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Die Mikrowelle
Physik GFS
Gliederung:
1.Mikrowellen
2. Mikrowellenherd
2.2Erfinder
2.3 Magnetron
2.3.2 Aufbau
2.3.3 Funktionsweise
3. Wie sorgen Mikrowellen für Erhitzung
4. Versuch
5. Quiz
Mikrowellen
Mikrowellen
- Elektromagnetische Wellen
- Größenordnung der Wellenlänge: zwischen 1m und 1mm
- Größenordnung der Frequenz: von 300MHz bis 300GHz
- Geeigneten Informationsträger für größere Datenmengen über geradlinige Strecken (Satelliten-Nachrichtentechnik,Mobilfunk...)
- Man unterscheidet in:
- Dezimeterwellen (Mikrowellenherd)
- Zentimeterwellen (Radar und Flugüberwachung)
- Millimeter- und Mikrometerwellen (Wolkenradar)
Der Mikrowellenherd
Mikrowellenherd
Percy Spencer
- Gelebt von: 1894 bis 1970
- US-amerikanischer Ingenieur
- Entdeckte Phänomen des Mikrowellenherdes durch Zufall
- Im Jahr 1946 das erste Exemplar eines Mikrowellenherd, genannt Raydarange
- Fast 1,80m hoch und wog 340 kg
Erfinder
Magnetron
- Wurde von Albert Hull erfunden
- Vakuum-Laufzeitröhre zur Erzeugung elektromagnetischer Wellen im Mikrowellenbereich
- Anwendungsgebiete:
- Mikrowellenherd
- Medizintechnik
- Radaranlagen
- ...
Magnetron
Aufbau Magnetron
Aufbau
- Walzenförmigen Glühkathode im Zentrum der Vakuumröhre.
- Massiver, zylinderförmiger Anodenblock aus Kupfer (umschließt Kathode)
- Magnetfeld
- Resonanzhohlräume
- Antenne zur Auskopplung der Mikrowellen
Funktionsweise Magnetron
Funktionsweise
- Negative Glühkathode wird erhitzt sodass Elektronen entweichen (Glühemmesion)
- Elektronen werden zu positiv geladenen Außenwand beschleunigt. (Anode)
- Negative Ladung verschiebt Elektronen in Hohlräumen
- Es entsteht Schwingkreis
- Mit Hilfe einer Metallschleife und Antenne werden Schwingungen extrahiert und in Em wellen umgewandelt.
- Magnetfeldlinienien mit allen Hohlräumen verbunden deshalb Antenne hängt nur an einem Hohlraum (Gegenseitige Kopplung)
Wie sorgen Mikrowellen für Erhitzung
Wie sorgen Mikrowellen für Erhitzung
- Wassermolekül verhält sich wie ein Dipol da Wasserstoff und Sauerstoffatome geladen sind
- Wenn elektrisches Feld auf Wassermolekül einwirkt fängt es an sich zu drehen.(Drehmoment am dipol entsteht)
- Oszilierende Drehbewegungen bewirkt Reibung der Moleküle und somit Wärme
- Man versucht stehende Wellen zu erschaffen
- Manche Punkte der stehende Welle eine hohe und manche eine niedrige Intensität. (kalte und warme Stellen)
Versuch
Berechne mit Hilfe einer Mikrowelle und einem Stück Schockolade die Lichtgeschwindigkeit
Aufbau:
Der Drehteller wird aus dem Mikrowellenherd entfernt. Schokolade wird in die Mikrowelle gelegt und für ein paar Minuten erhitzt.
Lichtgeschwindigkeit= Wellenlänge * Frequenz
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