Magnetron

Komposisi Struktur

Sistem Katod dan Anod

Komponen teras magnetron ialah katod dan anod. Katod biasanya merupakan katod panas, yang mengeluarkan elektron apabila dipanaskan. Elektron ini dipercepatkan oleh medan elektrik antara katod dan anod dan mula bergerak. Anod adalah struktur kompleks dengan pelbagai rongga resonan. Rongga ini adalah kawasan utama untuk penjanaan tenaga gelombang mikro, dan saiz serta bentuknya mempengaruhi kekerapan dan kuasa gelombang mikro.

Sebagai contoh, dalam magnetron ketuhar gelombang mikro isi rumah biasa, rongga resonan anod direka dengan tepat untuk menjana frekuensi gelombang mikro sekitar 2450 MHz. Kekerapan ini menyebabkan molekul polar seperti molekul air bergetar pada frekuensi tinggi, seterusnya memanaskan makanan.

Sistem Medan Magnet

Medan magnet adalah faktor penting untuk operasi normal magnetron. Medan magnet dijana oleh magnet kekal atau elektromagnet. Apabila magnetron berfungsi, arah medan magnet adalah berserenjang dengan arah pelepasan elektron. Elektron bergerak dalam gerakan putaran di bawah pengaruh medan magnet, yang membolehkan interaksi antara elektron dan rongga resonan, dengan itu mengujakan rongga untuk menghasilkan gelombang mikro.

Sebagai contoh, dalam magnetron berkuasa tinggi industri, medan magnet yang kuat boleh mengawal trajektori pergerakan elektron dengan tepat, memastikan interaksi yang lebih cekap antara elektron dan rongga resonans. Ini menghasilkan penjanaan gelombang mikro berkuasa tinggi untuk proses perindustrian seperti pemanasan dan pengeringan gelombang mikro.

Prinsip Kerja

Pelepasan Elektron dan Pergerakan Permulaan

Apabila katod dipanaskan pada suhu tertentu, ia mula mengeluarkan elektron. Elektron ini dipercepatkan oleh medan elektrik antara katod dan anod dan bergerak ke arah anod. Pada masa yang sama, disebabkan kehadiran medan magnet, elektron terpesong oleh daya Lorentz semasa pergerakannya.

Untuk memahami ini secara ringkas, bayangkan bahawa elektron akan bergerak dalam garis lurus dalam medan elektrik. Walau bagaimanapun, medan magnet bertindak sebagai "panduan", menyebabkan trajektori elektron membengkok menjadi gerakan lingkaran.

Proses Penjanaan Gelombang Mikro

Apabila elektron bergerak di antara rongga resonan anod, mereka secara berterusan berinteraksi dengan medan elektromagnet rongga. Tenaga pergerakan elektron dipindahkan ke rongga, menyebabkan tenaga medan elektromagnet di dalam rongga meningkat secara berterusan, akhirnya membentuk ayunan gelombang mikro yang stabil.

Rongga resonan bertindak seperti "penguat tenaga." Tenaga pergerakan elektron terkumpul di dalam rongga. Apabila syarat tertentu dipenuhi, gelombang mikro dijana dan dikeluarkan dari hujung keluaran magnetron (biasanya sambungan pandu gelombang). Microwave ini kemudiannya digunakan dalam pelbagai aplikasi.

Medan Aplikasi

Peralatan Rumah – Ketuhar Gelombang Mikro

Magnetron adalah komponen utama ketuhar gelombang mikro. Ia menghasilkan gelombang mikro yang boleh memanaskan makanan dengan cepat. Gelombang mikro yang dihasilkan oleh magnetron dalam ketuhar gelombang mikro biasanya mempunyai frekuensi 2450 MHz. Kekerapan gelombang mikro ini berkesan boleh menyebabkan molekul kutub seperti molekul air dan lemak dalam makanan bergetar pada frekuensi tinggi. Geseran antara molekul menghasilkan haba, dengan itu mencapai pemanasan yang cepat.

Contohnya, memanaskan secawan susu hanya mengambil masa beberapa minit, dan susu boleh mencapai suhu minuman yang sesuai. Selain itu, ketuhar gelombang mikro secara amnya memanaskan makanan secara relatif, menyediakan cara yang mudah dan pantas untuk memenuhi keperluan harian orang ramai untuk memanaskan makanan.

Aplikasi Perindustrian

Pemanasan dan Pengeringan Gelombang Mikro: Dalam pengeluaran perindustrian, gelombang mikro yang dihasilkan oleh magnetron boleh digunakan untuk memanaskan dan mengeringkan pelbagai bahan. Sebagai contoh, dalam industri pemprosesan kayu, pengeringan kayu dengan gelombang mikro boleh mengurangkan masa pengeringan dengan ketara, meningkatkan kecekapan pengeluaran, dan mengurangkan ubah bentuk dan keretakan kayu semasa proses pengeringan. Untuk pengeringan bahan mentah kimia, pemanasan gelombang mikro boleh mencapai kesan pengeringan yang cepat dan seragam, meningkatkan kualiti produk.

Komunikasi Gelombang Mikro: Dalam sistem komunikasi gelombang mikro awal, magnetron juga memainkan peranan. Ia boleh berfungsi sebagai sumber isyarat gelombang mikro, dan isyarat gelombang mikro dihantar ke hujung penerima melalui pandu gelombang dan peranti penghantaran lain untuk mencapai komunikasi jarak jauh. Walau bagaimanapun, dengan perkembangan teknologi semikonduktor dan bidang lain, jenis sumber gelombang mikro yang lain kini lebih biasa digunakan dalam komunikasi gelombang mikro.

Sistem Radar

Magnetron juga boleh digunakan sebagai sumber gelombang mikro dalam beberapa sistem radar mudah. Mereka boleh menjana denyutan gelombang mikro berkuasa tinggi, yang dipancarkan oleh antena. Apabila denyutan ini menemui objek sasaran, ia dipantulkan kembali. Sistem penerima radar mengesan isyarat gelombang mikro yang dipantulkan untuk menentukan kedudukan, kelajuan dan maklumat lain objek sasaran.

Contohnya, dalam beberapa radar cuaca berskala kecil atau sistem radar pengawasan jarak dekat, magnetron boleh memberikan kuasa gelombang mikro yang mencukupi untuk mencapai fungsi pengesanan sasaran.