Petrovi Lebeděvovi se podařilo vyrobil vlny o délce 3 mm. Dostal se tak do nové oblasti elektromagnetického záření. Zmenšování vlnových délek sebou přineslo nové součástky – magnetron a klystron. Princip magnetronu objevil Hull v roce 1921. Netlumeného kmitání dosáhl Augustin Žáček v roce 1924. Jeho zdokonalení umožnilo použití v radiotechnice. První využití mikrovln se uskutečnilo během 2. světové války ve formě radaru, což sehrálo významnou roli v bitvě o Británii. V roce 1947 si všiml zaměstnanec americké firmy Raytheon Company (výrobce radaru) Percy Lebaron Spencer, že se mu v blízkosti radaru roztavila teplem čokoláda. To ho přimělo k myšlence zkonstruovat mikrovlnnou troubu. První patent se objevil v roce 1952 a první mikrovlnná trouba (zatím dost primitivní) se objevila v roce 1961. Byla velká jako skříň a stála 5 000 dolarů. O rok později byla v New Yorku otevřena první restaurace, kde se podávala jídla připravená v mikrovlnné troubě. Do domácností se mikrovlnné trouby začaly rozšiřovat až v 80tých letech. Největšího uplatnění nalezly mikrovlny v komunikacích (radar, televize, mobilní telefony, satelitní vysílání atd.), dále při ohřevu a zpracování potravin (rozmrazování, pečení, ohřívání) a při sušení různých materiálů (keramika, dřevo, léčiva ap.).


Magnetron mikrovlnné trouby.
Zdroj: commons.wikimedia.org. Under Creative Commons.

Mikrovlny některými materiály (papír, plast, bavlna, sklo, igelitový sáček) bez problémů projdou. Propustnost závisí na materiálu a jeho tloušťce. K výraznějšímu útlumu u propustných materiálů dochází v případě, že jejich tloušťka je větší než ½ vlnové délky. Jinými materiály (kov, voda) jsou mikrovlny pohlcovány a přeměňují se v nich na teplo. Kovy mikrovlny nepropouští, protože mají volně pohyblivé elektrony. U vody je nepropustnost způsobena rozložením náboje v molekule (nenulový dipólový moment). Třetí možností je odraz mikrovln. Na tomto principu je založena funkce radaru. Obdobným způsobem je zamezeno úniku mikrovln z kuchyňských mikrovlnek, které jsou v podstatě plechovými krabicemi. Vzhledem k vlnové délce 12,2 cm nemohou mikrovlny unikat malými otvory, jako je např. mřížka na dvířkách. Dle tohoto principu by nemuselo být síto takto jemné a stačila by oka mnohem větší. Avšak v prostoru uvnitř dochází k odrazům a skládáním vlnění. Oka jsou tudíž mnohem menší, aby bylo i odražené záření naprosto neškodné.

Magnetron je elektronka s válcovou katodou, která je vložena do osy rovněž válcové, ale duté anody. Celá elektronka se nachází mezi póly silného elektromagnetu, jehož siločáry postupují rovnoběžně s osou obou elektrod. Elektrony, které vyletují z katody, jsou přitahovány k anodě a také na ně působí magnetické pole. Jejich dráha se zakřiví tak, že ani na anodu nedoletí a vracejí se obloukem zpět do blízkosti katody. Následkem tohoto pohybu se vytvoří kolem katody mračno elektronů, které se kolem ní otáčí a přestavuje prstencový proud. Spojíme–li elektrody s vhodně naladěným rezonátorem, stačí slabý elektrický impuls, aby se elektrony rozkmitaly v pravidelných oscilacích s velmi vysokou frekvencí.


Princip magnetronu.
Zdroj: Techmania Science Center. Autor: Magda Králová. Under Creative Commons.

Pokud se v mikrovlnném poli vyskytuje materiál s nízkou nebo žádnou absorpční schopností, mikrovlny se nemají kde pohltit, dochází k jejich zpětnému odrazu do magnetronu, což snižuje jeho životnost, případně hrozí jeho zničení. (Proto se nesmí trouba zapínat prázdná). Účinnost magnetronů při přeměně elektrické energie na mikrovlnnou je maximálně 65 – 70 %. Většina ztrát připadá na uvolněné teplo v magnetronu, který se proto musí intensivně chladit.

Autor textu

Autor textu: 

Související vědci

Rezervace a nákup vstupenek

Recepce

Poradíme Vám s objednáním a nákupem vstupenek.