Como funciona el magnetrón

Al explicar cómo funciona un magnetrón se comprende cómo se permite el funcionamiento del horno microondas, por ejemplo. Se explica su funcionamiento, partes, utilidad, aplicaciones, etc.

¿Qué es un magnetrón?

El magnetrón es un dispositivo encargado de transformar energía eléctrica en energía electromagnética. Esta energía electromagnética se manifiesta en forma de microondas. El magnetrón transforma el voltaje que le llega en ondas electromagnéticas.

Cómo funciona el magnetron

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¿Cómo funciona un magnetrón?

Si vemos su estructura, vamos a notar que el magnetrón es un tubo con compartimentos, en el cual no hay nada, ni siquiera aire. Este tubo en cada uno de sus costados posee un imán.

El magnetrón recibe la corriente eléctrica mediante un cable conectado a la corriente. Esta corriente es conducida por cada una de las paredes de los compartimentos que hay dentro del tubo. Los imanes generan campos magnéticos.

Estos campos magnéticos le dan una dirección a la corriente. La corriente va a ir en una dirección y en otra, en un instante. Esta variación de la corriente genera lo que llamamos las microondas. Luego una antena es la encargada de captarlas, y enviarlas a donde sea necesario su uso.

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A grandes rasgos el funcionamiento de un magnetrón se divide en cuatro fases:

  1. Producción y aceleración de un haz de electrones.
  2. Una velocidad de modulación para el haz de electrones.
  3. La formación de un espacio de carga de la rueda.
  4. La distribución de la energía para ese campo de CA.

Fases de cómo funciona un magnetrón

Fase 1 – Producción y aceleración de un haz de electrones

Si no existe un campo magnético se va a generar un movimiento uniforme y directo en los electrones que vas desde el cátodo hasta la placa. En caso de que se incremente la intensidad del campo magnético, la curva que se dibujará con los electrones va a ser más pronunciando.

En el momento en que se logra un valor del campo crítico, los electrones se van a desviar lejos de la placa y la intensidad en la placa caerá. Si la intensidad del campo aumenta más, las caídas en la corriente de la placa llegarán a cero o un valor cercano.

Fase 2 – Velocidad de modulación del haz de electrones

El producto del campo CA y CC es el campo eléctrico que se presenta en el oscilador magnetrón. Sobre el campo de CC, el mismo se va a extender radialmente por los segmentos adyacentes que van del ánodo al cátodo. Sobre los campos de corriente alterna, estos se extenderán entre los segmentos adyacentes, los cuales se van a mostrar en un instante de magnitud máxima con una alternancia para sus oscilaciones de radio frecuencia que son generadas en las cavidades.

En cuanto a los electrones, se moverán hacia los segmentos del ánodo que está cargado positivamente y se van a acelerar. Con esto logran más velocidad tangencial. Por otra parte, los electrones se moverán hasta los segmentos con una carga negativa que va a hacer que se reduzca su velocidad. El resultado consistirá en una velocidad tangencial menor.

Fase 3 – Formación de un espacio de carga de la rueda

Por la propia acción de acumulación de electrones que van a retornar al cátodo, en simultáneo que otros se moverán hacia el ánodo, se conformará un patrón semejante a los radios en una rueda que será un movimiento semejante al espacio de carga de la rueda.

Sobre la rueda de carga espacial, va a girar alrededor de su cátodo con una velocidad angular de dos polos por ciclo en el campo de corriente alterna. Respecto a la relación de esta fase del magnetrón, es que permite una concentración de electrones durante la cual se va liberando energía permanentemente para que se mantengan las oscilaciones de radiofrecuencia.

Fase 4 – Distribuir la energía para el campo de CA

Se debe tener presente que un electrón en movimiento ante un campo E es acelerado por el campo y que va a tomar la energía de ese campo. Así mismo, si se prescinde de la energía que tiene un electrón en un campo y el movimiento se hace más lento en una misma dirección que el campo, es decir de positivo a negativo.

Con las anteriores condiciones, el electrón pasará la energía de cada cavidad según transcurra el tiempo para arribar al ánodo al gastarse su energía. Por ende, el electrón terminará por ayudar a que las oscilaciones se mantengan, pues se toma la energía del campo de CC y siempre se ha dado hacia el campo de corriente alterna.

¿Para qué sirve un magnetrón?

El magnetrón transforma la energía eléctrica en energía electromagnética en forma de microonda. Por esta razón se le utilizó principalmente en radares para su alimentación y en mayor medida en los hornos microondas en los que se calientan los alimentos con regularidad en los hogares.

Aplicaciones de un magnetrón

El magnetrón fue creado con el fin de alimentar los radares, en épocas de guerras. Hoy en día su uso en radares, si bien persiste, disminuyó notablemente.

  • Radar – Compite con el Klistrón, carcinotrón, tubo de ondas progresivas y semiconductores. Por eso ha caído en desuso.
  • Horno microondas – Se suele mencionar que se descubrió esta aplicación del magnetrón casi por casualidad.
  • Medicina física – Con su penetración y absorción de las microondas en tejidos biológicos para promover procesos médicos.

Partes de un magnetrón

A grandes rasgos son 5 partes principales las que posee un magnetrón:

  • Ánodo – Se conoce también con el nombre de placa. Es un cilindro hueco de hierro desde el que se proyectan un par de paletas hacia adentro.
  • Cavidades resonantes – Son unas zonas abiertas con una forma trapezoide entre cada paleta y se utilizan como un circuito sintonizado para determinar la frecuencia de salida del tubo.
  • Filamento – Se conoce como calefactor y se usa como un cátodo en el tubo, el cual se ubica al centro del magnetrón, se sostiene a través de unas puntas blindadas dentro del tubo.
  • Antena – Es un círculo conectado con el ánodo que se va extendiendo por una de las cavidades sintonizadas. Se acopla con la guía de onda hacia la que se va a transmitir el microondas.
  • Campo magnético – Es producido por unos imanes colocados en el exterior del magnetrón. Alrededor, con el objeto del campo magnético se da en paralelo el eje del cátodo o filamento.

Partes de un magnetrón

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