تحلیل طیف الکترومغناطیسی: از دکل مخابرات تا مایکروویو خانگی!

سلام به همگی. به یه قسمت دیگه از تحلیل طیف الکترومغناطیسی خوش اومدید. ممکنه تیتر یکم عجیب به نظر بیاد ولی در ادامه بیشتر باهاش آشنا میشید.

خب بریم سراغ توضیحات.

همونطور که از تیتر معلومه ، قراره تو جدول طیف الکترومغناطیسی ، ریز موج هارو بررسی کنیم . از مایکروویو خانگی شروع میکنیم.اول ببینیم مایکرووی که تو آشپزخونه گذاشتید و ناهار و شامتون رو باهاش گرم میکنید چطوری کار میکنه . اساس کار این مایکروویو فرکانس طبیعی آب هست . مولکول های همه اجسام یک فرکانس طبیعی دارن که شامل ارتعاشات کاتوره ای اونهاست.اگرما فرکانسی بسازیم که در محدوده فرکانس طبیعی یک مولکول قطبی باشه میتونه دامنه جنبش و شدت نوسان مولکول های قطبی رو افزایش بده و این نوسان های کوچیک تبئیل به نوسان های بزرگ میشن و همین موجب تولید حرارت میشه.فرکانسی که مایکروویو تولید میکنه منطبق با فرکانس طیبیعی مولکول آب هست . مولکول آب یک مولکول قطبیه که اتم اکسیژن به علت الکترونگاتیو تر بودن الکترون هارو به سمت خودش جذب میکنه و قطب منفی رو ایجاد میکنه و اتم های هیدروژن قطب مثبت رو تشکیل میدن.شکل زیر این موضوع رو بطور واضح نشون میده:

حالا اینکه فهمیدیم آب قطبیه به چه درد ما میخوره؟

مولکول های قطبی وقتی توی میدان الکتریکی قرار میگیرن، تمایل دارن که نسبت به میدان الکتریکی جهت گیری کنن . حالا اگر این میدان بصورت موج باشه ، دائم جهت مولکول های آب عوض میشه و مدام پیوند بینشون شکسته میشه. این شکست و اتصال مجدد ، باعث تشکیل گرما میشه ، آب موجود تو غذا گرم میشه و درنتیجه غذا گرم میشه. فرکانس مایکروویو 2.45 گیگاهرتز هست این فرکانس به این دلیل انتخاب شده چون نزدیک فرکانس طبیعی مولکول های آبه.حالا که با تئوری کارکد دستگاه مایکروویو آشنا شدیم ، بریم سراغ قسمت مکانیکی و الکترونیکی این دستگاه:

به محض باز کردن دستگاه ترانس بزرگی مثل عکس زیر توجه مارو جلب میکنه :

این ترانس ، ترانس های ولتاژ ماکروویو هست که کارش تامین جریان و ولتاژ مورد نیاز مگنترون هست . با مگنترون جلوتر آشنا خواهیم شد.این ترانس های ولتاژ وظیفش دریافت برق شهری (220v ac یا در برخی کشور ها 120v ac) و تبدیل اون به 1800-2800 هست . معمولا رنج ولتاژ بیشترترانس ها روی 2200 باقی میمونه.جالبه بدونید این ترانس برای لیختنبرگ و جوشکاری هم کاربرد داره که در آینده مقاله هایی در موردش خواهم نوشت . حالا چه بلایی سر این 2kv که ترانس تولید کرده میاد؟

این 2kv وارد یک خازن میشه که مسئولیتش جمع کردن برق تو خودش سپس آزاد کردن ولتاژ در زمان به راه افتادن عملکرد ترانس های ولتاژ با همکاری دیوده که بعد از اون مگنترون تامین الکتریکی شده و ماکروفر شروع به گرم کردن می کنه. دیود هم نوعی دیوده های ولتاژه بریم عکسهای دیود و خازن مایکروویو رو ببینیم:

حالا بیاید درباره این دیود بیشتر بدونیم :

این دیود که مدلش CL01-12 هست ، یک دیود های ولتاژ با تحمل ولتاژ 12 کیلوولت و جریان 350 میلی آمپره. دیتاشیت این دیود رو اگر علاقمند هستید میتونید با کلیک روی این متن آنلاین ببینید یا دانلودش کنید.

در نهایت میرسیم به اصل کار، مگنترون . یعنی این همه ترانس و خازن و دیود گذاشتیم تا برسیم به مگنترون! حالا مگنترون چی هست؟

این وسیله ای که توی عکس بالا میبینید ، اسم علمیش مگنترون حفره ای هست. کار این وسیله تولید ریز موج با فرکانس 2.45 گیگاهرتز هست . حالا چطور کار میکنه ؟

اون های ولتاژی که تولید کردیم ، وارد همچین وسیله ای میشه و بخاطر جنس آند و کاتد الکترون ها شروع میکنن به نوسان سازی در حفره های ایجاد رزونانس . طول و شعاع این حفره ها و میزان ولتاژ تعیین میکنه که الکترون ها توی چه فرکانسی رزونانس کنن. در گذشته از یک فن فلزی برای پخش امواج تولید شده توسط مگنترون روی تمام سطح غذا استفاده میکردن اما الان از سینی گردان استفاده میشه .

توی تصویر بالا میتونید یک مگنترون برش خورده رو ببینید. کاتد و آهنربا اینجا قابل مشاهده نیستند . ولی آند به همراه حفره های رزونانسی رو میتونید ببینید.

اینجا هم آهنربا معلوم نیست. اما میتونید کاتد مرکزی ، آند و میله ساطع کننده امواج رو ببینید.

توی تصویر بالا میتونید همه اجزای یک مگنترون رو ببینید.

حالا چرا این امواج باعث آسیب به ما نمیشه؟ دلیلش اثری به نام قفس فاراده ی هست . این امواج کاملا ایزوله شده داخل باکس فلزی دستگاه میمونن و نشت نمیکنن که شما آسیب ببینید.

حالا وقتشه برگردیم سر تیتر. وقتی گفتم از دکل مخابراتی تا مایکروویو خونگی فکر نمیکردید که وجه اشتراک جفتشون ریز موج باشه؟ خب دکل های مخابراتی هم توی رنج فرکانسی 800 مگاهرتز تا 3 گیگاهرتز فعالیت میکنن اما نگران نباشید توان پایین دکل ها و اینکه دقیقا فرکانس 2.45 گیگاهرتز رو تولید نمیکنن باعث میشه که شما نپزید 😂😂.

بهرحال تو این پست با ریزموج ها و مایکروویوآشنا شدید. با تشکر از Mr.robot که این تیتر رو پیشنهاد دادن و لازم به ذکره که مایکروویو رو تو خونه باز نکنید و حتما پیش تعمیرکار ماهر ببرید . خازن مایکروویو اگر شارژ شده باشه باعث آسیب و حتی مرگ میشه. مگنترون مایکروویو رو هم بیرون از باکسش روشن نکنید چون در بهترین حالت باعث آسیب مغزی و در بدترین حالت باعث میشه تا 1 سانتی متری عمق پوستتون شروع به پختن کنه.و در نهایت ما مسئولیتی در برابر آسیب دیدن شما بر اثر تعمیرات یا کنجکاوی نداریم . امیدوارم از این مقاله لذت برده باشید.