détermination de la dimension d'un magnétron destiné à un micro-onde.

[moumilelion]

bonjour à tous et à toutes!
je me demandais comment les ingénieurs faisaient pour calculer la dimension d'un magnétron pour que les radiations électromagnétiques qu'il émette fasse vibrer les molécules d'eau de l'aliment. comment ont-ils aussi déterminer cette fréquence?
je me demandais aussi comment ces micro-ondes étaient produites:
l'électron d'un atome s'éloigne du noyau grâce à de l'énergie en respectant des orbitales (équation de schrodinger et tout le tralalère) et revient à son état fondamental en émettant un photon. Mais entre la cathode et l'anode, il y a du vide et c'est comme s'il y avait un électron qui se baladait tout seul, sans atome.
qu'est-ce qui, dans le mouvement de l'électron, implique l’excitation de l'électron et son retour à l'état fondamental?
bonne journée
moumi
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[gondebaud]

Bonsoir moumilelion,

...calculer la dimension d'un magnétron pour que les radiations électromagnétiques qu'il émette fasse vibrer les molécules d'eau de l'aliment. comment ont-ils aussi déterminer cette fréquence?

Alors, ils n'ont pas calculé la dimension de cette particule électromagnétique, mais sa fréquence. Connaître sa dimension (si elle en a une, voir théorie quantique) n'a aucune importance. Ce qu'il faut comprendre, c'est que cette particule, ou plutôt cette onde à une énergie qui est liée à sa fréquence. chaque type d'onde électromagnétique a une fréquence qui lui est propre, plus la fréquence d'une onde est élevée et plus son énergie est grande (la fréquence et l'énergie sont d'ailleurs proportionnelles). Dans l'ordre (et sauf erreur) : (...) l'infrarouge, la lumière visible, les ultra-violets, les micro-ondes, les rayons X, les rayons gamma (...).
Ensuite, dans un atome, un électron peut changer d'orbite s'ils est heurté par l'une de ces ondes qui possède la même énergie que celle qui est nécessaire à l'électron pour changer d'orbite. Si une onde n'a pas la même énergie, elle passe au travers. C'est ce qui explique par exemple pourquoi les vitres sont transparentes car leurs molécules n'absorbent pas la lumière visible (mais elles absorbent les rayons ultra-violets entre-autres).
Pour en revenir au four à micro-ondes, je pense que les ingénieurs ont simplement déterminé la fréquence optimale des ondes électro-magnétiques, les plus fortes possibles et de façon que les molécules d'eau les acceptent. Par contre, j'ignore comment ils les créent... en faisant une recherche sur le web tu devrais trouver la réponse.

qu'est-ce qui, dans le mouvement de l'électron, implique l’excitation de l'électron et son retour à l'état fondamental?

Cf l'expication que je viens de rédiger. Lors de son retour à l'état fondamental, l'électron produira une onde électro-magnétique de même énergie que celle qu'il lui faut perdre pour se retrouver sur une orbite inférieure.
Pour les électrons qui se balladent dans le vide, ce principe est utilisée dans les tubes cathodiques (la télé par exemple, enfin les anciennes qui n'étaient pas plates) : les électrons éjectées (cathode), attirés par une anode et dirigées par des électro-aimants viennent frapper l'écran et afficher les images).

En espérant t'avoir répondu au mieux

[f6bes]

Bonjour,
Un systéme MO est un OSCILLATEUR tout comme les oscillateur d'émetteurs.
La technique est différentes, mais c'est un oscillateur.
Un phone portable comporte un ( des) oscillateur (s) qui produit la fréquence désirée.
Pour la découverte du phénoméne (four MO ) voir l'histoire des MO.
http://www.google.fr/url?sa=t&rct=j&...50310824,d.d2k
Il n'y a pas une fréquence forcément spéciale, mais le législateur a IMPOSE une
fréquence de fonctionnement.
Elle aurait pu etre tout autre ( dans la limite de "l'excitation" des molécules d'eau).

Bonne journée

[LPFR]

Bonjour.
Avant tout je tiens à corriger cette phrase qui peut être comprise de travers:

..., plus la fréquence d'une onde est élevée et plus son énergie est grande (la fréquence et l'énergie sont d'ailleurs proportionnelles)....)

Ce n'est pas l'énergie ou la puissance de l'onde qui dépend de la fréquence, mais l'énergie des photons associés à cette onde.

Il n'y a pas UNE fréquence pour l'eau. L'eau chauffe à toutes les fréquences en dessous de sa fréquence de Debye (de tête 40 GHz). Avant la 2ème guerre, on faisait de la "radiothérapie" (rien à voir avec le cancer) en chauffant l'intérieur des muscles des victimes avec des ondes radio de quelques MHz.

L'eau chauffe d'autant plus que la fréquence est élevée (et en dessous des 40 GHz). La fréquence des fours à été choisie parmi les fréquences possibles compatibles avec d'autres émissions et avec le bon rapport puissance/prix pour les magnétrons.

Le magnétron a été choisi car c'est le moyen le plus simple (et pas cher) de fabriquer des centaines des watts de FR.

L'eau chauffe car les molécules d'eau sont "polaires". Elles se comportent comme un dipôle électrique. En présence d'un champ électrique elles s'orientent (partiellement). Quand le champ s'inverse elles tournent de 180°. Dans cette rotation une partie de l'énergie est perdue dans les collisions avec les molécules voisines. Cette énergie perdue est transformée en chaleur.
Les fours à micro-ondes chauffent très mal les liquides non polaires et les diélectriques.

La production des ondes dans un magnétron n'a rien à voir avec des niveaux d'énergie des atomes. Il s'agit d'un phénomène tout à fait analogique. Il y des cavités résonnantes identiques. Le champ électrique de ces cavités modifie alternativement l'orbite des électrons qui vont exciter une cavité voisine. Le processus n'est pas facile à expliquer sans dessins et je n'ai pas trouvé de site qui l'explique clairement.
Et ces électrons sont des électrons libres que se déplacent dans le vide sous l'influence de champs électrique et magnétiques croisés.

Les dimensions du magnétron sont données, entre autres, par les dimensions de cavités résonnantes qui dépendent de la fréquence et de leur forme.
Au revoir.

[A voir en vidéo sur Futura]

[gondebaud]

Bonjour,

Oups... j'ai cru (sans vérifier) que 'magnétron' était le nom désigné pour les particules produites dans le four associé aux micro-ondes alors que c'est le dispositif ...
LPFR : Pour les ondes et les photons, j'avais préféré simplifier (la dualité onde/particules étant plutôt délicate). Mais si ma phrase peut être mal interprétée... ok.
Sinon, je n'imaginais pas que c'était un champ électrique qui faisait chauffer l'eau des aliments (en fait, comme l'appareil est appelé "four à micro-ondes", on croit que ce sont les ondes qui font chauffer l'eau). Donc, si je comprends bien, la polarité du champ électrique oscille sans arrêt et les molécules d'eau dipolaires sans retournées sans arrêt provoquant ainsi l'échauffement.

[LPFR]

Re.
Oui. C'est bien ça: c'est le champ électrique de l'onde qui fait retourner les molécules.
A+

[Nicophil]

Bonjour,

Sinon, je n'imaginais pas que c'était un champ électrique qui faisait chauffer l'eau des aliments (en fait, comme l'appareil est appelé "four à micro-ondes", on croit que ce sont les ondes qui font chauffer l'eau).

Le magnétron fait onduler le champ électrique comme le vent fait onduler le champ de blé : http://www.youtube.com/watch?v=tpC80oG4O6s .



« Le temps passe, et il fait tourner la roue de la vie comme l’eau celle des moulins. »
(Marcel Pagnol, Le Château de ma mère)

[LPFR]

...
Le magnétron fait onduler le champ électrique comme le vent fait onduler le champ de blé : http://www.youtube.com/watch?v=tpC80oG4O6s .
...

Bonjour.
Cette phrase s'applique plutôt au klystron qu'au magnétron.
Au revoir.