Hoe werkt een magnetron?

Wie gebruikt de magnetron oven nou niet? Even snel de groenten opwarmen, of even snel popcorn maken, het is zonder twijfel één van de beste uitvindingen van de 20^e eeuw. Waarom? Omdat je in een verbazingwekkende korte tijd je eten warm kunt maken. Ideaal voor na een harde dag werken.

De geboorte van de magnetron oven

De magnetronoven heeft in Nederland zijn naam gekregen dankzij de elektrische component die de elektromagnetische golven opwekt, het magnetron (elektrisch component). Dit is een onderdeel waarin men veel onderzoek naar deed in de jaren van 1930. Toen der tijd werd dit onderdeel gebruikt in de radar technologie.

De vader van de magnetronoven is de Amerikaan Percy Spencer, hij was werkzaam bij Raytheon, waar hij verantwoordelijk was voor de ontwikkeling en de productie van onder anderen het magnetron (elektrisch component). Toen dhr. Spencer voor een actieve radar stond viel het hem op dat de chocolade reep in zijn zak was gesmolten. Dit was iets wat anderen ook was opgevallen maar hij was de eerste die er daadwerkelijk onderzoek naar deed. Er werden testen gedaan met verschillende soorten voedsel zoals het huidige popcorn, eieren werden ook getest (welke uiteraard ontploften).

 

 

Opbouw van de magnetron (-oven)

Onderstaande afbeelding toont een magnetron oven (1) volgens een bekende uitvoeringsvorm. De oven heeft een behuizing (2), een bedieningspaneel (3) en een ovenruimte (4) aangebracht in de behuizing. Een roterende plaat (5) is een draaiplateau welke is aangebracht op de bodem van de oven. De draaiplateau is roteerbaar in de richting van de pijl (6). Eén zijde van de oven bestaat uit een deur (7), die tijdens het koken de ovenruimte sluit. De oven is verder voorzien van een microgolfbron (8) voor het genereren van microgolven met een frequentie van 2,45 GHz en magnetron toevoermiddelen (9) voor het toevoeren van microgolven in de oven. Door bovengenoemde toevoermiddelen, worden de microgolven toegevoerd door twee toevoeropeningen (10 en 11) aangebracht in een zijwand (12) van de holte. Een ovenlamp (13) is aangebracht op de bovenzijde (14) van de oven aan de achterwand (15) van de ovenruimte.

Afbeelding in ontwikkeling

 

Uiteraard is er op het gebied van de ontwerp van de magnetronoven veel variaties.

 

Werking van de magnetron (-oven)

a. De magnetron word aangeschakeld met behulp van de bedieningspaneel.

b. Bij het aanschakelen van de magnetronoven word het magnetron (elektrisch component) actief en begint het microgolven te produceren.

De microgolven zijn een elektromagnetische straling met een vaste frequentie van 2,45 GHz. Dit kan ook variëren, maar 2,45 GHz word het meest gebruikt. De golflengte van de frequentie is circa 120mm lang.

c. De microgolven worden aangevoerd naar de ovenruimte, in de ovenruimte worden de microgolven gereflecteerd door de metalen wanden en door het gaas in de deur.

Door de reflectie van de metalen wanden blijven de microgolven in de ovenruimte, de principe om de microgolven in de ovenruimte te houden heet ‘kooi van Faraday’. Meerdere veiligheidsmaatregelen zijn ingebouwd om de microgolven in de magnetron te houden, zo produceert het magnetron geen microgolven wanneer de deur geopend word.

d. De microgolven kunnen dus alleen geabsorbeerd worden door het voedsel wat in de magnetron word geplaatst.

Door de vorm van de ovenruimte kan de concentratie van microgolven variëren per plek in de magnetron. Om ervoor te zorgen dat de microgolven gelijkmatig door het voedsel word geabsorbeerd heeft de magnetron een draaiplateau.

e. Wanneer het voedsel de microgolven absorbeert dan gebeurt er iets op de moleculair niveau van het voedsel. Doordat de voedsel moleculen de energie van de microgolven absorberen komen de voedsel moleculen in beweging. De bewegingsenergie van de voedsel moleculen ervaren wij als warmte.

Het verschil tussen heet en koud voedsel op moleculair niveau is dat de moleculen van heet voedsel sneller beweegt dan die van koud voedsel. Niet alle voedsel absorbeert de microgolven in dezelfde mate. Sommige soorten voedsel absorberen de microgolven helemaal niet, of juist heel slecht. Andere soorten weer wel, dit heeft te maken met de soort molecuul waar de voedsel uit bestaat. Er word een onderscheid gemaakt in polair en apolaire moleculen, waarvan de polaire moleculen wel reageren op de microgolven en de apolaire moleculen niet reageren op de microgolven.

Andere interessante aspecten van de magnetron (oven)

1. De naam van de magnetron
Wist je dat wij in Nederland de magnetron noemen naar het apparaat dat de microgolven creëert maar dat het in de buitenland vaak genoemd word naar de elektromagnetische straling die de magnetron maakt? Zo noemen ze de magnetron in België de microgolf en in Amerika ‘the mircowave’.

2. Gevaarlijke experimenten met de magnetron
Veel mensen hebben gevaarlijke experimenten met de magnetron gedaan. Deze experimenten zijn gevaarlijk en wij adviseren om dit beslist niet na te doen. Echter het bestaan ervan mag ook niet ontkent worden.

Hier een link naar de website van een expert op het gebied van magnetron mythes.De experimenten variëren van  het laten smelten van een bierflesje tot het creëren van bliksem met behulp van argon gas.

Op YouTube kan je ook filmpjes vinden van experimenten met een CD-ROM, staalwol, zeep, eieren.

3. Waarom kunnen microgolven niet door de deur van de magnetron?

De rooster van de deur bevat openingen die te klein zijn voor de golflengte van de elektromagnetische straling van de magnetron (120mm). Hierdoor blijven de microgolven in de magnetron.