Özel ege lġsesġ Mikrodalga Deney Düzeneği

11 

 

kamuoyuna  duyurulmuş  olsa  da,  gerek  fiyatının  çok  yüksek  oluşu  gerekse  büyükçe  bir 

buzdolabı boyutlarında olması nedeniyle ticari olarak pek ilgi görmemiştir. Evlerde kullanılan 

ilk  mikrodalga  fırınlar,  25  Ekim  1955'te  Tappan  şirketi  tarafından  satışa  çıkarılmış  olup 

günümüzde  ABD'de  yaklaşık  olarak  80  milyon  mikrodalga  fırının  olduğu  tahmin 

edilmektedir[12].  

 

 

 

 

 

 

 

 

1.2.2 Mikrodalga fırın nasıl çalıĢır?

 

Mikrodalga  fırın  temelde  içinde  dalgaların  duvarlardan  yansıdığı  ve  yankılı  bir  sistem 

oluşturduğu  metal  bir  kutudur.  Mikrodalganın  materyal  ile  teması  sonucu  değişik  şekilde 

etkileşimler  oluşmaktadır.  Metaller  dalgayı  yansıtırken,  su  ve  gıda  maddeleri  tarafından 

absorbe  edilmekte,  cam,  kağıt,  plastik  ve  tahtadan  hiçbir  değişikliğe  uğramadan 

geçebilmektedir.

  

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Mikrodalga fırınlarda 2,45  GHz‟lık  bir frekans kullanılır.  Bu frekansın kullanılmasının ön

emli 

bir  sebebi  vardır.  2.54  Ghz,  su  moleküllerinin  rezonans  frekansıdır.  Bunun  sonucu  olarak 

2.54  Ghz'lik  mikrodalga  ışıma  en  çok  su  tarafından  emilecektir.  Tüm  yiyecekler  de  su 

içerdiğinden  ısınacak,  mikrodalga  fırına  uygun  tabaklar  ise  su  içermediğinden

 

ġekil 11. Mikrodalga fırın

 

ġekil 12. Mikrodalga fırını oluĢturan bölümler

 

---

12 

 

ısınmayacaktır.  Bu  rezonans  sayesinde  de  su  molekülleri  ısınacak,  maddenin  kendiside 

pişecektir. Fırın içerisinde mikrodalgalar üretmek için magnetron denilen araçtan yararlanılır. 

Bu  araç  elektrik  fişinden  aldığı  enerjiyle  mikrodalgalar  oluşturur.  Oluşan

  mikrodalgalar  bir 

anten  yardımıyla  dalga  kılavuzu  denilen  boş  bir  tüpe  yöneltilir.  Bu  tüp  tarafından  vantilatör 

gibi bir karıştırıcıya aktarılan dalgalar fırının içerisine dağıtılır ve fırın duvarlarından yansıyan 

ışınlar  gıda  içindeki  su  molekülleri  tarafından  emilirler.  Mikrodalgayı  absorbe  eden  gıda 

maddesinde  ısınma,  moleküler  sürtünme  sonucunda  oluşmaktadır.  Su  moleküllerinin  bir 

ucunda hafif pozitif bir yük, diğer ucunda da hafif negatif bir yük vardır. Emilme sürecinden 

önce  bu  yükler  gıda  içerisinde  rastgele  dağılmışlardır.  Fırın  duvarlarından  yansıyan 

mikrodalgaları  emen  moleküller,  dalgaların  elektrik  alanına  göre  düzenli  bir  yapıya  geçme 

eğilimi  gösterirler.  Elektrik  alan  saniyede  milyarlarca  (~  2,45  milyar)  kez  salınır  ve  su 

moleküllerini  etkileyerek  konumlarını  değiştirir.  Bu  sırada  meydana  gelen  sürtünmenin 

etkisiyle ürünün her bölgesi eşit düzeyde ve aynı anda ısınır ve böylece gıda, pişirilir. İçinde 

daha fazla su molekülü olan yiyecekler daha hızlı pişerler

[2]. 

 

Mikrodalga  fırınlar  normal  fırınlara  oranla  4'te  3  daha  az  güç  harcamaktadırlar.  Elektrikli 

fırınlar  ortalama  1000

-

1500  Watt‟lık  elektrik  enerjisi  harcarken,  mikrodalga  fırınlar  yalnızca 

300-

500 Watt‟lık bir enerjiyle çalışırlar. Yani çok daha verimlidir üstelik hem çevreye hem de 

cebimize dosttur

. 

1.2.2.a Magnetron 

 

Magnetron  birçok  radar  cihazında  kullanılan  gönderme  tüpüdür.

 

Doğru  akımlı

  elektrik 

enerjisini mikrodalgalara 

dönüştürür, mikrodalga fırın bu şekilde çalışmaya başlar

. Magnetron 

1921 yılında Albert

 

Wallace tarafından güçlü bir mikrodalga gönderici tüpü olarak geliştirildi. 

Fakat  ilk  kullanımı  1940

 

yılında  gerçekleşti.  Magnetronda,  radar  cihazına

 

yüksek  gönderim 

gücünü  üretmek  için  birbirine  dik  (çapraz  biçimli)  bir  elektrik  ve  kuvvet

li  bir  manyetik  alan 

oluşur

[12]. 

 

 

1.2.2.b Dalga Klavuzu 

D

alga  kılavuzu,  çok  yüksek  frekanslı  elektromanyetik  dalgaları  taşımak  için  düzenlenmiş 

metal  bir  borudur.  S

inyal  iletme  açısından  iletkene  benzer.  Ancak  iletke

n 

elektrik  akımını; 

dalga kılavuzu ise dalgaları iletir. Ayrıca iletkenden akımın geçebilmesi için kapalı bir elektrik 

devresi gerekirken dalga kılavuzunda buna gerek yoktur.

 

ġe

kil 13. Magnetron 

---

13 

 

Radyo vericisinden yayınlanan dalgalarla, dalga kılavuzundan iletilen dalgalar arasında fark 

vardır.  Vericiden  enine  elektromanyetik  dalgalar  yayınlanırken,  dalga  kılavuzunda  böyle 

olmaz. Bu farklılaşmaya dalga kılavuzunun çeperleri neden olur.

 

Dalga  kılavuzu  ile  enerji  iletimi,  enerjinin  elektromanyetik  dalgalar  halinde,  boru  biçimli 

y

apının içine bir verici anten yerleştirilmesiyle sağlanır. Dalga kılavuzu içinde yayılan enerjide 

herhangi  bir  kayıp  olmadığı  varsayılırsa,  borunun  diğer  ucundan  benzer  bir  anten  aynı 

enerjiyi alacaktır.

 

Bir dalga kılavuzu içinde uyarılmış olan dalgalar, pratik olarak sadece boru içinde yayılırlar ve 

boru  dışındaki  ortama  enerji  vermezler.  Yani  boru,  dalgalara  kılavuzluk  ederek  enerjinin 

hangi yönde taşınacağını gösterir. Bu nedenle böyle dalgalara kılavuzlanmış dalgalar denir.

 

Dalga kılavuzunun kendisi, ilettiği elektromanyetik dalganın enerjisini çevreye yaymaz. Ancak 

dalga  kılavuzunun  çeperlerinde  delikler  veya  çentikler  açılarak  dalgaların  çevreye  ışıması 

sağlanır.

 

Dalga  kılavuzları  yalnızca  belirli  dalga  boyları  için  kullanılır.  Bir  elektromanyetik  dalganın 

dalga kılavuzu aracılığıyla iletilebilmesi için, dalga boyunun kanalın çapıyla aynı ya da ondan 

daha  küçük  olması  gerekir.  Bu  nedenle  dalga  kılavuzları,  dalga  boyları  1  mm  ile  1  m 

arasında değişen kısa mikrodalgalar için kullanılır.

 

Bir dalga kılavuzunda mevcut olan çeşitli alan dağılım şekilleri, bunların 

enine magnetik(TM) 

ve enine elektrik (TE) 

modları olarak isimlendirilen iki esas tipe ayrılabileceğini gösterir

[13]. 

Enine Elektrik ( TE ) Modu :  

Elektromanyetik  dalganın,  dalga  kılavuzunun  ekseni  boyunca  yayıldığı  düşünülürse, 

TE 

modunda  elektrik  alan

,  kılavuz  eksenine  dik  doğrultuda  olup  eksen  boyunca  herhangi  bir 

elektrik alan bileşeni yoktur. Manyetik alanın hem eksen doğrultusunda hem de eksene dik 

bileşenleri vardır.

 

Enine Magnetik ( TM ) Mod :  

TM  modunda  manyetik  alanın  kılavuz  ekseni  doğrultusunda  bileşeni  yoktur.  Buna  karşılık 

elektrik alanın hem eksen doğrultusunda hem de eksene dik bileşenleri vardır.

 

Enine Elektromanyetik ( TEM ) Modu :  

TEM  modunda 

elektrik  ve manyetik  alanların kılavuz

 

ekseni  boyunca yani  yayılım

 

yönünde 

bileşenleri yoktur. 

 

Dalga  kılavuzlarında  TEM  dalgaları  kılavuzlanamazlar.  Sadece  TM  veya  sadece  TE  ya  da 

her ikisi birden bulunabilir. 

Genellikle  dalga  kılavuzları  bir  tek  mod  bulunacak  şekilde  çalıştırılmak  istenir.  Çünkü  bu 

durumda  en  küçük  boyut

lu 

kılavuz

 

kullanılır 

ve  istenmeyen  modlar  kolayca  ortadan 

kaldırılabilir. 

Her tip mod

, kendi özel elektrik ve magnetik alan konfigürasy

onuna sahiptir. Her 

mod  ve  ebat  için  yayılımın

 

mümkün  olduğu  bir  en  alt  frekans  vardır.  Buna  kesim  frekansı 

---