Hallo
ich interessiere mich dafür, wie ein Magnetron funktioniert. Ich habe
dazu schon einiges gelesen. Es ist ja so, dass die Kathode in der Mitte
wie bei einer normalen Elektronenröhre Elektronen emittiert aufgrund der
Heizung. Die Elektronen werden dann radial beschleunigt aufgrund der
Anodenspannung. Da jedoch noch ein Magnetfeld präsent ist, können die
Elektronen nicht auf einer Geraden nach aussen zur Anode fliegen,
sondern ihre Bahn wird gekrümmt. Und daher fliegen sie auf einer art
kreisähnlichen Bahn.
Aussen an der Anode sind ja solche Hohlraumresonatoren angebracht. Kann
man sagen, dass die frei vorbeifliegenden Elektronen auf die
Hohlraumresonatoren wie eine entdämpfung / negativer Widerstand wirken?
Was ist der Grund dafür, dass man mit einem Magnetron so viel Leistung
erzeugen kann? liegt es einfach daran, dass man einen entsprechend hohen
Anodenstrom fliessen lässt?
https://de.wikipedia.org/wiki/Magnetron
In den Laufzeitröhren findet, soweit ich das verstehe, eine
Wechselwirkung statt zwischen den Feldern, die sich mit
Lichtgeschwindigkeit ausbreiten, und Elektronen, die sich wesentlich
langsamer bewegen.
Melvin schrieb:> Kann> man sagen, dass die frei vorbeifliegenden Elektronen auf die> Hohlraumresonatoren wie eine entdämpfung / negativer Widerstand wirken?
Weniger.
Im Prinzip ist ein Magnetron ein zum Kreis zusammengebogenes Klystron,
wodurch Eingang und Ausgang zusammenfällt und eine Rückkopplung
entsteht.
Der Trick ist, dass durch die elektrischen Felder der Resonatoren der
Elekronenstrahl eine Dichtemodulation erfährt: Zu schnelle Elektronen
werden etwas abgebremst und zu langsame Elektronen werden beschleunigt.
Dadurch entstehen Elektronenpakete, deren Ladung wiederum den nächsten
Resonator zu stärkeren Schwingungen anregt, was die Dichtemodulation
weiter erhöht.
Melvin schrieb:> Was ist der Grund dafür, dass man mit einem Magnetron so viel Leistung> erzeugen kann?
Vermutung: die außenliegende, aus gut wärmeleitfähigem Metall
bestehende Anode lässt sich gut kühlen, um die unvermeidliche
Verlustleistung abzuführen.
P.S.:
In dem von Christian K. verlinktene Wiki-Artikel lese icH:
> Wird die kinetische Energie eines Elektrons zu klein,> so tritt es in den Anodenblock ein
Das ist natürlich Unfug.
Beim Magnetron werden viel zu langsame Elektronen durch das Magnetfeld
zur Kathode zurück gelenkt und verursachen, wenn sie dort einschlagen,
wegen ihrer doch schon erheblichen Energie eine Rückheizung.
Das führt dazu, dass man oftmals im Betrieb die Heizspannung reduzieren
muss, und bei einigen Typen ist die Rückheizung sogar so stark, dass man
die Heizung komplett abschalten kann.
Hp M. schrieb:> Beim Magnetron werden viel zu langsame Elektronen durch das Magnetfeld> zur Kathode zurück gelenkt und verursachen, wenn sie dort einschlagen,> wegen ihrer doch schon erheblichen Energie eine Rückheizung.
Steht an anderer Stelle auch im Wikipedia-Artikel.
Korrigier' ihn doch einfach so, dass er in sich korrekt ist. Dafür
ist es doch schließlich ein Wiki.
Hp M. schrieb:> Das führt dazu, dass man oftmals im Betrieb die Heizspannung reduzieren> muss, und bei einigen Typen ist die Rückheizung sogar so stark, dass man> die Heizung komplett abschalten kann.
Das MUSS man dann sogar machen, weil die Biester sonst "durchgehen". Das
kann man sich aber z.B. bei Magnetrons in Radaranlagen nicht leisten -im
doppelten Sinne. Da kostete Eins ein paar Tausend Mark. Das wird nicht
billiger geworden sein.
Jörg W. schrieb:> Korrigier' ihn doch einfach so, dass er in sich korrekt ist. Dafür> ist es doch schließlich ein Wiki.
So schnell kannst Du nicht gucken, wie solche Korrekturen wieder zurück
geändert werden.
MfG Paul
Paul B. schrieb:> So schnell kannst Du nicht gucken, wie solche Korrekturen wieder zurück> geändert werden.
Paul, ich habe schon einiges bei Wikipedia an Kleinkram beigetragen,
bis auf eins, bei dem ich mich geirrt hatte, ist das alles drin
geblieben. Woher kommt eigentlich immer der Irrglaube, „die
Wikipedianer“ wären alles Knallköppe, die „unter sich bleiben“ wollen?
An dieser Stelle scheint der Artikel ja sogar in sich widersprüchlich
zu sein. Das könnte man erstmal auf der Diskussionsseite notieren.
Was mich aber an obiger Erklärung ein wenig stört: klar werden
offenbar Elektronen zur Katode zurück befördert. Aber, damit ein
Stromfluss zustande kommt, müssen ja deutlich mehr Elektronen zur
Anode gelangen, oder?
Paul B. schrieb:> So schnell kannst Du nicht gucken, wie solche Korrekturen wieder zurück> geändert werden.
Das kann ich leider bestätigen und mein missionarischer Eifer die
Platzhirsche zu vertreiben ist annähernd Null.
Jörg W. schrieb:> Aber, damit ein> Stromfluss zustande kommt, müssen ja deutlich mehr Elektronen zur> Anode gelangen, oder?
Natürlich.
Und es gibt auch ein paar Elektronen, die ziemlich parallel zu den
Magnetfeldlinien aus der Kathode herausgekocht werden, kaum abgelenkt
werden und und sich dann direkt zur Anode begeben.
Damit das nicht zu viele werden, befinden sich unterhalb und oberhalb
des Heizwendels bzw. des Kathodenzylinders Abschirmbleche.
https://en.wikipedia.org/wiki/File:Magnetron_section_transverse_to_axis.JPG
P.S.:
Der HV-Trafo im Mikrowellenherd ist übrigens weit mehr als ein simpler
Streufeldtrafo mit hohem Innenwiderstand.
Das Teil ist genau auf den Kondensator (und natürlich das Magnetron)
abgestimmt und bildet damit einen magnetischen Konstanter, der auch
trotz größere Netzspannungsschwankungen für eine konstante HF-Leistung
sorgt.
Daher auch die "krummen" Kapazitätsswerte von z.B. 1,05µF mit geringer
Toleranz.
Jörg W. schrieb:> Woher kommt eigentlich immer der Irrglaube,
Nicht immer, aber immer öfter.
> „die> Wikipedianer“ wären alles Knallköppe, die „unter sich bleiben“ wollen?
Nicht "alles Knallköppe", aber eine ganze Menge. Gerade bei technischen
Artikeln stehen nicht viele, aber eben doch einige falsche
Erklärungen drin. Ich bin aber zu alt, um mich dort herumzustreiten. Wer
Recht haben WILL, der bekommt von mir selbstverständlich jedes Recht,
das ich irgendwo auftreiben kann.
MfG Paul
Hp M. schrieb:> Jörg W. schrieb:>> Aber, damit ein>> Stromfluss zustande kommt, müssen ja deutlich mehr Elektronen zur>> Anode gelangen, oder?>> Natürlich.
Was genau ist denn nun eigentlich falsch an der dortigen Darstellung?
Doch eigentlich nur, dass die Elektronen mit zu geringer kinetischer
Energie zur Katode zurück fliegen, alle die, die schnell genug sind,
dagegen weiter zur Anode, oder?
Literatur zum Thema:
Elektronengeräte: Prinzipien und Systematik Taschenbuch, E. Brüche
(Autor), A. Recknagel (Autor), Verlag Springer
Valvo Bauelemente: Messungen und Entwicklungsgesichtspunkte für
Mikrowellengeräte mit Dauerstrichmagnetrons, G. Euler, Verlag Boysen +
Maasch
