O forno de micro-ondas está presente em quase todos os lares. Neste post será explicado como ele funciona.
As micro-ondas
Como as micro-ondas esquentam o alimento? A comida tem moléculas de água, que são polares, ou seja, tem grande diferença de eletronegatividade entre seus átomos.
Esta propriedade permite que a molécula de água se oriente com campos elétricos.
As micro-ondas são ondas eletromagnéticas que variam constantemente os campos elétricos e magnéticos a uma frequência por volta de 2,4 GHz. Quando estas ondas atingem as moléculas de água, estas tentam mudar de direção constantemente e vibram. Como temperatura é o movimento das moléculas, então a temperatura aumenta e esquenta a comida.
A válvula magnetron
Este componente é o coração do forno de micro-ondas e sua função é gerar as micro-ondas. Estas são as principais partes da válvula.
Quando o magnetron é ligado com uma tensão DC entre 3000 e 5000 V, o cátodo com um filamento esquenta e começa a soltar elétrons em direção ao anel de anodo feito de cobre. No entanto, tem ímãs (magnet) que fazem os elétrons seguirem uma trajetória espiral devido à Força de Lorentz, cuja equação está abaixo.
\mathbf{F_m}=\left | q \right |\cdot \mathbf{v}\times \mathbf{B}\cdot
Onde v é o vetor da velocidade, q é a carga e B é o vetor do campo magnético. Aqui mostra a trajetória dos elétrons dentro do magnetron.
Para quê servem as cavidades no anel do anodo? Quando a nuvem de elétrons circula ao redor do magnetron, emite um campo magnético variável que induz uma corrente ao redor da cavidade. Esta corrente induzida faz com que a cavidade se comporte como um circuito LC paralelo sintonizado na frequência de ressonância.
As cavidades emitem ondas na frequência de ressonância da água que vão por um guia de onda para um divisor de feixe, até chegar no alimento.
O magnetron tem uma potência muito elevada e é perigoso, para ter uma ideia do poder deste componente, veja este vídeo. Que mostra a válvula magnetron acendendo lâmpadas neon a distância e destruindo um aparelho de som.
Existem até sistemas de armas que usam micro-ondas para queimar pessoas e destruir aparelhos eletrônicos a distância. O uso militar desta radiação será assunto para outro post.
Outras partes
Como obter a alta tensão para o magnetron? Um transformador elevador eleva a tensão da tomada para alguns milhares de volts e depois tem um multiplicador de tensão com um capacitor e um diodo de alta tensão para alimentar o magnetron com uma tensão DC pulsada. Este é o circuito simplificado de alimentação do magnetron.
A cavidade interna metálica do forno impede que a radiação saia do forno. A porta tem uma grade metálica que filtra as micro-ondas, mas não a luz devido ao comprimento de onda menor. Por que a comida gira dentro do forno? É para esquentar toda a comida igualmente.
