Hoe werkt de magnetron?

Hoe werkt de magnetron?

Vandaag vind je in elke keuken een microgolfoven. Handig, want je warmt er voedsel en dranken mee op - van popcorn tot hele maaltijden. Je mag er alleen geen metaal in steken en liever ook geen plastic dat gemakkelijk smelt. Een stinkende spons of vaatdoek kan dan weer wel (na amper twee minuten zijn ze al hun bacteriën kwijt). Een multifunctioneel toestel dus, zo’n microgolfoven. Maar hoe werkt het eigenlijk?

Daarvoor duiken we eerst in de wereld van de elektromagnetische straling

Elektrisch geladen deeltjes die bewegen door de ruimte zorgen voor elektrische en magnetische trillingen: elektromagnetische straling. Dat ken je beter in andere vormen: licht, (onzichtbaar) infraroodlicht, radiogolven, röntgenstralen, … En dan nog heel wat varianten die je niet met het blote oog kunt zien. Zoals de stralen in een microgolfoven.

Dat die elektromagnetische straling onzichtbaar is, wil dus niet zeggen dat ze niet bestaat. Anders zouden we geen gsm’s, wifi, babyfoons, draadloze apparaten, microgolfovens, antidiefstalsystemen, hoogspanningslijnen en zendmasten voor data, radio en televisie hebben.


Hoe zorgt die straling er juist voor dat mijn eten warm wordt?

De elektromagnetische straling in een microgolfoven wordt opgewekt door een magnetron. Dat is een cilinder waarin elektronen binnen een magnetisch veld worden bewogen. Zo ontstaan elektromagnetische trillingen, die naar je eten worden gestuurd.

Je ziet het niet, maar in je oven gaan die stralen heel snel op en neer, waardoor ze op korte tijd heel vaak tegen je eten botsen. Of (om het juister te zeggen): tegen de watermoleculen in je hamburger. Want telkens wanneer die watermoleculen zo’n botsing voelen, draaien ze zich om en botsen ze in hun enthousiasme ook tegen de andere moleculen in het voedsel. En moleculen die bewegen, worden warm. Met als resultaat een lekker warme kom soep. (Wel opletten voor je vingers als je de kom vastneemt!)

 

Waarom werkt een microgolfoven veel sneller dan een traditionele oven?

Een traditionele oven moet eerst lekker warm worden voor je hem kunt gebruiken. Pas dan kan het voedsel de omgevingstemperatuur overnemen en gaar worden. Het duurt best lang voor die hitte tot in de kern van het gebraad of de kalkoen doordringt.  En als je niet oplet, heb je een mooi korstje aan de buitenkant maar is je vlees binnenin nog koud en rauw.

Een gebraad dat uit de microgolf komt, is vanbinnen en vanbuiten even gaar. Stralingsgolven dringen immers razendsnel heel diep door in het voedsel. Zo wordt het dus ook vanbinnen meteen heet. Daarom zal een gebraad niet saignant zijn als het uit een microgolfoven komt, maar eerder bien cuit.

 

Wil je meer weten? Dan klik hier.

Waarom kunnen wij de straling in een microgolfoven niet zien?

Dat heeft alles te maken met de golflengte van de elektromagnetische straling in je oven.
In tegenstelling tot wat je zou denken, bewegen stralen (zoals die van de zon) zich niet in een rechte lijn voort. Nee: ze volgen golfjes. Soms zijn die lang en plat, dan weer kort en hoog, of elke combinatie tussenin. Onze ogen kunnen maar een beperkt stukje van die golven waarnemen: het stukje dat wij “licht” noemen. Alles wat daarbuiten valt, is er wel. Maar wij kunnen het niet zien.

Zo heeft de ene elektromagnetische straling dus de nodige energie om watermoleculen te doen bewegen en eten op te warmen. Terwijl de stralen van zichtbaar licht ons toelaten om  de kleuren van de regenboog zien: de langste golflengte zien wij als rood, de kortste als violet. Gaat de golf nóg iets sneller op en neer, dan zien we dit net niet meer: ultraviolet. Dat zijn de zonnestralen die je huid verbranden: ze zijn dus heel erg echt, ook al zie je ze niet.

Elke elektromagnetische straling is dus anders. Toch verzamelden wetenschappers alle soorten elektromagnetische straling onder de noemer ‘lichtspectrum’. Niet zo’n goede naam dus, want de meeste elektromagnetische stralingen zijn helemaal niet zichtbaar voor het menselijke oog.

Hoe zet elektromagnetische straling juist watermoleculen in beweging? 

Watermoleculen zijn polaire moleculen. Dat wil zeggen dat de elektrische lading van de molecule niet gelijkmatig verdeeld is. Het ene uiteinde heeft een een positieve lading en het andere een negatieve lading, zoals bij een magneet.

Elektromagnetische stralen hebben ook een positieve en een negatieve lading. En, precies zoals bij een magneet, trekken tegengestelden elkaar aan. De positieve lading van de molecule voelt zich dus aangetrokken tot de negatieve pool van de straling. Zo draaien de moleculen zich. Bovendien kaatst de elektromagnetische straling in een microgolf telkens terug tegen de wand en terug tegen de moleculen.

Dus blijven de moleculen zich draaien.

Apolaire moleculen - zoals vetten - reageren niet op de negatieve en positieve lading van het magnetische veld. Ze bewegen dus niet door de microgolfstralen zelf, maar omdat de polaire moleculen ertegen botsen.

Wist je dat…

... ijsblokjes heel slecht opwarmen in een microgolfoven? De watermoleculen in ijs zijn zo bevroren dat ze niet kunnen bewegen. Om ijs toch te laten smelten, voeg je gewoon een beetje water toe. Dat beweegt in een mum van tijd door de straling en geeft die beweging meteen door aan het ijs. 

... microgolfstralen ook de watermoleculen in ons lichaam kunnen doen bewegen? Maar van die hitte zouden we brandwonden krijgen. Daarom is de deur van een microgolfoven altijd dicht als hij aanstaat en beschermt de ijzeren wand ons van de straling.

… metaal niet in de microgolfoven mag omdat het de straling gewoon terugkaatst? Zo zou de cilinder waarin de straling wordt opgewekt teveel stralingsenergie terugkrijgen waardoor deze kan ontploffen. En dat is uiteraard niet de bedoeling.

Reageer

Fijn dat je van je laat horen!

Wil je werken in de chemie en de life sciences?