Bundan yola çıkarak v ile B paralel olunca kuvvet oluşmaz; v ile B birbirine dik olunca ise maksimum kuvvet oluşur.

Boşlukların rolü- rezonans devresi

  • Boşluk - Rezonans devresi olarak rol oynar.
  • Elektrik alan - Boşluklarda periyodik olarak değişir.
  • Çınlayıcı - Şekli ve büyüklüğü oluşan mikrodalganın frekansını etkiler.
  • Anten - Mikrodalgalar buradan geçerek magnetron içinden çıkar.
  • Rezonans devresi - Elektromanyetik alanı periyodik olarak belirli frekans ile değiştirir.

Anottaki boşluklar rezonans devresi olarak işlev görür. Rezonans devresi, içine ulaştırıldıklarında elektronların belirli bir frekans ile ileri geri hareket edeceği bir devredir. Yani itilince başka bir dış etki olmadan da belirli bir frekans ile sallanan bir salıncak gibidir.

Rezonans devresi bir kondansatör ile bir bobinden oluşur, ancak magnetron söz konusu olduğunda kondansatör, boşluk girişinde bulunan açıklıktır; bobin yerine ise boşluğun duvarının yapılmış olduğu ve elektrik akımını ileten madde kullanılır.

Titreşim bu yolla meydana gelir: Halka şekilli boşluğun duvarında dış bir etki nedeniyle yükler akar, akım etkisi ile ise manyetik alan oluşur. Bu sırada yükler açıklıkta birikir, yani akım daha zayıf hale gelir, böylece manyetik alan da zayıflar, ancak değiştiği için öz indüksiyon oluşur. Bu yolla oluşan elektrik alan kısa bir an için elektronların aynı yöne hareket etmesini sağlar, bu nedenle açıklıkta daha fazla yük birikir.
Süreç tam durmak üzereyken birikmiş yükler zıt yüklere karşı akmaya başlayıp zıt yönlü akım oluşturur, süreç yeniden başlar.
Böylece sistemde enerji bitene kadar akım belirli bir frekans ile periyodik olarak değişmeye devam eder. Frekansın büyüklüğünü boşluğun geometrik özellikleri belirler. Bu özellikler değiştirilerek magnetronlar uygun frekansa ayarlanır. Boşluklarda oluşan titreşim katotun etrafında akan eletronlara etki yapar, böylece akım düzgün olmayıp dalgalanma gösterir. Bu dalgalanma sonucunda mikrodalga radyasyonu meydana gelir.

İlgili ekstralar

Dalga Türleri

Dalgalar hayatımızın birçok alanında son derece önemli bir rol oynamaktadır.

Kondansatör

Kondansatörler elektrik enerjisini elektrik yükü şeklinde depolar.

Mikrodalga Fırın Nasıl Çalışır?

Animasyonda mikrodalga fırının yapısı ve çalışması tanıtılıyor.

Elektrik Motorları

Elektrik motorları hayatımızın birçok alanında yol oynar. Tiplerini öğrenelim!

Elektrik Zili

Elektromıknatısla çalışan mekanik bir cihazdır.

Jeneratör ve Elektrik Motoru

Jeneratör mekanik enerjiyi elektrik enerjisine, elektrik motoru ise elektrik enerjisini mekanik enerjiye dönüştürür.

Lazer Nasıl Çalışır?

Lazerler; dar, tek renkli, yüksek yoğunluklu ışık demetleri yaymak için uygun cihazlardır.

Transformatör

Transformatör, gerilim değerini değiştirmede kullanılan bir araçtır.

Ay Radarı Deneyimi (Zoltán Bay, 1946)

Ay'dan gelen radar yankıları ilk olarak 1946'da bu cihaz yardımıyla algılandı.

Nikola Tesla'nın Laboratuvarı (Shoreham, ABD)

Öncelikle elektroteknik alanda çalışan fizikçi ve mucit, İkinci Sanayi Devrimi'nin şüphesiz en parlak isimlerinden biri oldu.

Added to your cart.