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Pró-Reitoria de Graduação

Curso de Física

Trabalho de Conclusão de Curso

MAGNETRON: DO RADAR AO FORNO DE MICRO-ONDAS

Autor: Karla Susane Borges dos Santos

Orientador: Dr. Sérgio Luiz Garavelli

Co-orientador: Dr. Armando M. Maroja

Brasília - DF

2011

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Magnetron: Do Radar ao forno de micro-ondas

(Magnetron: From radar to the microwave)

Karla S. B. Santos1, Armando M. Maroja2, Sérgio L. Garavelli1

1(Curso de Física - Universidade Católica de Brasília) 2( Departamento de Física – Universidade de Brasília – co-orientador)

1(Curso de Física - Universidade Católica de Brasília - orientador)

A solução de um problema apresentado num livro didático motivou o

aprofundamento do estudo sobre o funcionamento de um magnetron, que é o gerador

das micro-ondas de um forno. Neste trabalho são apresentados os princípios físicos

de funcionamento de um magnetron e também os princípios de funcionamento de um

forno de micro-ondas. Através da análise e medidas das dimensões dos componentes

de um magnetron retirado de um forno real é estimada a freqüência de operação de

um forno.

Palavras-chave: Magnetron, forno de micro-ondas.

The solution of a problem presented in a textbook motivated a deeper study on

the operation of a magnetron, which is the generator of a microwave oven. This paper

presents the physical principles of operation of a magnetron and also the principles of

operation of a microwave oven. Through the analysis and measurements of the

dimensions of the components of an oven magnetron taken from a real is estimated the

frequency of operation of a furnace.

Keywords: Magnetron, microwave oven.

1. Introdução

Magnetron

O magnetron é uma válvula que gera micro-ondas, que são ondas

eletromagnéticas, com comprimentos de onda de 1 mm a 1 m. As micro-ondas

estão no espectro eletromagnético entre as ondas de rádio e infravermelho.

Corresponde à freqüências de 300 MHz até 300 GHz.

O primeiro Magnetron, que tornou possível o radar de micro-ondas foi na

Segunda Guerra Mundial e continha oito cavidades ressonantes (PURCELL,

1973).

O radar (detecção e localização por rádio) foi o primeiro aparelho

tecnológico prático para a utilização da radiação na faixa das micro-ondas. O

radar foi desenvolvido para a Segunda Guerra Mundial, com o objetivo da

navegação aérea e da localização de aeronaves inimigas da época. A

freqüência designada dos radares está entre 5 GHz e 6 GHz (CARVALHO,

2005).

3

O forno de micro-ondas foi desenvolvido durante a Segunda Guerra

Mundial quando alguns pesquisadores americanos que trabalhavam com a

construção de radares, perceberam que as micro-ondas também eram capazes

de aquecer e cozinhar os alimentos colocados próximos à fonte de emissão de

radiação. Essa descoberta proporcionou a construção de fornos experimentais,

que na época eram grandes e muito caros. Esses foram a base para o

desenvolvimento dos fornos domésticos atuais (CARVALHO, 2005).

O estudo dos radares proporcionou esclarecimentos sobre as micro-

ondas, embora tenha sido desenvolvida essa tecnologia para a transmissão de

informações, a partir de 1940 o estudo desenvolvido, utilizando as micro-ondas,

gerou aplicações que estão presentes atualmente na sociedade. Como por

exemplo, no radar, no forno de micro-ondas, nas telecomunicações, na

medicina, na indústria e várias outras (CARVALHO, 2005).

A freqüência mais utilizada é a de 2,45 GHz encontrada em fornos

domésticos, no entanto os fornos industriais operam com freqüências, de 13,56

MHz, 896 MHz e 24,12 MHz (CARVALHO, 2005).

2. A física do Magnetron

Um circuito elétrico formado por uma bateria , uma bobina L e um

capacitor C forma um circuito oscilante. Devido a processos sucessivos de

carga e descarga do capacitor é possível produzir a variação do campo

elétrico. Quando o capacitor está carregado existe um campo elétrico entre

suas placas condutoras; na descarga do capacitor acontece uma diminuição da

sua intensidade e logo aparece um campo magnético induzido e a corrente que

percorre a bobina, esse campo magnético é crescente. Quando o capacitor fica

descarregado, o campo elétrico fica nulo e o campo magnético que apareceu

chega ao seu valor máximo. As sucessivas cargas e descargas do capacitor

junto com os campos elétricos e magnéticos oscilantes que se reconstroem

várias vezes, formam as ondas eletromagnéticas.

Foi James Clark Maxwell um físico e matemático britânico, que afirmou

que cargas elétricas oscilantes ou aceleradas geram ondas eletromagnéticas

capazes de transportar energia (MAI, et. al., 2008).

As freqüências das ondas eletromagnéticas dependem das propriedades

do capacitor e da bobina. O tempo para que aconteça a carga e a descarga do

4

capacitor é diretamente proporcional à sua capacitância. E a energia

armazenada na bobina depende da indutância.

Figura 01 – Modelo de oscilador elétrico (MAI, et. al., 2008).

A Figura 01 (a) mostra um circuito oscilante formado por um capacitor de

placas paralelas, uma bobina e uma fonte (pilha). Mostrando que quando o

capacitor está totalmente carregado, o campo elétrico é máximo. E o campo

magnético na bobina é nulo. A figura (b) mostra que quando o capacitor

começa a descarregar surge uma corrente elétrica, o campo elétrico começa a

decrescer e o campo magnético na bobina começa a crescer. Na Figura 1 (c)

está representado quando o capacitor está totalmente descarregado, o campo

elétrico é nulo e o campo magnético na bobina é máximo (MAI, et. al., 2008).

Osciladores eletrônicos são utilizados para emitir ondas. Um oscilador

LC é formado por um indutor e um capacitor em paralelo. Seu funcionamento é

baseado na transformação de energia elétrica armazenada entre as placas do

capacitor em energia magnética da bobina. O sistema é análogo a um oscilador

massa-mola (HALLIDAY, 1984).

A característica deste tipo de circuito, conhecido como circuito LC, L

indutor e C capacitor, possui uma velocidade que flui e volta à corrente, desde

o capacitor até o indutor, e disso se produz uma frequência (f), chamada de

frequência de ressonância:

LC2

1f

(1)

f

é medido em Hertz, C em Farad e L em Henry.

5

Ressonância elétrica

Ressonância elétrica acontece em circuitos que possuem tanto

capacitores quanto indutores. Sistemas ressonantes podem ser usados para

gerar vibrações de uma freqüência determinada, ou para obter frequências

específicas de uma vibração.

A aplicação mais evidente é na área das telecomunicações, em que as

ondas eletromagnéticas atuam como intermediárias na transmissão das

informações do transmissor até o receptor, formando o que se chama de sinal.

O Magnetron é interessante por que possui uma caixa de ressonância

análoga com as caixas de ressonância acústica presentes em instrumentos

musicais. São formadas de cavidades ressonantes. Essas cavidades

funcionam como circuitos ressonantes com baixa perda em sua frequência de

oscilação. As cavidades ressonantes de micro-ondas podem ser representadas

por um circuito LC. Para uma cavidade de micro-ondas, a energia elétrica

armazenada é igual à energia magnética armazenada na ressonância de um

circuito LC.

O fenômeno de ressonância acústica está presente nos instrumentos

musicais, o ar contido na cavidade de uma caixa de ressonância acústica

possui uma variedade de frequências de ressonância associadas aos modos

normais de vibração, constituído por uma cavidade acústica ressonante. O som

que se origina das cordas vibrantes de um instrumento musical é influenciado

pela “caixa acústica” do instrumento. Caixa de ressonância acústica

equivalente à cavidade de ressonância elétrica do magnetron do forno de

micro-ondas. (DONOSO, 2008)

Figura 02 - Caixa de ressonância acústica

Poderá ser utilizada a freqüência angular própria das oscilações não

amortecidas de um sistema massa-mola em analogia com a frequência própria

do circuito LC obtendo-se então:

6

m

kv2 LC

1v2

LC

1 (2)

unidades de medidas: ω = radianos por segundo, L = Henry, C = Farad.

A geração de micro-ondas é comum em dispositivos de filamento

aquecido, por que eles emitem elétrons que ao serem acelerados por um

campo elétrico tem a sua direção modificada por campos magnéticos

(CARVALHO, 2005).

De acordo com as dimensões da cavidade onde os elétrons se

propagam é obtido um circuito oscilante. Um dispositivo de filamento é o

magnetron, capaz de gerar micro-ondas (CARVALHO, 2005).

Dentro do magnetron, no seu centro existe um tubo chamado catodo

responsável por emitir elétrons acelerados, o catodo tem uma ligação com dois

filamentos que também se ligam externamente com dois terminais do

magnetron. Os elétrons acelerados são desviados por causa do campo

magnético de dois imãs permanentes e alcançam o anodo que é uma placa

contendo diversas cavidades. Cada cavidade do anodo corresponde a uma

bobina e um capacitor numa frequência de 2.450MHz (CARVALHO, 2005).

Em cada cavidade aparece um campo elétrico devido ao acúmulo de

elétrons, igual à presença de um capacitor. Os elétrons circulando em torno

das cavidades são equivalentes a um indutor. Esse dispositivo é um circuito LC

que pode ser ajustado para ser um circuito ressonante com freqüência definida.

Logo o Magnetron é análogo a um circuito LC (CARVALHO, 2005).

Figura 03 - Explicação sobre o processo fundamental de funcionamento do magnetron.

7

3. Principio de funcionamento do Magnetron

É chamado Magnetron a válvula que produz micro-ondas na faixa de

frequência de 2.450MHz. O princípio de funcionamento do magnetron é

fundamentado no efeito de circuitos ressonantes. O circuito ressonante é capaz

de gerar ondas e é formado pela junção de uma bobina e um capacitor em

paralelo (MAI, et. al., 2008).

A Bobina é um transformador ressonante capaz de gerar uma tensão

elétrica. Quando há passagem de corrente elétrica pela bobina, um campo

magnético é gerado em torno da bobina. Se caso ocorrer o desligamento da

fonte de alimentação da bobina, que gera a corrente elétrica, esse campo

magnético diminuirá, gerando uma tensão na bobina, que manterá por um

determinado tempo a corrente ainda fluindo no mesmo sentido, preservando a

energia armazenada no circuito. Essa preservação da energia, como um

armazenamento é chamada de Indutância (MAI, et. al., 2008).

Já o capacitor, que é constituído por duas placas condutoras metálicas

separadas por algum tipo de material isolante, ocorre o armazenamento de

energia elétrica. Quando ligamos a uma fonte de alimentação, uma placa se

carregará positivamente e outra negativamente. Existirá corrente no circuito

somente durante a carga e descarga do capacitor (MAI, et. al., 2008).

Quando ligamos um conjunto bobina e capacitor em paralelo, partindo

do momento em que o capacitor está totalmente carregado, ou seja, campo

elétrico é máximo e a corrente é nula. Nesse instante os elétrons da placa

negativa do capacitor começam a fluir pela bonina para chegarem à placa

positiva do capacitor, surge uma corrente elétrica na bobina que é máxima

quando o capacitor estiver descarregado. A energia armazenada pela bobina é

em forma de energia magnética isso acontece até que as cargas do capacitor

comecem a aproximar de zero (MAI, et. al., 2008).

Como o capacitor não pode fornecer elétrons para sempre, esse fluxo de

elétrons entre placas começa a cair e conseqüentemente a corrente começa a

cair, diminuindo o campo magnético produzido na bobina. A corrente vai

diminuindo de acordo com o tempo, causando redução do campo magnético,

iniciando um fluxo de elétrons para carregar o capacitor com a polaridade

oposta à de inicio. Quando o capacitor é então carregado totalmente, a placa

negativa se transforma em positiva e a corrente nula (MAI, et. al., 2008).

8

Novamente o capacitor recebe carga através da bobina forçando uma

corrente no sentido contrário ao anteriormente descrito. O campo magnético da

bobina aumenta novamente, com sentido oposto. De acordo com que

mudamos o sentido da corrente mudamos também o sentido do campo

magnético. Então cada vez que o sentido da corrente se inverte, enquanto a

intensidade do campo magnético da bobina diminui gradativamente mantendo

o tempo suficiente até o capacitor recarregar. O ciclo é repetitivo e produz uma

corrente alternada no circuito. A carga e a descarga de um capacitor e de uma

bobina geram oscilações eletromagnéticas. Que são as ondas

eletromagnéticas que emitem radiação (MAI, et. al., 2008).

O forno de micro-ondas é formado pelos componentes básicos: Porta,

painel de controle, prato giratório de vidro, suporte metálico para prato giratório,

lâmpada, dispositivo de segurança, travas de segurança, puxador e cabo de

força.

Figura 04 - Componentes básicos do forno (ELETROLUX, 2008).

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Figura 05- Foto do forno de micro-ondas para pesquisa.

Figura 06 - Os principais componentes de um forno de micro-ondas.

Os principais componentes de um forno de micro-ondas: Magnetron, um

guia de ondas, fonte de alta tensão, transformador e um retificador, e cavidade

ou câmara de cozimento (CARVALHO, 2005).

O cozimento por micro-ondas acontece por que as micro-ondas nessa

faixa de freqüência usada nos fornos são fracamente absorvidas pelas

moléculas de água, gorduras e açúcares presentes nos alimentos. Essas

moléculas polares (que possuem pólos nos seus extremos, um positivo e outro

negativo) alinham-se com o campo elétrico da radiação e como esse campo

elétrico muda de direção de acordo com a freqüência da radiação, as

moléculas tentam acompanhar essa mudança e puxam as moléculas vizinhas.

Mas devido certa resistência da substância algumas moléculas vizinhas se

opõem ao alinhamento devido. Que gera um aquecimento do meio, ela oscila e

a radiação de micro-ondas é transformada em calor no interior do alimento

(CARVALHO, 2005).

10

A constante dielétrica da substância influencia na absorção das micro-

ondas. Ela está associada ao tempo de relaxação e o grau de polarização das

moléculas. A relaxação é o resultado dos dipolos elétricos quando submetidos

ás variações do campo elétrico que recebem (CARVALHO, 2005).

A frequência de radiação do forno de micro-ondas não é igual à

freqüência de oscilação das moléculas de água. Por que se fosse a mesma

freqüência ela seria totalmente absorvida nas primeiras camadas dos alimentos

e a parte interna não seria penetrada. A freqüência escolhida é um meio-terno

para que ocorra a penetração tanto nas primeiras camadas do alimento como

no seu interior (CARVALHO, 2005).

O campo eletromagnético alternado gerado leva a rotação e agitação

necessária que provoca colisão de moléculas polares e íons no interior dos

alimentos. Estes atritos moleculares provocados pelas colisões, que geram

calor e levam ao aumento de temperatura. Os dois mecanismos de explicação

sobre o aquecimento são a interação dipolar elétrica e iônica (FEHD, 2005).

A interação dipolar acontece quando: A molécula é um "dipolo". Parecido

com a ação do ímã, esses "dipolos" irão orientar-se quando sujeitos a campos

eletromagnéticos. As interações iônicas, compostos iônicos, sais dissolvidos na

comida também pode ser acelerado pelo campo eletromagnético e colidir com

outras moléculas para produzir calor. (FEHD, 2005).

A composição de um alimento irá influenciar a forma de como ele será

aquecido no forno micro-ondas. Alimentos com muita água serão aquecidos

mais rapidamente por causa da interação dipolar mais eficiente com a água.

(FEHD, 2005).

4. Objetivo Específico

Estimar a freqüência de ressonância de um forno de micro-ondas.

5. Materiais e métodos.

Através da solução do exercício 8.10 do livro Curso de Física de

Berkeley, foi possível obter uma equação para calcular aproximadamente e

estimar o valor da freqüência de um magnetron real (PURCELL, v.2, p. 401,

1973).

11

Foi feita a desmontagem de um forno de micro-ondas, os componentes

foram identificados. O magnetron foi cortado de forma que suas dimensões

pudessem ser medidas para possibilitar o cálculo da freqüência de

ressonância.

6. Resultados

A solução de um exercício foi motivação da pesquisa sobre a válvula

magnetron. Através do exercício, obter uma fórmula para calcular

aproximadamente o valor da freqüência de ressonância de um magnetron real.

Partindo do exercício:

7.7 Calcule a auto-indutância de um solenóide cilíndrico de 10 cm de diâmetro

e 2m de comprimento. Ele tem um enrolamento de uma única camada

contendo um total de 1200 voltas (PURCELL, 1973).

lAnL 2

0 (3)

INL m

, N é o número de espiras, m é o fluxo magnético e I é a corrente.

Para um solenóide como no caso estudado faremos as seguintes

equivalências. Nesta expressão n=N/L é a densidade de espiras por unidade

de comprimento l e o fluxo magnético é ABm onde B é o campo

magnético no interior do solenóide, A é a área da seção reta do solenóide.

ABm (4)

InB 0

(5)

onde 0 é a constante de permeabilidade do espaço livre e tem valor de

mT /104 7

0

. Chegamos a conclusão que:

INL m

I

)AnI()ln( 0 lAn2

0

Então substituindo os valores do exercício nessa fórmula. (HALLIDAY, et. al.,

1984),. O solenóide cilíndrico de diâmetro igual a d = 10 cm, N = 1200 voltas, l

= 2 m. Fazendo as transformações necessárias.

Como 2

Diâmetro)raio(r ; m105r 2

12

A área é 2rA que será 23m1085,7

metro/voltas 6002

1200

l

Nn

m

H1011,71086,7()2()600()104(L 3327

Exercício motivador da pesquisa sobre o Magnetron.

Figura 07 - Figura do exercício.

Resolução: Para escrever uma fórmula para o condutor cilíndrico de

extremos abertos, foi necessário partir do conjunto da figura (b) e deduzir que

se tratava de um indutor e um capacitor de placas paralelas.

O comportamento de um circuito LC é semelhante ao de um sistema massa-

mola, logo fizemos as equivalências de que:

Q corresponde a x,

I corresponde a v,

C corresponde a k/1

L corresponde a m.

lAnL 2

0

13

Se dl

dQI e

dt

dxv Aplicando a lei das malhas de Kirchhoff ao circuito,

temos:

0

C

Q

dt

dIL

(6)

Substituindo a corrente I por dt

dQ temos:

0

C

Q

dt

QdL

2

2

(7)

É semelhante que à equação de movimento massa-mola:

0kxdt

xdm

2

2

Dividindo todos os termos da equação (10) por L, temos:

LC

1

dt

Qd2

2

Que é análoga a:

xxm

k

dt

xd 2

2

2

(8)

m

k2 onde m

k que é a freqüência angular.

Fazendo LC

12 temos:

LC

1 (9)

d

AC

0

(10)

Então no capacitor de placas paralelas temos

m

pF85,8

m

F1085,8 12

0 que é o valor da permissividade do vácuo. A letra

“A” representa a área, “d” é a distância entre as placas. A capacitância de um

capacitor é

V

QC

(11)

m

pF85,8

m

F1085,8 12

0

14

Uma placa do capacitor vai ter +Q e a outra -Q. Para atraírem-se

mutuamente. Cada placa contribui para um campo elétrico entre as placas que

é 0

E

Onde

A

Q como o campo E é uniforme entre as placas, a V

diferença de potencial é igual ao produto do campo pela distância d entre as

placas. (TIPLER, 2000)

00

d

A

QddEV

(12)

d

A

V

QC 0

(13)

Como o exercício é bem claro ao dizer que a freqüência de ressonância é

independe do comprimento b fazemos as substituições:

AlnL 2

0 (3)

Para a equação acima n (N/l) é a densidade de espiras, N é o número de

espiras e l é o comprimento das espiras. Para o problema é apenas 1 unidade

de espira e l é igual ao comprimento b.

Al)l

1(L 2

0

b

AL 0

b

)r(L

2

0

s

Wb

d

AC 00

s

Wb

b

)r(

1

CL

1

0

2

0

O problema fala que o raio = a então obtemos a equação

s

aW

1

2

00

(14)

E as medidas de s e W foram conseguidas medindo a figura (c) com um

paquímetro. Como diz o exercício a=s/2.

15

Figura 08- Largura W Figura 09- Distância entre placas s

Medidas: s = 1,8 mm = 0,0018m W = 3,5 mm = 0,0035 m

s

rad10348,1

)0018,0(

)0018,05,0()0035,0()1085,8()()104(

1 11

2127

Freqüência é MHz450.21GHz454,21Hz10145,2LC2

1f 10

Para a pesquisa experimental foi preciso encontrar a peça fundamental

da pesquisa, o magnetron, e foi necessário desmontar um forno de micro-

ondas. O forno disponibilizado foi um modelo: MS - 74MLA marca: LG

Multiondas freqüência: 2.450 MHz potência: 1.050W e rede de alimentação de:

220 v. Dimensões Gerais do Produto (L x A x P) (mm): 485x280x350; -

Dimensões Gerais da Cavidade (L x A x P) (mm): 308x196x316; - Capacidade:

19 litros; - Peso líquido: 12.0kg. (LG, et al, MS - 74LA)

Ao desmontar o forno de micro-ondas encontramos o magnetron e foi

possível desmontá-lo também para que fizéssemos o estudo da cavidade

ressonante, fazer os devidos cortes a cavidade para medidas necessárias ao

cálculo da freqüência de ressonância produzida e assim explicar a geração de

micro-ondas em um modelo real.

Usamos aqui uma metodologia experimental, foi feito anotações e

medidas de dados como: diâmetro da cavidade, altura e largura das placas

condutoras, medida entre placas e base das placas.

Foi fotografado o eletrodoméstico estudado, a válvula magnetron e seus

componentes. Utilizou-se o manual do próprio forno de micro-ondas para

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nomes e medidas padrões de fábrica para as peças, a desmontagem foi toda

auxiliada pelos técnicos do laboratório.

Figura 10 - Foto do forno de micro-ondas aberto.

Figura 11 - Marca e modelo do magnetron estudado.

Magnetron LG e Modelo2M213. Através da desmontagem do forno foi

possível mostrar as principais características do magnetron real.

Figura 12 - Magnetron montado Figura 13- Análoga ao magnetron real (PHILCO, 2008)

Essa é a estrutura do magnetron para gerar a freqüência de 2,45GHz.

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Figura 14 - A cavidade de ressonância foi Figura 15 - Cavidade inteira.

cortada perpendicularmente.

Mas chegamos enfim na cavidade ressonante, foi feito um corte

perpendicular e descoberto que a cavidade era formada por aletas que juntas

formavam cavidades pequenas e formato aproximado de um quadrado. A

fórmula utilizada teve de ser adaptada para a área de um quadrado. As

medidas essenciais da cavidade foram de acordo com a fórmula deduzida para

o cálculo: ela apresenta diâmetro de 40 mm. Aletas de 9,55 mm de altura e

12,80 mm de largura. A partir dessas medidas pôde ser calculada a freqüência

de oscilação das micro-ondas do magnetron real.

Essa cavidade de ressonância é composta por um ânodo, um catodo e

dois imãs fixos. O ânodo é a peça metálica que é feita com ferro ou cobre,

possui um número par de aletas formando suas cavidades. O cátodo localizado

no centro da cavidade é responsável por emitir elétrons. A antena sempre fica

ligada a uma aleta do anodo e é responsável por conduzir as micro-ondas para

a parte externa do magnetron.

A parede da cavidade ressonante funciona como uma série de bobinas e

as aletas funcionam como uma série de capacitores. Quando circula uma

corrente elétrica nesse conjunto, geram campos magnéticos e campos elétricos

variáveis nos espaços que ficam entre as aletas. Esse funcionamento é um

circuito ressonante com valores de indutância e capacitância pequenos, mas

que emitem oscilações com alta freqüência, ou seja, emite micro-ondas numa

freqüência de 2,45GHz. A antena recebe e irradia essa energia para a câmara

de cozimento através do guia de ondas. O guia de ondas é um tubo metálico

capaz de refletir e direcionar as micro-ondas.

18

Figura 16 - A cavidade com corte transversal. Figura 17 - Analogia as aletas reais.

7. Discussão

Utilizando a mesma questão para o cálculo experimental do magnetron

real. Foi verificado que a cavidade de ressonância é diferente da cavidade do

exercício anterior. E que a indutância e a capacitância dependem da geometria

do objeto. E que por isso os resultados serão diferentes.

Com as seguintes medidas, feitas com o paquímetro:

Figura 18 - Cavidade reta. Figura 19 - Diâmetro da cavidade ressonante.

Figura 20 - Altura das aletas da cavidade Figura 21 - Base da cavidade

19

Figura 22 - Distância entre placas Figura 23 - Largura da placa

Figura 24 - Parte para subtração de valores

Obtemos: diâmetro de 40 mm, aletas de 9,55 mm de altura e 12,80 mm de

largura. Distância entre placas de 4,75 mm. Base da cavidade é 8,80 mm. A

equação para a velocidade das oscilações eletromagnéticas independe do

comprimento l da bobina, logo ao substituirmos na fórmula, ele será anulado.

AlnL 2

0 (3)

Al)

l

1(L 2

0

l

AL 0

s

Wl

d

AC 00

s

Wl

l

A

1

CL

1

00

Por isso a fórmula resultante é:

s

WA

1

00

(15)

20

Temos o valor de ATm /104 7

0

, temos o valor de

mF /1085,8 12

0

e para o cálculo da área utilizaremos os valores medidos. A

área é aproximadamente um quadrado logo base vezes altura é a área

desejada.

rad/s 102 10

GHz183,3Hz862.098.183.32

F

A freqüência do magnetron real foi maior que a freqüência fixada nos

manuais dos fornos de micro-ondas. A freqüência fixada é de: 2,45 GHz. Mas é

aceitável a ordem de 2 a 3 GHz, por se tratar de um experimento, existirem

medidas aproximadas e provavelmente um percentual de erro aceitável.É

diferente do resultado do exercício do livro também por que a cavidade é

circular e do magnetron real é aproximadamente um quadrado. A geometria da

cavidade ressonante influência na freqüência emitida.

Aqui também vamos comentar as características observadas dos

principais componentes do forno de micro-ondas: Fonte de alta tensão,

transformador e um retificador, magnetron, um guia de ondas, e uma cavidade

ou câmara de cozimento.

A fonte de alta tensão é fornecida pela rede elétrica da residência;

O transformador e o retificador são para obter a alta tensão contínua

para o funcionamento da fonte de micro-ondas;

O magnetron, que produzirá um feixe intenso de micro-ondas de

freqüência definida;

Um guia de ondas, que transportará as micro-ondas até a câmara de

cozimento;

A cavidade ou a câmara de cozimento é onde as micro-ondas serão

absorvidas pelos alimentos a serem cozidos (CARVALHO, 2005).

8. Considerações finais

A finalidade do magnetron é similar a de um oscilador elétrico e um

circuito ressonante LC. Ele foi construído para gerar micro-ondas. Freqüência

21

determinada, controlada pelo formato da cavidade ressonante. O magnetron é

o princípio fundamental de um forno de micro-ondas.

O magnetron real estudado nessa pesquisa não possui cavidades

ressonantes circulares e sim aproximadamente o formato de um quadrado.

Que foi uma surpresa para nós, ao abrirmos o magnetron e fazer o corte

perpendicular ao objeto, ver que as cavidades não eram circulares e mesmo

assim funcionava muito bem com essa determinada geometria,

experimentalmente o valor foi diferente do fixado nos manuais de micro-ondas,

mas foi aproximadamente.

A proposta do exercício confrontou a teoria com a experimentação. A

teoria criou muita expectativa em dar tudo certo, valores exatos devido a

resolução do exercício de motivação. A experimentação foi mais concreta,

possibilitando abrir uma explicação sobre o funcionamento da válvula, entender

várias coisas que estavam relacionadas.

O foco principal era uma pesquisa experimental e teórica que pudesse

nos explicar o funcionamento dessa válvula, as explicações foram alcançadas,

obtivemos um trabalho com um resultado satisfatório.

9. Agradecimentos

Deus,

“Obrigado Deus, por ter permitido que eu chegasse nesse momento tão

sublime da minha vida. Por ter sido a luz que me clareou os momentos de

escuridão e me protegeu para que nenhum mau me acontecesse até hoje.

Obrigada Deus.”

Prece de Agradecimento

10. REFERÊNCIAS

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