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1. Entdecker der Mikrowellen Heinrich Hertz (dt. Physiker) gilt als Entdecker elektromagnetischer Wellen 1886: Erzeugung erster Mikrowellen, sechs Jahre nach Entdeckung der Radiowellen > Entstehung beider durch Schwingungen von Elektronen in Metallen ● Heute: Verwendung für Mikrowellenherd, Mikrowellentherapie 2. Fakten Mikrowellen ● ● 3. Voraussetzungen für die Entstehung von Mikrowellen Elektromagnetische Schwingungen ● Hertz'sche & elektromagnetische Wellen ,,Zentimeterwellen" Frequenzbereich (Frequenz f in Hz): 2,45 GHz (=2450 000 000 Hz) Wellenlänge A in m: 0,12m Anwendung: Mikrowellen-herd, Mikrowellentherapie, Härtung von Kunststoffen, Sprengung wasserhaltiger Gesteine Mikrowellen 4. Eigenschaften & Anwendung Ausbreitung als elektromagnetische bzw. Hertz'sche Welle Geradlinige Ausbreitung in Stoffen & Vakuum Sofern nicht durch Hindernisse gehindert ● Beugung & Interferenz Brechung 4.1 Eigenschaften der Mikrowellen - Überblick Reflexion Entstehung hochfrequenter Schwingungen (in Klystron/Magnetron: siehe Folie 11) Abstrahlung hochfrequenter Schwingungen im Raum Bedingung zur Ausbreitung hochfrequenter Wellen im Raum Ausbreitung mit Lichtgeschwindigkeit c in Luft & Vakuum (c=299792 km/s) Für Ausbreitungsgeschwindigkeit gilt: c=>*f A... Wellenlänge Brechungsgesetz gilt z.B. an Prismen Beugung & Interferenz Luft Sender leitende Schicht Isolator Doppelspalt (Mikrowellen- sender) α'=α Reflexionsgesetz . Strahlungstyp Wellenlänge (m) sin a sinB = Brechungsgesetz Wellen werden gebeugt und können sich überlagern (interferieren) • Abhängig von jeweiliger Bedingung: wo Verstärkung & Abschwächung auftreten Größenordnung der Wellenlänge Frequenz (Hz) Radiowellen Mikrowellen 10³ 10-² Gebäude Menschen Schmetterling Nadel: 104 T 108 Infra 10 f... Frequenz 10¹2 5. Der erste Mikrowellenherd ● 1947: von Percy Spencer -> erfunden: ● 6. Der Aufbau eines Mikrowellenherdes Tür- ● Tür Ca. 1,70 m hoch - über 300kg schwer Rund 5000 US-Dollar teuer US-amerikanischer Ingenieur & Erfinder 1894 - 1970 verriegelung Sicherheitsschalter Mikrowellen Garraum Sichtfenster mit Lochblech ● Einkopplung ● Reflektor Sicherheitsschalter Koppelstift Hohlleiter Magnetron m Preiswerter Generator: Arbeit im Hochfrequenzbereich Energieeffizient (hoher Wirkungsgrad: bis zu 80%, Verhältnis zw. Zugeführter & nutzbarer Energie) ➤ Je kleiner die Speise, desto...
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effizienter Mikrowellenherd Weiterleitung an Koppelstift, Hohlleiter in Garraum Gehäuse: kein Plastik/Gummi, sondern immer Metall: Reflexion & Verstärkung der Mikrowellen durch metallische Wände & Reflektor Gleichmäßige Verteilung der Wellen im Garraum in Richtung Essen ● Elektromagnetische Wellen + Wassermoleküle = Reibungsenergie (in Form von Wärmeenergie) fa 7. Die Funktionsweise des Mikrowellenherdes Magnetron Erzeuger elektromagnetischer Wellen Elektronik Kühlgebläse Zusammenfassung Mikrowellen sind Hertz'sche bzw. elektromagnetische Wellen Periodische Änderung der Stärke des elektrischen und magnetischen Felds ● Ausbreitung in Stoffen und Vakuum Ausbreitung mit Lichtgeschwindigkeit in Luft & Vakuum Ausbreitung mit Lichtgeschwindigkeit c in Luft & Vakuum (c=299792 km/s) Für Ausbreitungsgeschwindigkeit gilt: c=>*f ➤A... Wellenlänge f... Frequenz Reflexion (Reflexionsgesetz a'=a) & Brechung (Brechungsgesetz sin" a /sin"B" =C_1/C_2 ) ● Durchdringen von Isolatoren Q Belege für Welleneigenschaft: Beugung & Interferenz Wichtige Anwendungsbereiche: Funknavigation, Mikrowellenherd Mikrowellenherd: Frequenzbereich ● . (Frequenz f in Hz): 2,45 GHz (=2450 000 000 Hz) Wellenlänge λ in m: 0,12m
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