PDF (1 MB) - FMI

13.3. RESONANSSIKAVITEETIT 165Magneettikenttä saadaan lausekkeestaB t =iω πpzγ 2 cosc2 d e z ×∇ t ψ(x, y) (13.45)Hyödyllinen HT on osoittaa, että annetut lausekkeet toteuttavat kaikkiMaxwellin yhtälöt. Reunaehdoista seuraa puolestaan lisäehtoja funktiolleψ.Esimerkkinä tarkastellaan ympyräsylinteriä(säde R). TM-moodissa E z :non hävittävä sylinterin pystyreunoilla eli sylinterikoordinaateissa ψ(R, φ) =0. Separointimenetelmällä saadaan fysikaalisesti kelvolliseksi ratkaisuksiψ(r, φ) =ψ mn (r, φ) =AJ m (γ mn r)e ±imφ ,m=0, 1, 2, ... (13.46)missä J m on Besselin funktio ja γ mn = x mn /R ja x mn on yhtälön J m (x) =0n:s juuri. Ominaistaajuudet ovat nytωmnp 2 = c 2 ( x2 mnR 2 + π2 p 2d 2 ) (13.47)Alin TM-moodi on TM 010 , jossa ω 010 ≈ 2.405c/R. Tämä on riippumatonsylinterin korkeudesta. Vastaavalla tavalla käsitellään TE-moodit (yksityiskohdatsivuutetaan). Niiden ominaistaajuuksissa on aina myös d-riippuvuus,joten taajuuksien säätäminen on helpompaa kuin TM-moodilla.MikroaaltouuneistaMikroaallot ovat sähkömagneettista säteilyä, jonka aallonpituus on 1 mm-0.3m (taajuus 10 9 − 3 · 10 11 Hz). Mikroaaltouunin käyttö ruuanvalmistuksessaperustuu siihen, että mikroaallot saavat ruoka-aineiden polaariset molekyylitpyörähtelemään. Kitkan takia osa pyörähdysenergiasta muuttuu lämmöksi.Mikroaaltouuneissa käytetään tyypillisesti aallonpituutta 12.2 cm (taajuus2450 MHz), jolloin saavutetaan hyvä absorptio erityisesti vesimolekyylille.Oleellista on, että ruoka-aineiden pitää sisältää polaarisia molekyylejä. Polaarittomataineet läpäisevät mikroaaltoja, ja metallit taas heijastavat niitä.Tyypillinen tunkeutumissyvyys ruoka-aineissa on muutaman senttimetrinluokkaa. Kypsennys tapahtuu siis suoraan ruuan sisällä, ellei annos ole kovinpaksu, jolloin sisäosissa kuumennus tapahtuu johtumalla. Mikroaaltouunintärkein osa on luonnollisesti uunitila, jossa ruoka kuumennetaan ja jokasiis on resonanssikaviteetti. Mikroaaltokenttä synnytetään magnetronissa,josta kenttä johdetaan aaltoputkea pitkin uuniin. Magnetroni koostuu useastaresonanssiontelosta (sähköisestävärähtelypiiristä). Erillinen uunitila ontarpeen, koska näihin onteloihin ei saada mahtumaan ruokaa.