Hoe komt het dat een golfpijp (of golfgeleider) elektromagnetische straling kan transporteren? Wat is het nut van het diëlektricum en de metalen buis van deze golfpijp (of golfgeleider)?
08/05/2008 - Joris (18 jaar)
Context van de vraag:In een microgolfoven zit een magnetron die spanning zal omzetten naar elektromagnetische golven (microgolven) Een golfgeleider zal deze dan transporteren naar de ovenruimte. Hoe komt het dat de microgolven niet door deze golfpijp kunnen dringen, maar wel weerkaatst worden en zo zich voortplanten? Wat heeft het diëlektricum hiermee te maken? Een niet-geleider kan immers geen elektromagnetische straling geleiden... En waarom is de golfgeleider van metaal?
Antwoord
Eerst en vooral moet je begrijpen hoe materialen op elektromagnetische straling reageren. Ruwweg kan je materialen opdelen als geleiders en isolatoren (ook wel dielectrica genoemd). De geleiders beschikken over een groot aantal elektronen die relatief vrij kunnen bewegen binnen de geleider. Bij isolatoren zijn alle elektronen gebonden aan een atoom.
De microgolven uit een microgolfoven bestaan uit een elektrisch ( en een magnetisch) veld dat ongeveer 2 450 000 000 keer per seconde van richting verandert. De elektronen in een geleider zijn lichte en erg bewegelijke deeltjes en gaan zich onder invloed van het elektrische veld verplaatsen tot ze geen resulterende kracht meer ondervinden. Zij moeten dus eveneens 2 450 000 000 keer per seconde van plaats veranderen. De bewegende elektronen genereren dus zelf een elektrisch veld dat het oorspronkelijke veld perfect tegenwerkt: binnen de geleider is het veld nul (kooi van Faraday) en alle elektromagnetische straling wordt gereflecteerd. Dit verklaart onder andere waarom metalen zulke blinkende oppervlakken hebben. Als je een buis maakt van een geleidend materiaal zal de elektromagnetische golf gereflecteerd worden aan de binnenzijde van de buis en is zo verplicht om de vorm van de buis te volgen.
De elektronen bij isolatoren of dielectrica proberen net hetzelfde te doen, maar kunnen maar een klein beetje bewegen doordat ze vrij sterk gebonden zijn aan hun atoom. Het atoom zal onder invloed van het elektrische veld wel een beetje vervormen of roteren, wat via botsingen met naburige atomen zal resulteren in warmteontwikkeling. De frequentie van de microgolven is zodanig gekozen dat ze heel gemakkelijk watermoleculen aan het roteren brengen. Water en het water dat zich in voedsel (dat een dielectricum is) bevindt zal dus heel gemakkelijk deze straling absorberen.
Deze vraag werd beantwoord door:
Prof Walter Lauriks
hoogleraar Wetenschappen
 |
Katholieke Universiteit Leuven |
Meer info
http://www.colorado.edu/physics/2000/micr
Gerelateerde vragen
Stuur dit antwoord naar een vriend Deze pagina afdrukken |
Dit project wordt ondersteund door het actieplan wetenschapsinformatie en innovatie,