Fisica Iii - Microondas

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Carrera: Ingeniería en informática Asignatura: Física III Integrantes: Bombardieri Agustín. Heredia Marcos. Martinez Gomez Lucas.

Introducción En el siguiente trabajo se realizará un estudio sobre las microondas, para ellos realizaremos una breve introducción sobre las ondas electromagnéticas con el fin de entender este fenómeno y asimilar en que nivel del espectro se encuentran las mimas. Luego la utilidad de las microondas, sus usos, las ventajas y desventajas de utilizar este tipo de onda.

Ondas electromagnéticas

Las ondas originadas por los campos eléctricos y magnéticos son de carácter transversal, encontrándose en fase, pero estando las vibraciones accionadas en planos perpendiculares entre sí. Es decir, que el campo eléctrico E y el campo magnético B son perpendiculares a la velocidad de onda C. Estas ondas no necesitan un medio material para propagarse. Incluyen, entre otras, la luz visible y las ondas de microondas, radio, televisión y telefonía. Las características más importantes de las ondas electromagnéticas son la frecuencia y la longitud de onda, cuyo valor se utiliza para clasificar la radiación electromagnética en diferentes tipos. Todas las ondas electromagnéticas se propagan a la misma velocidad, la velocidad de la luz. Esto implica que la frecuencia y la longitud de onda dependen una de la otra. A mayor longitud de onda, más mide un ciclo y, como la velocidad es constante, menos ciclos pasarán por unidad de tiempo, es decir, a mayor longitud de onda, menor frecuencia, y viceversa.

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Por tanto, como la longitud de onda y la frecuencia determinan la velocidad de propagación y se sabe que toda onda se propaga a la velocidad de la luz, se puede concluir que:

c=λv Siendo c la velocidad de la luz, λ la longitud de onda y ν la frecuencia.

Espectro electromagnético Las ondas electromagnéticas se agrupan bajo distintas denominaciones según su frecuencia, aunque no existe un límite muy preciso para cada grupo. Además, una misma fuente de ondas electromagnéticas puede generar al mismo tiempo ondas de varios tipos.

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Se denomina así a la porción del espectro electromagnético que cubre las frecuencias entre aproximadamente 3Ghz y 300Ghz (1Ghz=10^9Hz), que corresponde a la longitud de onda en vacío entre 10cm y 1mm. El rango de las microondas está incluido en las bandas de radiofrecuencia, concretamente en las de UHF (ultra-high frequency - frecuencia ultra alta) 0,33 GHz, SHF(super-high frequency - frecuencia súper alta) 3-30 GHz y EHF (extremelyhigh frequency - frecuencia extremadamente alta) 30-300 GHz.

Generación de microondas Este tipo de onda electromagnética puede ser generada de dos maneras principalmente, los dispositivos de estado solido y dispositivos basados en tubos de vacío. Los dispositivos de estados sólidos para microondas están basados en semiconductores de silicio, e incluyen transistores de efecto de campo (FET), transistores de unión bipolar (BJT), diodos Gunn y diodos IMPATT. Los dispositivos basados en tubos de vacío operan teniendo en cuenta el movimiento balístico de un electrón en el vacío bajo la influencia de campos eléctricos o magnéticos, entre los que se incluyen el magnetrón y el klistrón.

Ondas por tubos de vacío En este trabajo vamos a profundizar en la generación de microondas por tubos de vacíos, debido a que son las más modernas y las que mayores usos se presentan en la vida cotidiana. Magnetrón, es un dispositivo que transforma la energía eléctrica en energía electromagnética en forma de microondas. Este, fue inventado por John Randall y Harry Boot en 1940 en la Universidad de Birmingham, Inglaterra. La alta potencia de los pulsos de su dispositivo hizo posible el radar de banda centímetrica, radares de longitud de onda más cortas que permitían la detección de objetos más pequeños por medio de antenas más pequeñas. El tubo magnetrón de cavidad compacta redujo sensiblemente el tamaño de los conjuntos de radar de manera que podían ser instalados en los aviones anti-submarinos y en los buques de escolta.

En la posguerra el uso del magnetrón se fue reduciendo para el uso de radares, pero se ha convertido en mucho más común como una fuente de bajo costo de microondas MICROONDAS

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para el horno de microondas. En esta forma, aproximadamente mil millones de magnetrones están en uso hoy en día. Su funcionamiento, básicamente consiste en un cilindro metálico, en el que hay dispuestas de forma radial una serie de oquedades o cavidades resonadoras, que se comunican con una cavidad central mayor, en cuyo eje existe un filamento metálico de titanio. El cilindro se comporta como ánodo y el filamento central como cátodo. El filamento, conectado al polo negativo de una fuente de corriente continua, se pone incandescente y emite electrones por efecto termoiónico. El cilindro se conecta al polo positivo y atraerá a los electrones. Todo este conjunto se encuentra dispuesto entre los polos de un potente electroimán. Por acción de este potente campo magnético, los electrones, en lugar de ir en línea recta hacia el cilindro, al ser atraídos hacia las oquedades, realizan una trayectoria circular y, al penetrar en ella, se movilizan en remolino. El espacio abierto entre la placa y el cátodo se llama el espacio de interacción. En este espacio los campos eléctricos y magnéticos interactúan para ejercer la fuerza sobre los electrones. Dado que toda carga eléctrica en movimiento crea a su alrededor un campo electromagnético, todos los electrones en movimiento circular en las oquedades producen ondas electromagnéticas –en este caso microondas– perpendiculares al desplazamiento de los mismos y de una frecuencia dependiente del tamaño de las oquedades. Sin embargo, la frecuencia no es precisamente controlable, varía con los cambios en la impedancia de carga, con cambios en la intensidad, y con la temperatura del tubo. Mediante un cable coaxial, se transmite la energía a un director o radiador, constituido por una antena.

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