المغناطرون

المغناطرون

يعد المغناطرون أحد أهم مكونات فرن المايكروويف الذي ينتج الموجات الدقيقة۔

الفيزياء

ملصقات

المغنطرون, المجال الكهرومغناطيسي, موجة قصيرة, الحث الكهرومغناطيسي, جيش لورنتز, spektrum, إشعاع سيني, الإشعاع غاما, أشعة سينية, فوق البنفسجية, الأشعة تحت الحمراء, طول الموجة, التردد, الضوء المرئي, موجة الراديو, مصعد, المهبط, تيار كهربائي, مغناطيس كهربائي, كهربائية, الفيزياء, موجة

الإضافات المتعلقة

مشاهد

موجات كهرومغناطيسية

  • المجال الكهرومغناطيسي
  • طول الموجة
  • التردد
  • ضوء التحذير - بعض الموجات الكهرومغناطيسية تسبب ضرراً على الأجسام الحية۔

الموجات الدقيقة هي نوع من الإشعاع الكهرومغناطيسي مع ترددات تتراوح بين حوالي 0.3 غيغاهرتز إلى 300 غيغاهرتز مع أطوال موجية بين 1 متر و 1 ملليمتر۔ يتم استخدامها بشكل شائع في أفران الميكروويف أو الرادارات أو الهواتف المحمولة أو اتصالات الواي فاي أو البلوتوث أو في البث التلفزيوني الأرضي۔

الإشعاع الكهرومغناطيسي موجود باستمرار حولنا۔ إلى جانب الأصوات، نجمع معظم معلوماتنا حول بيئتنا من خلال موجات من هذا النوع۔ تختلف الأنواع المختلفة من الموجات الكهرومغناطيسية فقط في طول الموجة و بالتالي ترددها، الطريقة التي يتم فيها إنتاجها و انتشارها هي نفسها في الأساس۔

تنتج الموجات الكهرومغناطيسية عن طريق التغيرات المفاجئة التي تحدث في مجال كهربائي۔ عندما يتغير مجال كهربائي، يتم إنشاء مجال مغناطيسي، و عندما يتغير المجال المغناطيسي، يتم حث المجال الكهربائي و تستمر هذه العملية مراراً و تكراراً۔ هكذا تنتشر الموجات الكهرومغناطيسية۔

تتشكل الموجات الكهرومغناطيسية ذات الترددات المختلفة في ظل ظروف مختلفة و لها تأثير مختلف على بيئتها۔ هذا هو السبب في أنها تعتبر موجات مختلفة۔

يشتمل الطيف الكهرمغنطيسي على أنواع الموجات التالية (المدرجة بترتيب تنازلي و فقاً لطول الموجة): الموجات الراديوية و الموجات الدقيقة و الأشعة تحت الحمراء و الضوء المرئي و الإشعاع فوق البنفسجي و الأشعة السينية و أشعة جاما۔

يمكن تقسيم هذه الفئات إلى فئات فرعية۔ على سبيل المثال ، هناك موجات راديو طويلة و متوسطة و قصيرة و قصيرة للغاية، يتم تصنيف الضوء المرئي إلى ألوان معروفة: الأحمر و البرتقالي و الأصفر و الأخضر و الأزرق و البنفسجي۔ و في حالة الأشعة فوق البنفسجية، يمكن أن نتحدث عن الأشعة فوق البنفسجية - ألف و الأشعة فوق البنفسجية – باء۔

بشكل عام، كلما كان الطول الموجي للموجة الكهرومغناطيسية أقصر، كلما زاد ترددها، و بالتالي طاقتها، مما يعني أنها يمكن أن تسبب المزيد من الضرر۔

فرن المايكروويف

  • باب ذو بطانة واقية - يمنع الإشعاع من الهروب من تجويف الطهي۔
  • تجويف الطهي
  • الغلاف
  • لوحة التحكم
  • الصحن الدائر

الموجات الدقيقة هي موجات كهرومغناطيسية تشبه الضوء، و لكن طولها الموجي أكبر: فهو يتراوح من 1 مم إلى 1 متر۔ في أفران المايكروويف، يتراوح الطول الموجي حوالي 12 سم۔

يعتمد تأثير تسخين الموجات الدقيقة على خاصية القطب الثنائي الكهربائي لجزيئات الماء، مما يعني أنها مشحونة إيجابياً جزئياً في جانب الهيدروجين و مشحونة سلباً جزئياً في جانب الأكسجين۔ تحاول جزيئات الماء أن تتماشى مع المجال الكهربائي المتغير بشكل دوري لأفران المايكروويف، مما يجعلها تهتز، مما يؤدي إلى زيادة في الطاقة الحركية۔ نتيجة لذلك، تزداد درجة حرارة الطعام الغني بالماء الموجود في فرن المايكروويف۔

يولد المغناطرون الموجات الذدقيقة باستخدام تيار كهربائي، يتم توجيهه إلى تجويف الطهي بواسطة موجه موجي۔ حيث تنتشرها شفرات المروحة۔ تنعكس الأمواج على الجدران المعدنية الداخلية لتجويف الطهي و تدخل الطعام و تسخنه۔

تم تجهيز باب فرن المايكروويف بشبكة واقية تمنع الموجات الدقيقة من الفرار من تجويف الطهي۔ بدون هذه الطبقة الواقية، سوف تسخن أنسجة الجسم الخاصة بنا أثناء الوقوف بالقرب من فرن المايكروويف، مما قد يؤدي إلى حروق۔

بنية فرن المايكروويف

  • المغناطرون - يولد الموجات الدقيقة باستخدام التيار الكهربائي۔
  • المحول - إنه يحول جهد التيار المتردد إلى القيمة اللازمة للمغناطرون۔

بنية المغناطرون

  • الغلاف
  • مغناطيس
  • شبكة تبريد
  • قابس كهرباء

في مصادر الموجات الدقيقة العالية الأداء، مثل أفران المايكروويف أو الرادارات، يكون المغناطرون عادةً مصدر الإشعاع۔
المغناطرون هو أنبوب إلكترون خاص تتدفق فيه الإلكترونات بسرعة عالية من المهبط السالب الشحنة نحو المصعد الموجب الشحنة۔ و مع ذلك، على عكس أنابيب الإلكترون التقليدية، تتبع الإلكترونات مساراً أكثر تعقيداً داخل المغناطرون، و نتيجة لحركتها المتعرجة، يتم إنتاج الموجات الدقيقة الكهرومغناطيسية۔

المهبط و المصعد

  • مهبط - في الحالة المسخنة، تطلق الإلكترونات۔
  • مصعد - يجذب القطب الموجب المتزضع دائرياً الإلكترونات۔
  • مسار الإلكترون - من دون المجال المغناطيسي، ستتحرك الإلكترونات في خط مستقيم۔

يوجد في وسط المغناطرون مهبط ساخن محاط بمصعد موجب الشحنة۔ يطلق المهبط الإلكترونات التي تبدأ بالتدفق للخارج باتجاه المصعد۔
عند وضع مغناطيسات قوية في أعلى و أسفل المغناطرون، يتم إنتاج مجال مغناطيسي، تنشأ فيه قوة لورنتز و يصبح مسار الإلكترونات منحنياً يشبه اللولب، مع حلقات عرضية قبل الوصول إلى القطب الموجب۔

في المغناطرونات العملية، يتأثر مسار الإلكترونات أيضاً بالتجويفات الموجودة داخل المصعد۔ تعمل هذه التجاويف كمذبذبات إلكترونية، أي أنها تجبر الإلكترونات على التذبذب عند تردد معين۔

تحتوي هذه المسارات المعقدة على نقاط ساخنة معينة تتراكم فيها الإلكترونات، و تشكل بنية شبيهة بالأعواد الخديدية الموجودة في عجلات الدراجات تدور عند إيقاع محدد۔ ينتج هذا الحقل الكهربائي الدوار الأمواج الدقيقية۔

قوة لورنتز المغناطيسية

  • خطوط الحث المغناطيسي
  • مغناطيس
  • مسار الإلكترون - من دون التجاويف، سيكون مسار الإلكترونات على شكل دوامة بسبب المغناطيس۔

يمكن حساب حجم قوة لورنتز من الصيغة التالية:

F = q * B * v * sin α

حيث q هي شحنة الجسيم، B هي حجم الحث المغناطيسي، v هي سرعة الجسيم، و α ألفا هي الزاوية بين سرعة الجسيم و خطوط الحث المغناطيسي (الموجهات v و B)۔
لذلك، لا توجد قوة عندما تكون v و B متوازيتان، و تنشأ القوة القصوى عندما يكون v و B عموديتان۔

دور التجاويف – الدارة الرنانة

  • تجويف - يعمل بمثابة مذبذب إلكتروني۔
  • مجال كهربائي - يتغير بشكل دوري في التجاويف۔
  • ضلع - يؤثر شكلها و حجمها على تردد الموجات الدقيقة۔
  • هوائي - تهرب الموجات الدقيقة من المغناطرون من خلالها۔
  • دارة رنانة - تغير المجال الكهربائي بشكل دوري، بتردد معين۔

تعمل التجاويف الموجودة داخل المصعد كدارات رنانة إلكترونية۔ دارة المذبذب هي دارة إلكترونية تتدفق فيها الشحنات ذهاباً و إياباً بتردد معين۔ إنه مشابه للتأرجح لأنه إذا تم دفع التأرجح مرة واحدة، فسوف يتحرك أيضاً ذهاباً و إياباً بتردد معين، دون أي تأثير خارجي إضافي۔

تتكون الدارة الرنانة من مكثف و ملف۔ و مع ذلك، في حالة المغناطرونات، فإن فتحة التجويف هي التي تؤدي دور المكثف و يتم استبدال الملف بمادة التجويف نفسه، حيث يتدفق التيار الكهربائي۔

يتشكل التيار المتذبذب عندما تبدأ الشحنات بالتدفق بسبب تأثير خارجي، على طول جدار التجويف ذو الشكل الدائري في مسار دائري و يولد التيار الكهربائي مجالاً مغناطيسياً۔ تتراكم الشحنات عند فتح التجويف، مما يتسبب في أن يصبح التيار الكهربائي أضعف و بالتالي يضعف المجال المغناطيسي أيضاً۔ و لكن بسبب تغيير المجال المغناطيسي، يحدث الإستقراء الذاتي، حيث يولد مجالاً كهربائياً يمكنه الإستمرار في دفع الإلكترونات في نفس الإتجاه لفترة قصيرة، مما يؤدي في النهاية إلى تراكم شحنات أكثر عند فتح التجويف۔

عندما تكون العملية على وشك التوقف تماماً، تبدأ الشحنات المتراكمة في التدفق مرة أخرى باتجاه الشحنات المعاكسة، أي أن اتجاه التيار يصبح معاكسأً و ستبدأ العملية بالكامل مرة أخرى۔
لذلك، سيتغير التيار الكهربائي بشكل دوري، بتردد محدد حتى ينفد النظام من الطاقة۔ يعتمد تردد المغناطرون على الأبعاد المادية للتجويف، و بالتالي يمكن ضبطه عن طريق تعديل أبعاد التجاويف۔ يؤثر التيار المتذبذب المتدفق في التجاويف على تدفق الإلكترون حول المهبط، مما يولد تياراً نابضاً بدلاً من تدفق ثابت۔ هذه هي الطريقة التي تنتج الموجات الدقيقة۔

الإضافات المتعلقة

أنواع الأمواج

تلعب الأمواج دوراً هاماً في العديد من مجالات حياتنا۔

كيف يعمل الفرن الكهربائي؟

يمكننا التعرف على بنية و آلية عمل الفرن الكهربائي بمساعدة الفيلم التوضيحي۔

المكثف

المكثفات تخزن الطاقة الكهربائية على شكل شحنة كهربائية۔

محركات كهربائية

المحركات الكهربائية موجودة في العديد من مجالات حياتنا اليومية۔ دعونا نتعرف على الأنواع المختلفة۔

مولدات و محركات كهربائية

المولدات تحول الطاقة الميكانيكية إلى طاقة كهربائية بينما المحركات الكهربائية تحول الطاقة الكهربائية إلى طاقة ميكانيكية۔

الجرس الكهربائي

هو عبارة عن أداة تعمل بمساعدة مغناطيس كهربائي۔

محول

المحول هو عبارة عن جهاز يستخدم من أجل تغيير توتر التيار الكهربائي۔

تجربة رادار القمر، زولتان باي

كان العالم المجري أول شخص يكشف أصداء الرادار المنعكسة عن القمر، في عام 1946 م۔

مختبر نيكولا تسلا، شورهام، الولايات المتحدة الأمريكية

كان المهندس المخترع الذي تعامل أساساً مع التكنولوجيا الإلكترونية واحداً من أكثر الشخصيات البارزة خلال الثورة الصناعية الثانية۔

Added to your cart.