1 Werking van de magnetron
De meeste magnetrons hebben verschillende opties voor het opwarmen van voedsel:
-Vermogensinstelling (hoe groter het vermogen, hoe sneller het voedsel warm is).
-Tijdsinstelling (hoe lang het voedsel opgewarmd moet worden).
Het volgende figuur laat het basisprincipe van een magnetron zien:
In een magnetron zitten 4 belangrijke componenten, die voor de werking van de magnetron noodzakelijk zijn:
- Een opstart weerstand
- Een trafo
- Een hoogspanningscondensator
- Een hoogspanningsdiode
1.1 De opstartweerstand
Een opstart weerstand zorgt ervoor dat inschakelstroom die uit het net afkomstig zijn beperkt worden. Zo kan de trafo op normale wijze werken zonder overbelast of verzadigt te worden.
1.2 De trafo
Een trafo is een component die van een ingangsspanning een hoger of lager uitgangsspanning maakt. Verzadigt wil zeggen dat de trafo niet meer in staat is de spanning te transformeren en zorgt voor kortsluiting.
1.3 De hoogspanningscondensator
Uiteindelijk bepaalt de grootte van de hoogspanningscondensator hoe groot het maximale vermogen is. Elke condensator heeft een inwendige weerstand, die je berekend met de volgende formule:
Hoe groter de capaciteit © van de hoogspanningscondensator, hoe minder de weerstand. En hoe minder weerstand hoe groter de stroom (I), die er gaat lopen. Omdat de hoogspanningscondensator is serie staat met de belasting bepaalt deze voor een groot gedeelte de stroom die er loopt.
1.4 De hoogspanningsdiode
Een hoogspanningsdiode zorgt ervoor dat er een enkelzijdig gelijkgericht signaal bij de buis aankomt.
De hoogspanningscondensator zorgt voor de afvlakking. Deze condensator laadt zich op, op het moment dat de positieve helft van een sinus aanwezig is. Zodra deze helft van de sinus over zijn topwaarde is geweest, ontlaadt de condensator zich weer.
2 Magnetron buis
Het belangrijkste component van een magnetron is de zogenoemde magnetron buis. Een buis is een soort cilinder met een as erin. De as vormt de kathode, en de cilinder de anode. Door twee permanente magneten wordt een magnetisch veld opgewekt die parallel aan de as loopt. Hierbij gaat de elektronenstroom cirkelvormig van de kathode (+) naar de anode (-).
Doordat er een hoogspanning (2kV) op de magnetron buis staat, ontstaat er in het magnetisch veld een enorme kracht. De elektronen gaan dan snel van de kathode naar de anode.
De magnetron werkt met een frequentie van ongeveer 2,45 GHz, dat wil zeggen dat de buis 2,45 miljard keer per seconde aan en uit gaat. Standaard is bij een zender van 100 MHz, de golflengte 3 meter.
= golflengte
v = snelheid van elektromagnetische golven (300 000 000 m/s)
f = frequentie
Bij een magnetron kom je dan aan de volgende golflengte:
300 000 000
= 2,45 GHz=0,122 m = 12,2 cm
Een magnetron buis reageert op een ¼ . Dus 12,2/4 = 3 cm.
3 Watermolecuul
Als voedsel in de magnetron opgewarmd moet worden, is het een vereiste dat het voedsel water bevat. Als er geen water in het voedsel zou zitten, zou de magnetron dit ook niet op kunnen warmen. Voorwerpen zoals keramiek, glas, plastic etc. worden niet warm door de magnetron. Eventueel wel door de omgevingstemperatuur van de inhoud (voedsel).
Een watermolecuul heeft 1 zuurstof atoom (O) en 2 waterstof atomen (H). Het zuurstof atoom in een watermolecuul is elektrisch positief geladen en de beide waterstof atomen zijn elektrisch negatief geladen. Doordat het watermolecuul voor de helft positief, en voor de helft negatief is, kan je dit vergelijken met een magneet (dipool). Dipool betekend een element met 2 verschillende ladingen.
Bij een magnetron wordt een wisselend magnetisch veld opgewekt, dit heeft effect op het watermolecuul. Zo krijgt het zuurstof atoom er een positieve lading bij, en de waterstof atomen een negatieve. Deze wisseling gaat gelijk aan een frequentie van 2,45 GHz. Het zuurstof atoom wil naar de negatieve lading, en de twee waterstof atomen naar de positieve kant (ompolen). Zo ontstaat er wrijving tussen de atomen. Bij wrijving ontstaat er warmte. Deze warmte wordt afgegeven aan de overige watermoleculen en zo wordt het voedsel warm.
Een zuurstofmolecuul heeft 2 zuurstof atomen, deze zijn beide elektrisch negatief geladen. Een zuurstofmolecuul bevat dus alleen een negatief gedeelte, en is hierdoor geen dipool. Zodoende kan de magnetron hier geen invloed op uitoefenen, de lucht wordt niet warm.
Je hoort vaak dat metalen voorwerpen niet in de magnetron geplaatst mogen worden. Dit is niet helemaal waar het probleem in zit is als je een pan of een metale bakje gebruikt die een redelijke diepte heeft, een probleem kunnen vormen. Door de diepte kan de golven niet goed het gerecht bereiken en worden dan weer terug gekaatst naar de zender de magnetron buis. Dat als gevolg heeft dat de buis oververhit raakt en uiteindelijk defect raakt. Metalen voorwerpen hebben soms een zodanige vorm dat ze de magnetronstraling als een holle spiegel weerkaatsen naar één punt. Het kan dan voorkomen dat bijna het hele vermogen van de magnetron wordt geconcentreerd in een klein volume. Dat leidt tot zeer sterke plaatselijke verhitting of de vorming van vonken.
plaatjes hapt die niet als je meer wilt weten mail
Edit moderator (suyver): volgens de regels van wetenschapsforum is het niet toegestaan om e-mail adressen te plaatsen. Als je op de hoogte gehouden wilt worden van antwoorden, dan kan je registreren en je abonneren op dit onderwerp.