微波爐里的電動力學(xué)

1、微波爐中的電動力學(xué)問題主講人：成 員： 2微波爐門內(nèi)壁小孔 微波輻射微波原理1234Contents Page目錄頁3圖形繪制內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題Part 1 矩形波導(dǎo)管 屏蔽效能的估算 微波爐門的結(jié)構(gòu)與功能Part 2 Part 34圖繪制內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題微波爐門的結(jié)構(gòu)與功能 微波爐門由金屬框架和玻璃觀察窗組成，觀察窗的玻璃夾層中有一層金屬網(wǎng)格。金屬網(wǎng)格中，每一個網(wǎng)孔可以看作波導(dǎo)管。 波導(dǎo)管具有高通濾波性，能讓可見光通過的同時，防止了低頻的微波泄露。 目前常見的波導(dǎo)有矩形波導(dǎo)和圓波導(dǎo)等，本文以此兩者為例，通過計算經(jīng)過波導(dǎo)

2、管后的平均能流密度，來評估金屬網(wǎng)的屏蔽作用5圖形內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題在波導(dǎo)管中，電磁波只沿z軸方向傳播，可將E取為當(dāng) 時，kz為虛數(shù)，此時Ez的傳播因子 變?yōu)樗p因子，電磁場將變?yōu)檠刂鴝軸方向振幅不斷衰減的電磁振蕩。1）在矩形波導(dǎo)管中， ，2）微波爐中微波波長為12cm，遠大于a和b，故矩形波導(dǎo)管2y2x2zk-k-kk 其中zikzeamkxbnky3）簡化問題，只考慮方孔即 b=a在下列三個條件下，計算kzianmk22z解得zanmeyxEzyxE22),(),(代入原式，得 m，n越小，E衰減越慢，故取m=1，n=0azeyxEzyxE),(),(此時

3、zikze ),(Ez)y,E(x,yx22kyxkk6圖形內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題當(dāng)解得E，B時，可求平均能流密度當(dāng)我們解得E時，可求B磁感應(yīng)強度B的三個分量都有 項，且 前的部分僅與x，y相關(guān)，可將B寫為矩形波導(dǎo)管azxxeyxEzyxE),(),(azyyeyxEzyxE),(),(azzzeyxEzyxE),(),(azxyzazzxyazyzxeyyxExyxEwizyxBexyxEyxEawizyxBeyxEayyxEwizyxB),(),(),(),(),(),(),(),(),(EwiBazeazeazeyxBzyxB),(),(azeyxHyxE

4、zyx2*),(),(Re21),(S將 前的表達式取作aze2azeyxzyx2),(S),(S),(Syx解得7圖繪制內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題屏蔽效能的估算azeyxzyx2),(S),(SazeyxSzyxS21),(),(經(jīng)過上述過程，我們得也就是說，沿z軸的衰減因子為衰減因子衰減因子繪圖繪圖以孔深和邊長的比值z/a為x軸，衰減因子1為y軸繪制曲線，如圖所示估值估值若矩形金屬網(wǎng)格，其邊長a=1mm，孔深z=0.7mm，則有 1 =0.0123=0.01238微波爐門內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理1234Contents Page目錄頁9圖形完成情況工作不足明年計

5、劃工作概述圖形內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題Part 1Part 2Part 3 內(nèi)壁小孔的結(jié)構(gòu) 內(nèi)壁小孔泄壓 內(nèi)壁小孔散熱10圖形完成情況工作不足明年計劃工作概述圖形內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題內(nèi)壁小孔的結(jié)構(gòu)內(nèi)壁小孔泄壓 側(cè)面的孔用來排出在微波加熱過程中產(chǎn)生的蒸汽，起到泄壓的作用。內(nèi)壁小孔散熱11繪制完成情況工作不足明年計劃工作概述圖形內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題后面（上面）的孔是微波爐的通風(fēng)口，主要是給磁控管散熱用的。（根據(jù)熱氣流上升原理這樣散熱效果更好）12圖完成情況工作不足明年計劃工作概述圖內(nèi)壁小孔微波輻射微波

6、原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題 燃燒 火災(zāi)受熱變形壽命降低器件老化磁控管損壞電流較大 散熱不良引起的后果受熱軟化13微波爐門內(nèi)壁小孔 微波輻射微波原理1234Contents Page目錄頁14圖形完成情況工作不足明年計劃工作概述制內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題Part 1內(nèi)壁材料Part 2微波爐內(nèi)壁不產(chǎn)生火花的原因15圖形完成情況工作不足明年計劃工作概述制內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題內(nèi)壁材料分類：分類：不銹鋼內(nèi)膽（普通不銹鋼和抗氧化不銹鋼）、有氧生態(tài)艙，納米銀（比較常見）、鈦氧黑鉆 （比較少見）、納米黑鉆（比較少見）。作用作用：內(nèi)膽是微

7、波爐反射的空間，內(nèi)膽越光滑微波的反射速度越快。微波爐的加熱腔體由金屬材料做成，微波不能穿透出來。材質(zhì)優(yōu)劣：材質(zhì)優(yōu)劣：微波爐的內(nèi)膽一般采用納米銀的，其他的材質(zhì)都不及納米銀環(huán)保和安全，而不銹鋼和普通噴涂內(nèi)膽在使用較長一段時間后都會出現(xiàn)表面層脫落的現(xiàn)象。而納米銀材質(zhì)的內(nèi)膽本身具有一定的殺菌抑菌的作用。16圖形完成情況工作不足明年計劃工作概述制內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題內(nèi)壁不產(chǎn)生火花原因帶電金屬表面，由靜電平衡可知金屬表面是一個等勢體，電荷只分布在金屬表面，對于一個帶有凈電的梨型導(dǎo)體，電荷會向尖端聚集。而金屬內(nèi)壁可類似于扁平形狀的金屬物體，表面不會有電荷堆積，但是一些帶有尖

8、端的金屬物件，如叉子，便會聚集電荷。微波場中金屬放電現(xiàn)象的本質(zhì)是氣體介質(zhì)在電場的作用下被擊穿，形成導(dǎo)電的電離氣體，由于尖端電荷密度大，會在周圍形成強電場，在強電場作用下空氣中殘留的離子在劇烈運動過程中和空氣分子碰撞使空氣分子電離從而產(chǎn)生大量新離子，再使空氣進一步電離，即所謂尖端放電的現(xiàn)象。而對于微波爐內(nèi)壁，由于其形狀大多為扁平或者純平板，所以表面很難有電荷堆積，因此即使在強微波照射下也不會發(fā)生尖端放電現(xiàn)象。17微波爐門內(nèi)壁小孔 微波輻射微波原理1234Contents Page目錄頁18圖形完成情況工作不足明年計劃工作概述圖形微波原理內(nèi)壁小孔微波輻射微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題磁控管的位置

9、Part 2磁控管產(chǎn)生微波的原理Part 119圖形完成情況工作不足明年計劃工作概述圖形內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題磁控管主磁控管主要由陰極，要由陰極，陽極、能陽極、能量耦合裝量耦合裝置、磁路置、磁路等部件組等部件組成，其外成，其外部結(jié)構(gòu)如部結(jié)構(gòu)如圖所示圖所示20圖形完成情況工作不足明年計劃工作概述圖內(nèi)壁小孔微波輻射微波原理微波爐門微波爐中的電動力學(xué)問題處在磁控管徑向截面中心的陰極和周邊的陽極形成同軸圓柱結(jié)構(gòu)，陰極發(fā)射電子流，陽極環(huán)繞著陰極，如圖所示，它是由偶數(shù)個小諧振腔耦合組成的。在工作時，磁控管的軸線方向有永久磁鐵產(chǎn)生的直流磁場，而直流電場由陰陽極之間的電壓產(chǎn)生，電場方向由周邊沿著徑向指向中心，所以磁場和電場方向是互