Microondas - Noções básicas, aplicações e efeitos

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O que são microondas?

As microondas referem-se aos raios eletromagnéticos com frequências entre 300 MHz e 300 GHz no espectro eletromagnético. As microondas são pequenas quando comparadas com as ondas usadas na transmissão de rádio. Seu alcance está entre as ondas de rádio e as ondas infravermelhas. As microondas viajam em linha reta e serão ligeiramente afetadas pela troposfera. Eles não exigem nenhum meio para viajar. Os metais refletirão essas ondas. Não metais, como vidro e partículas, são parcialmente transparentes a essas ondas.

Microondas são adequadas para transmissão sem fio de sinais de ter uma largura de banda maior. As microondas são mais comumente usadas em comunicações por satélite, sinais de radar, telefones e aplicações de navegação. Outras aplicações onde as microondas são utilizadas são em tratamentos médicos, secagem de materiais e em residências para a preparação de alimentos.




Praticamente uma técnica de micro-ondas tende a se afastar dos resistores, capacitores e indutores usados ​​com ondas de rádio de baixa frequência. Em vez disso, a teoria da linha de transmissão e distribuída é um método mais útil para projeto e análise. Em vez de linhas de fio aberto e coaxiais usadas em frequências mais baixas, estão usando guias de onda. E elementos concentrados e circuitos sintonizados são substituídos por ressonadores de cavidade ou linhas ressonantes. Mesmo em frequências mais altas, onde o comprimento de onda das ondas eletromagnéticas torna-se pequeno quando comparado ao tamanho das estruturas usadas para processá-las, o microondas se tornou a tecnologia mais recente e os métodos de óptica são usados. Fontes de micro-ondas de alta potência usam tubos de vácuo especializados para gerar micro-ondas.

Aplicações e usos do micro-ondas:

As aplicações mais comuns estão na faixa de 1 a 40 GHz. As microondas são adequadas para sinais de transmissão sem fio (protocolo de LAN sem fio Ex- Bluetooth) com largura de banda maior. As microondas são comumente usadas em sistemas de radar onde o radar usa radiação de microondas para detectar o alcance, a distância e outras características de dispositivos de detecção e aplicações de banda larga móvel. A tecnologia de micro-ondas é usada em rádio para radiodifusão e telecomunicação de transmissão porque, devido ao seu pequeno comprimento de onda, ondas altamente direcionais são menores e, portanto, mais práticas do que seriam em comprimentos de onda mais longos (frequências mais baixas) antes da introdução da transmissão de fibra óptica. As microondas são geralmente usadas no telefone para comunicação de longa distância.



Espectro eletromagnético

Espectro eletromagnético

Diversas outras aplicações onde as microondas utilizadas são tratamentos médicos, aquecimento por microondas é usado para secar e curar produtos, e em residências para a preparação de alimentos (fornos de microondas).

Uma aplicação de forno de microondas:

O Forno Microondas é comumente usado para cozinhar, sem usar água. A alta energia do microondas gira as moléculas polares de água, gordura e açúcares dos alimentos. Essa rotação causa atrito que resulta na geração de calor. Este processo é denominado aquecimento dielétrico. A excitação pelo micro-ondas é quase uniforme para que o alimento aqueça uniformemente. O cozimento no forno de microondas é rápido, eficiente e seguro.


PEÇAS DE FORNO DE MICROONDAS

PEÇAS DE FORNO DE MICROONDAS

O forno de microondas consiste em um transformador de alta tensão que passa energia para o Magnetron, uma câmara do Magnetron, uma unidade de controle do Magnetron, um guia de ondas e a câmara de cozimento. A energia do forno de micro-ondas tem uma frequência de 2,45 GHz com comprimento de onda de 12,24 cm. A Microondas se propaga como ciclos alternados de modo que as moléculas polares (uma extremidade positiva e outra negativa) se alinham de acordo com os ciclos alternados. Este auto-alinhamento causa a rotação das moléculas polares. As moléculas polares em rotação atingem outras moléculas e as colocam em movimento. O aquecimento induzido por microondas é mais eficiente se o tecido tiver alto teor de água, uma vez que existem moléculas de água livres para girar. Gorduras, açúcares, água congelada, etc. apresentam menos aquecimento dielétrico devido à presença de menos moléculas de água livres. O micro-ondas cozinha primeiro a parte externa da comida e depois a interna, de maneira semelhante ao cozimento normal usando uma chama.

A câmara de cozimento do forno microondas é uma gaiola de Faraday que evita que o microondas vaze para o meio ambiente. A porta de vidro do forno ajuda a visualizar o interior do forno. A gaiola de Faraday, assim como a porta, é bem protegida com malha condutiva para manter a blindagem. As perfurações na malha são menores, de modo que o micro-ondas não pode escapar pela malha. A eficiência elétrica do forno Microondas é alta, pois o forno converte apenas uma parte do energia elétrica . Um forno típico consome 1100 energia elétrica para produzir 700 watts de energia de microondas. Os 400 watts restantes são dissipados como calor no Magnetron. Energia adicional é necessária para operar outros componentes do forno, como uma lâmpada, motor de mesa giratória com ventilador de refrigeração, etc.

Faixas de microondas:

As microondas são encontradas na extremidade superior do espectro de rádio, mas geralmente são diferentes das ondas de rádio com base na tecnologia que as utiliza. As microondas são divididas em sub-bandas com base em seus comprimentos de onda, que fornecem informações diferentes. As bandas de frequência das microondas são as seguintes:

Faixas de microondas

Faixas de microondas

Bandas de frequência de micro-ondas e sua faixa de frequência

Bandas de frequência de micro-ondas e sua faixa de frequência

Banda L:

As bandas L têm uma faixa de frequência entre 1 GHz a 2 GHz e seu comprimento de onda no espaço livre é de 15 cm a 30 cm. Essas faixas de ondas são usadas em navegações, telefones celulares GSM e em aplicações militares. Eles podem ser usados ​​para medir a umidade do solo das florestas tropicais.

S-Band:

As microondas de banda S têm uma faixa de frequência entre 2 GHz a 4 GHz e sua faixa de comprimento de onda é de 7,5 cm a 15 cm. Essas ondas podem ser usadas em faróis de navegação, comunicações ópticas e redes sem fio.

Banda C:

As ondas da banda C estão na faixa de 4 GHz a 8 GHz e seu comprimento de onda está entre 3,75 cm a 7,5 cm. As microondas da banda C penetram torrões, poeira, fumaça, neve e chuva para revelar a superfície da Terra. Essas microondas podem ser usadas em telecomunicações de rádio de longa distância.

X-Band:

A faixa de frequência para microondas de banda S é de 8 GHz a 12 GHz, com comprimento de onda entre 25 mm a 37,5 mm. Essas ondas são usadas em comunicações por satélite, comunicações de banda larga, radares, comunicações espaciais e sinais de rádio amador.

Aplicativos de radar usando microondas

Aplicativos de radar usando microondas

Ku-Band:

Banda ku

Medidor de onda para medição na banda Ku

Essas ondas estão ocupando a faixa de frequência entre 12 GHz a 18 GHz e tendo o comprimento de onda entre 16,7 mm a 25 mm. “Ku” refere-se a Quartz-under. Essas ondas são usadas em comunicações por satélite para medir as mudanças na energia dos pulsos de microondas e podem determinar a velocidade e a direção do vento perto de áreas costeiras.

K-Band e Ka-Band:

A faixa de frequência para ondas da banda K está entre 18 GHz e 26,5 GHz. Essas ondas têm um comprimento de onda entre 11,3 mm e 16,7 mm. Para a banda Ka, a faixa de frequência é de 26,5 GHz a 40 GHz e eles estão ocupando o comprimento de onda entre 5 mm e 11,3 mm. Essas ondas são usadas em comunicações por satélite, observações astronômicas e radares. Os radares nesta faixa de frequência fornecem curto alcance, alta resolução e grandes quantidades de dados na taxa de renovação.

Banda V:

Esta banda permanece para alta atenuação. As aplicações de radar são limitadas a uma pequena variedade de aplicações. A faixa de frequência dessas ondas é de 50 GHz a 75 GHz. O comprimento de onda para essas microondas está entre 4,0 mm a 6,0 mm. Existem mais algumas bandas como U, E, W, F, D e P com frequências muito altas que são usadas em várias aplicações.

Radiação de micro-ondas e seu efeito na saúde:

A radiação é uma energia que vem de uma fonte e viaja por algum meio ou espaço. Geralmente, a radiação de RF é produzida por vários dispositivos, como transmissores de TV e rádio, aquecedores de indução e aquecedores dielétricos. A radiação de microondas será produzida por dispositivos de radar, antenas parabólicas e fornos de microondas.

Radiação de micro-ondas e seu efeito na saúde

Efeito da radiação de microondas após ligação

Efeito de radiação de microondas após uma ligação

Devido à radiação de microondas, a temperatura corporal pode aumentar. Existe um risco maior de danos pelo calor em órgãos com controle de temperatura inadequado, como as lentes dos olhos. Visto que a energia da radiação absorvida pelo corpo varia com a frequência, medir a taxa de absorção é muito difícil.

5 vantagens de usar a tecnologia de microondas:

  1. Não requer nenhuma conexão de cabo.
  2. Eles podem transportar grandes quantidades de informações devido às suas altas frequências de operação.
  3. Podemos acessar mais um número de canais.
  4. Compra de terreno de baixo custo: cada torre ocupa uma pequena área.
  5. Sinais de alta frequência / comprimento de onda curto requerem uma antena pequena.

5 Desvantagens:

  1. Atenuação por objetos sólidos: pássaros, chuva, neve e neblina.
  2. É muito caro construir torres longas.
  3. Refletido em superfícies planas como água e metal.
  4. Difratou (dividiu) em torno de objetos sólidos.
  5. Refratado pela atmosfera, fazendo com que o feixe seja projetado para longe do receptor.

Agora que você entendeu o conceito de microondas e aplicações e efeitos do artigo acima, se você tiver alguma dúvida sobre o tópico acima ou o elétrico e projetos eletrônicos deixe a seção de comentários abaixo.

Crédito da foto:

  • Faixas de microondas por gstatic
  • Medidor de onda para medição na banda Ku por gstatic
  • Efeito da radiação de microondas após ligação por wikimedia