Qwerty

¿Cómo ahorrar energía, contribuir al medio ambiente y dejar de engrosar los bolsillos de las grandes compañías de energía eléctrica?

Un buen método que podría utilizarse en cada casa y a la vez una idea de negocio que contribuye al medio ambiente sin mayor inversión.

Dejo el link en el que se encuentra la presentación de una idea que ahorrará dinero a nuestros bolsillos.....

http://www.earth4energy.com/

Efecto Fotoeléctrico y el Fotón

Introducción al fotón

El experimento de rendija dobles realizado por Thomas Young en 1801, aporta pruebas fidedignas de que la luz visible es de naturaleza ondulatoria.

Pero existe otra propiedad de la luz que parece  contradecir  que ´´ la luz es una onda ´´

El Fotón

Es la partícula fundamental de las manifestaciones cuánticas del fenómeno electromagnético. Es la partícula portadora de  todas las formas de radiación electromagnética, incluyendo rayos gamma. Rayos X, la luz ultra violeta etc.

Propiedades del Fotón

—  No tiene masa

—  Viaja con una velocidad constante c

—  Se comporta como una onda en fenómenos como la refracción , sin embargo se comporta como una partícula cuando interacciona con la materia para transferir una cantidad fija de energía.

—  Vida media estable

—  No tiene antipartícula

—  Tiene carga eléctrica y colora nula

La luz como fotón

Einstein en  1905 basándose en el trabajo de Planck propuso que la energía E relacionada con un foton es

                          E = hf = hc/ λ

En 1917 einstein fue mas allá, y a cada foton le asigno un momento lineal de magnitud

       p = h/λ

En las ecuaciones anteriores f y λ son respectivamente, la frecuencia y la longitud de onda de la luz incidente, h es la constante de planck.

                  h = 6.626 x 10- 34 j.s

Emisión y absorción de fotones

—  Los fotones se emiten en muchos procesos naturales, por ejemplo, cuando se acelera una partícula con carga eléctrica, durante una transición molecular, atómica o nuclear a un nivel de energía más bajo, o cuando se aniquila una partícula con su antipartícula.

—  Los fotones se absorben en los procesos de reversión temporal que se corresponden con los ya mencionados

El efecto fotoeléctrico

Si dejamos que una luz monocromática iniciada sobre una superficie metálica, los electrones pueden ser arrojados de ella.

Si producimos una diferencia de potencial adecuada entre el emisor y el receptor, podemos recoger los electrones lanzados y medirlos como una corriente fotoeléctrica i en el circuito externo.

Si el receptor esta en un potencial mas alto que el emisor y la diferencia es bastante grande  la corriente alcanza una constante

Si reducimos a cero la diferencia, la corriente eléctrica no disminuye a cerro. Pero si invertimos el signo y la diferencia es lo bastante grande, inclusive los electrones con mayor energía son devueltos al emisor sin chocar con el receptor y la corriente eléctrica respectivamente se reduce a cero. El modulo de esta diferencia de potencial negativa recibe el nombre de potencial de frenado.

 

Cuando Δv es negativa, los electrones pierden energía cinética y adquieren energía potencial al pasar del emisor el receptor; el cambio de esta ultima en ellos es Δu= qΔv= -eΔv, es una cantidad positiva cuando  Δv es negativa . Los electrones con mayor energía poseen energía cinética  Kmax. El potencial de frenado corresponde a la máxima diferencia de potencial necesaria para que pierdan toda su energía cinética. La conservación de energía (Δu= - Δv) nos da entonces

                 eVo = Kmax

Al  comparar las curvas a y b se advierte el primero de los tres hechos .

1-   si la luz de determinada longitud de onda  incide sobre un emisor, el potencial de frenado no depende de la intensidad

La grafica representa el potencial de frenado en función de la frecuencia, con lo cual llegamos al segundo hecho.

2- la frecuencia de la luz que incide sobre un emisor debe ser mayor que la de cierto valor fo. En caso contrario no se producirá el efecto fotoeléctrico.

Esta frecuencia de corte fo solo depende de la materia del material de cual esta hecho el emisor

La tercera y ultima es que los electrones se emiten de inmediato una vez que  la luz incidente llega a la superficie  del emisor.

Experimentalmente esta probado que es un lapso aproximado de 0.000000001s

Análisis del efecto fotoeléctrico de Einstein

Einstein demostró que el foton explicaba los tres hechos antes mencionados. Y escribió la siguiente ecuación, conocida hoy como la ecuación de Einstein:

                               hf = Ф + Kmax

Esta ecuación indica que un foton individual lleva una energía hf al interior del emisor, donde se transfiere esencialmente a un electrón. Parte de esta energía , llamada función de trabajo Ф del material que constituye el emisor, se  consume al hacer que el electrón escape del emisor; y Kmax que es la energía máxima que el electrón pose una vez que sale del emisor

Consideremos como la ecuación coincide con los tres hechos experimentales de la fotoelectricidad que acabamos de describir:

Hecho 1 :esto se infiere porque si duplicamos  la intensidad de la luz incidente, no  hacemos mas que duplicar la cantidad de interacciones fotón – electrón

Hecho 2: al combinar ecuaciones llegamos a

                       Vo = (h/e)f – (Ф/e)

tanto h como e son constante físicas fundamentales y Ф es una constante de determinado materia. Por lo que la ecuación predice que Vo en función de fe en un emisor debería ser una línea recte con pendiente  h/e.

Efecto fotoeléctrico en la actualidad

El efecto fotoeléctrico es la base de la producción de energía eléctrica por radiación solar y del aprovechamiento energético de la energía solar. El efecto fotoeléctrico se utiliza también para la fabricación de células utilizadas en los detectores de llama de las calderas de las grandes centrales termoeléctricas. Este efecto es también el principio de funcionamiento de los sensores utilizados en las cámaras digitales. También se utiliza en diodos fotosensibles tales como los que se utilizan en las células fotovoltaicas y en electroscopios o electrómetros. En la actualidad los materiales fotosensibles más utilizados son, aparte de los derivados del cobre (ahora en menor uso), el silicio, que produce corrientes eléctricas mayores.

RAYOS X 116 AÑOS DE SU DESCUBRIMIENTO

UN POCO DE HISTORIA

El 8 de noviembre de 1895, el físico Wilhelm Conrad Röntgen descubrió los rayos X. mientras estudiaba los rayos catódicos en un tubo de descarga gaseosa de alto voltaje. El descubridor decidió llamarlos ‘rayos incógnita’ o ‘rayos X’ porque no sabía que eran.

¿ Qué son los rayos x ?

Es  una  radiación electromagnética, invisible, capaz de atravesar cuerpos opacos y  de impresionar  las películas fotográficas.

La longitud de onda está entre 10 a 0,1 nanómetros,

correspondiendo a frecuencias en el rango de 30 a 3.000 PHz (de 50 a 5.000 veces la frecuencia de la luz visible).

¿De donde surgen?

De fenómenos extra nucleares, a nivel de la órbita electrónica, fundamentalmente producidos por desaceleración de electrones.  La energía de los rayos X en general se encuentra entre la radiación ultravioleta y los rayos gamma producidos naturalmente. Los rayos X son una radiación ionizante porque al interactuar con la materia produce la ionización de los átomos de la misma, es decir, origina partículas con carga (iones).

Se emplea para

—  Obtener o sacar imágenes internas de los tejidos, huesos y órganos de nuestro cuerpo u organismos.

—  Descubrir si una persona posee o no, algún tumor cancerígeno.

—  Detección de fallos en metales o análisis de pinturas.

—  En los aeropuertos y las aduanas se colocan equipos de rayos "x" para detectar materiales peligrosos o ilegales

 

Su aplicación medica funciona

—  Los tejidos del cuerpo, son expuestos a esta radiación. Cada tejido del organismo, permite de mayor u menor manera, que los rayos X lo atraviese. De aquella manera, los tejidos menos densos, como la sangre, los músculos, dejan pasar mayor cantidad de rayos. Es por lo mismo, que en las radiografías, o placas en donde queda registrada la radiación que ha traspasado el organismo, estos tejidos se ven de color gris. En cambio, los huesos o en el caso de los tumores, estos se ven blancos, ya que no permiten que pasen grandes cantidades de rayos X.

BIBLIOGRAFÍA

¹ GARCÍA, Mauricio. Introducción a la Física Moderna. Tercera Edición. Bogotá D.C.: Universidad Nacional de Colombia. 2006. Pág 113.

²http://members.tripod.com/~ciencias_paramedicas/tema1.html [9/11/2008]

³http://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_X#Definici.C3.B3n  [9/11/2008] (Descubrimiento)

⁴http://es.wikipedia.org/wiki/Rayos_X#Definici.C3.B3n  [9/11/2008] (Descubrimiento)

⁵http://es.wikipedia.org/wiki/Astronom%C3%ADa_de_rayos-X  [9/11/2008] (Astronomía de Rayos X)

DISPUTA ENTRE TESLA Y THOMAS EDISON

Nikola Tesla: 

Inventor serbio nacido en Similjan, Croacia (entonces Austria-Hungría), en el seno de una familiaortodoxa serbia, el 10 de julio de 1856. Fallecido en Nueva York EEUU, 17 de enero de 1943. 
Fue físico, matemático, inventor, e ingeniero eléctrico. Nacido en la Vojna Krajina austrohúngara, se educó en Graz y después en Praga donde estudió ingeniería eléctrica. En 1881 viaja a Budapest para trabajar en una compañía de telégrafos norteamericana. Al año siguiente se traslada a París para trabajar en una de las compañías de Thomas Alva Edison, donde realizó su mayor aporte: la teoría de la corriente alterna en electricidad, lo cual le permitió idear el primer motor de inducción en 1882. 
En 1884 se traslada a Nueva York, creando su propia compañía en 1886 tras romper con Edison. Tenía un laboratorio en la calle Houston en Nueva York. 
En 1887 logra construir el motor de inducción de corriente alterna y trabaja en los laboratorios Westinghouse, donde concibe el sistema polifásico para trasladar la electricidad a largas distancias. En 1893 consiguió transmitir energía electromagnética sin cables, construyendo el primer radiotransmisor (adelantándose a Guglielmo Marconi). Ese mismo año en Chicago, se hizo una exhibición pública de la AC (corriente alterna), demostrando su superioridad sobre la corriente continua (DC) de Edison. 
En las cataratas del Niágara se construyó la primera central hidroeléctrica gracias a los desarrollos de Tesla en 1893, consiguiendo en 1896 transmitir electricidad a la ciudad de Búfalo. 
Con el apoyo financiero de George Westinghouse, la corriente alterna sustituyó a la continua. Tesla fue considerado desde entonces el fundador de la industria eléctrica. 
En 1891 inventó la bobina que lleva su nombre. 
Cuando murió, el Gobierno de los Estados Unidos intervino todos los documentos de su despacho, en los que constaban sus estudios e investigaciones. Aún no se han desclasificado dichos documentos. 


Thomas Alva Edison: 

Parcialmente sordo, no se sabe a ciencia cierta si fue a consecuencia de la escarlatina padecida en la infancia, ya que en sus propias palabras fue a causa de que un empleado del ferrocarril lo tomó por las orejas al tratar de subir a un vagón de tren; pasó su edad escolar calificado como mal estudiante, siendo formado por su madre al ser rechazado en la escuela. 
En 1869, en Nueva York, consiguió un empleo de condiciones muy ventajosas tras solventar una grave avería en un indicador telegráfico que señalaba los precios del oro en la Bolsa. 

Trabajó en la compañía telegráfica Western Union, aunque poco después se independiza y en 1877 lleva a cabo uno de sus más importantes inventos, el fonógrafo. se cde munca mas volvio En 1875 inventa un aparato para sacar copias impresas de las cartas, llamado mimeógrafo. 

Aunque se le atribuye la invención de la lámpara incandescente, hoy en día se sabe que Heinrich Göbel, relojero alemán, fabricó lámparas funcionales tres décadas antes. No obstante, este invento fue perfeccionado por Edison quien tras muchos intentos y pérdidas superiores a 50.000 dólares, consiguió un filamento que alcanzara la incandescencia sin fundirse. Este filamento no era de metal, sino de bambú carbonizado. Así el 21 de octubre de 1879, consiguió que su primera bombilla, luciera durante 48 horas ininterrumpidas. 
Murió en West Orange el 18 de octubre de 1931, a la edad de 84 años. En homenaje póstumo fueron apagadas las luces de varias ciudades durante un minuto. 


La guerra de las Corrientes: 

Durante los años iniciales de distribución de electricidad, la corriente continua de Edison era el estándar para los Estados Unidos y Edison no estaba dispuesto a perder todos sus derechos de autor evidentes. La corriente continua trabajó para utilizar las lámparas incandescentes que eran la carga principal del día, así como para motores. De su trabajo con campos rotatorios magnéticos, Tesla inventó un sistema para la generación, la transmisión, y el empleo de corriente alterna. Él acordo con George Westinghouse para comercializar este sistema. Westinghouse antes había comprado los derechos a las patentes de sistema de polifase de la Tesla y otras patentes para transformadores de corriente alterna de Lucien Gaulard y John Dixon Gibbs. 
Varias corrientes desconocidas se ponen bajo esta rivalidad. Edison era un experimentador de fuerza bruta, pero no era ningún matemático. La corriente alterna realmente no puede ser entendida o explotada sin una orientación de física y matemática, que Tesla la tenía. Tesla había trabajado para Edison, pero no fue valorado (por ejemplo, cuando la idea de transmisión de corriente alterna desarrollada por la Tesla fue relacionada con Edison, él declaró, " las ideas de Tesla son espléndidas, pero ellas son completamente poco prácticas. ". Sentimientos malos fueron exacerbados porque la Tesla había sido engañado por Edison en una promesa de compensacion para su trabajo. Edison más tarde lamentaria no haber escuchado a la Tesla y utilizadar la corriente alterna. 

Sacando un par de errores acerca del descubrimiento de los Rayos X, olvidarse de Volta y otros fallos menores que se apuntan como como comentarios dentro del propio post, el grueso del artículo es muy interesante para ver cómo muchas de las cosas que popularmente se creen conocer son equivocadas pero, más que por ese tema, el artículo me atrajo porque se menciona tangencialmente a Tesla y de Tesla salté al tema que figura como título del post. 

Comencemos por decir que hace ya tiempo que admiro la figura de Nikola Tesla y su enfrentamiento con Edison en lo que se dio en llamar la guerra de las corrientes. Para los que no estén en el detalle, a finales del siglo XIX en EEUU se libró una guerra comercial en la que Edison, al mando de su compañía General Electric se peleaba con Westinghouse, cuya compañía se sigue llamando Westinghouse y que tenía como responsable técnico a Nikola Tesla, por la electrificación de las ciudades de Estados Unidos. 



Sin entrar en tecnicismos, el sistema de Edison utilizaba corriente contínua mientras que el de Tesla se basaba en la corriente alterna y con la solución contínua se estaba obligado a distribuir usinas generadoras cada pocos cientos de metros dentro de las ciudades mientras que con alterna se podía generar a grandes distancias como lo demostraba el alimentar la ciudad de Buffalo con la central hidroeléctrica de las cataratas del Niágara a 32 km de distancia. Como nota al magen, es interesante ver que la "energía verde" es tan antigua como el uso doméstico de la electricidad para los que quieran sacar sus propias conclusiones sobre el tema. 

Con todas esta ventajas a su favor, obviamente la solución alterna triunfó y en poco más de unos decenios las ciudades que se habían electrificado en contínua migraron de sistema y el tema hubiera quedado como un acontecimiento histórico en la evolución de los inventos de no ser por el hecho que Edison sigue siendo considerado un genio entre otras cosas por el haber traído la electricidad a las ciudades y que las figuras de Tesla y Westinghouse son prácticamente desconocidos. Y es que la batalla, además del plano netamente comercial, se libró en otros 3 frentes con el siguiente resultado: 




Todo el mundo tiene aceptado que Edison ha sido una de las mentes brillantes del cambio de siglo XIX/XX, fue reconocido en vida y a posteriori y, a pesar de que sus inventos son "dudosos" en autoría y originalidad, explotó las patentes relacionadas con los mismos amasando una fortuna personal y sigue siendo una imagen respetada en EEUU mientras que Tesla, que ostenta en su haber descubrimientos e inventos indiscutibles, es una figura poco reconocida fuera de los ambientes técnicos y académicos y terminó sus días olvidado y en la pobreza a pesar de que sus soluciones triunfasen. 


Si alguno se pregunta cómo fue que Edison, a pesar del beneficio de la fama y contar con la mejor imagen perdió la guerra de las corrientes quizás la respuesta sea porque ni siquiera podía entender lo que estaba pasando. 
Edison era una persona con conocimientos técnicos realmente muy limitados mientras que Tesla era un profesional con una sólida formación académica y, la implementación de su solución implica necesariamente una cantidad tal de conocimientos de física y matemáticas a las que Edison no podía llegar y su personalismo era incapaz de dar un paso al costado y dejar que la solución técnica pasase por un campo que no dominase. Y esto le llevó a encerrarse en su solución hasta ser superado por los hechos. 


¿Y cómo es que una persona que es reconocida como un gran inventor llega a encajar un golpe tal como el perder uno de los negocios más lucrativos de su época por ser superado técnicamente? Pues la solución es muy sencilla: abusando de su imagen pública para difamar y mentir en contra de sus competidores. 
Edison lanzó una campaña acerca de que la corriente alterna era intrínsecamente más peligrosa que la contínua llegando a impulsar la electrocución con corriente alterna como forma de pena capital, lo que vulgarmente se conoce como silla eléctrica. Y hasta la palabra electrocución es su segundo intento de definir el término que orignalmente intentara implantar de "westinghoused". 
Para los que personalmente crean que la corriente alterna es "mala" y que la contínua es buena, y sobre todo, no toquen nada que les pueda dar una descarga a más de 50V sosteniendo una corriente de 30mA alterna, contínua cuadrada o de ninguna forma que no me gusta perder lectores. 

Creo que personalidades del tipo de Edison han prosperado en sociedades en las que se confude el éxito comercial y el carisma personal con la genialidad y que han tenido un caldo de cultivo particular en la creencia general de que América es una tierra de oportunidades en donde cualquiera con su propio esfuerzo puede llegar a una posición económico-social tan alta como se quiera dejando de lado otro tipo de valores como son el conocimiento, la capacitación o el aporte para la sociedad. 

Y así es que eleva a la categoría de genios a figuras tales como Edison, Ford, Bell u otros que comparten una serie de características similares: 

1. Dominaron en un área más tecnológica que científica (en el sentido de ciencia abstracta o pura). 
2. Su autoría de los inventos o descubrimientos que les dieron fama es dudosa, cuando no se trató de modificaciones sobre invenciones ya existentes que cambiaban sólo en parte la idea original. Aunque en ambos casos esas circunstancias les permitieron ser los propietarios de las patentes. 
3. Han formado imperios empresariales en torno a su imagen y su grado de conocimiento por el público se basa más en su éxito empresarial que en su capacidad técnica o científica. 
4. Su actividad empresarial les permitió que la gente asociara con su imagen invenciones y descubriemientos que no les eran propios sino de su equipo de colaboradores fundamentalmente por el hecho de ser los titulares de las patentes asociadas a esas invenciones. 

Y estas diferencias destacan más cuando se comparan con otros genios de la humanidad como Arquímedes, Descartes, Newton, Pasteur, Planck, Bohr, inclusive si se los comparan con otros tecnólogos como Eiffel o Stephenson o con otros personajes nortemaericanos anteriores al siglo XIX como Franklin. 

¿Y a dónde pienso llegar con todo esto? 

Si les digo que la historia se repite, que podríamos fácilmente comparar la guerra de las corrientes con la guerra de los navegadores, que así como Edison criticaba la corriente alterna (entre otros motivos por no entenderla demasiado), Microsoft compraba Mosaic Spyglass para tener un browser para competir con Nestacape Navigator la cosa comienza a cobrar sentido y la relación entre la propiedad de patentes y ser considerado un genio simplemente por amasar fortuna deja de ser casual. 

La guerra de las corrientes ha finalizado, la de los navegadores va por la revancha de la mano de Mozilla Firefox y la de los sistemas operativos se está librando día a día. Pero estas no dejan de ser más que batallas donde la verdadera pelea de fondo es entre software libre o no libre o, saliéndose del plano netamente informático, en la universalidad del conocimiento humano. 

Y en esta guerra, los Edison, Ford o Bell de antaño han sido reemplazados por los Gates, Jobs y otros. Y sus difamaciones pasan por decir cosas tales como que Linux es difícil de utilizar y otras "exquisiteces" que los que tengan el suficiente estómago pueden leer aquí o que lo mejor para los usuarios es que la plataforma del iPhone sea cerrada. 

La historia nos enseña quién vencerá en la contienda a nivel técnico. Ahora sólo falta que hayásemos aprendido la lección y se gane esta vez la guerra mediática, desbaratando las mentiras de las corporaciones de turno y haciendo que el software libre no sólo sea superior si no que además sea reconocida su superioridad a nivel popular y su utilización masiva. 

Y es que existe una ventaja con la que quizás los supuestos genios no estén contando y es que los Teslas de hoy ya no trabajan más solos si no que se han organizado en comunidades, comparten sus avances y resultados y están, quizás por primera vez en su historia, a un paso de vencer en todas las contiendas comerciales. Ojalá así sea. 

Magnetrón

Magnetrón

La energía eléctrica no puede ser almacenada con la tecnología actual, por lo que es necesario que se utilice inmediatamente o se almacene en otra forma de energía, en este caso se tratará implícitamente la conversión de energía eléctrica a electromagnética por medio de un aparato de la industria conocido como magnetrón; este funciona cuando se le atraviesa una corriente eléctrica al filamento y se pone una diferencia de potencial positiva en el tubo metálico que lo rodea con respecto al filamento, los electrones que rodean al filamento después de haberse calentado empiezan a tomar una forma de espiral alrededor del filamento debido a la interacción con el campo magnético de los imanes que rodean al magnetrón, esto genera unas ondas electromagnéticas que tienen diferentes aplicaciones, entre las más conocidas el radar y el horno microondas. Por lo que el presente artículo hará una breve descripción del magnetrón.

  

Índice de Términos—Ánodo, cátodo, ley de Ampere, onda electromagnética, diferencia de potencial, corriente eléctrica.

I.     Introducción

L

a energía eléctrica no se puede almacenar, por lo que hay que utilizarla inmediatamente o almacenarla de alguna otra manera; existen diferentes tipos de energía, tales como la química, mecánica (cinética, potencial), eléctrica, electromagnética, entre otras. En este caso se trata implícitamente la transformación de energía eléctrica en energía electromagnética en forma de microondas, esto se hizo buscando alimentar a un radar mediante una fuente radio eléctrica potente, sólo hacia el final de los años 30 se fue desarrollando, se logró ese objetivo y con una longitud de onda centimétrica.

El magnetrón es un tubo electrónico tipo diodo usado para producir la energía de microondas de 2450MHz, fue desarrollado originalmente a partir de la válvula de Klystron en la Universidad de Birmingham (Inglaterra) por el profesor M. L. Oliphant, en el otoño de 1939. El magnetrón básicamente está compuesto de un ánodo, un cátodo (filamento), una antena y unos imanes.

II.     Partes de un Magnetrón

El magnetrón posee básicamente 5 partes ya mencionadas, ahora serán definidas, en el momento no será fácil de comprender qué hace cada uno, pero a medida que va avanzando el artículo las dudas se irán aclarando; el ánodo, también conocido como placa, es un cilindro hueco de hierro desde el cual se proyecta un número par de paletas hacia adentro, la figura 1 muestra un bloque de ánodo.

Figura 1. Ánodo.

Las zonas abiertas en forma de trapezoide entre cada una de las paletas son las cavidades resonantes que sirven como circuitos sintonizados y determinan la frecuencia de salida del tubo. [1]

Para que el ánodo tenga un buen funcionamiento, los segmentos alternos deben sujetarse para que cada segmento sea de polaridad opuesta a la de los segmentos adyacentes; por consiguiente, las cavidades se conectan en paralelo respecto a la salida.

El filamento, conocido también como calefactor, sirve como cátodo en el tubo, está ubicado en el centro del magnetrón, sostenido mediante unas puntas blindadas dentro del tubo.

La antena es un círculo conectado con el ánodo que se extiende por una de las cavidades sintonizadas, se acopla a la guía de onda hacia la que transmite el microondas.

El campo magnético lo producen unos imanes colocados en el exterior del magnetrón, de hecho alrededor, con el objeto de que el campo magnético sea paralelo al eje del cátodo (filamento). La figura 2 muestra la sección transversal de un magnetrón.

Figura 2. Sección transversal de un magnetrón.

III.     Funcionamiento

La explicación de las partes de un magnetrón es confusa en algunas secciones, al hablar del funcionamiento se busca aclarar estas dudas.

El filamento es por lo general de titanio, se le atraviesa una corriente eléctrica, se calienta y produce una nube de electrones a su alrededor; como se mencionó anteriormente, el filamento está en el centro de un tubo metálico, al cual se le aplica una diferencia de potencial positiva con respecto al filamento, de hecho, es una alta tensión, lo cual hace que los electrones de la nube sean atraídos, los electrones idealmente viajarían en una forma radial y como se están moviendo producirían un campo magnético a su alrededor por ley de Ampere, pero no hay que olvidar que existen unos imanes alrededor del magnetrón, estos campos magnéticos interactúan entre sí de tal manera que hacen que los electrones se muevan en forma de espiral alrededor del filamento.

Los electrones al viajar en forma de espiral producirán unas oscilaciones de alta frecuencia en cavidades metálicas, por lo que se generará una onda electromagnética, la cual será perpendicular a su desplazamiento, onda que es expulsada por un orificio de la cavidad, el cual hace la función de guía de onda.

Hasta el momento todo se ve muy interesante, pero hay que tener presente que los imanes alcanzan cierta temperatura en la cual ya dejan de funcionar, esa es la temperatura de Curie, por lo cual los magnetrones industriales se enfrían con agua o con un sistema de dispersión que consta de unas aspas metálicas que, por el principio de resonancia, servirán para filtrar las ondas electromagnéticas producidas. La figura 3 muestra como se ve un magnetrón.

Figura 3. Magnetrón.

IV.     Imanes

Los imanes de neodimio son utilizados en los magnetrones, su temperatura de Curie está aproximadamente entre los 200ºC, motivo por el cual se recomienda no trabajar a más de 80ºC, como se ha mencionado los magnetrones industriales son refrigerados con agua, por lo que la temperatura de trabajo no sobrepasa de 50ºC.

Aunque sería agotador y aburrido estar utilizando el agua como refrigerante, y más en esta época de nuestra vida donde se busca el racionamiento de la misma, por eso se utilizan los imanes de samario-cobalto, imanes que tienen casi la misma fortaleza que los imanes de neodimio, pero su temperatura de Curie está alrededor de los 900ºC, ideales para trabajar con magnetrones.

Los problemas con los imanes de samario-cobalto (Figura 4) son su alto precio y que son difíciles de conseguir. Otros imanes que poseen una temperatura de Curie alta (800ºC) son los imanes de alnico, poseen bastante menos fuerza que los imanes de neodimio, aunque son un poco complicados de conseguir, tienen el gran problema de que pierden el magnetismo con el tiempo.

Figura 4. Imanes de samario-cobalto

Las ferritas podrían ser otra opción, son fáciles de conseguir, económicas, pero su temperatura de Curie es de 200ºC. La figura 5 muestra dos magnetrones, uno con imán de alnico y otro con ferrita.

Figura 5. Magnetrones con imán de alnico y con un toroidal de ferrita.

V.     Aplicaciones

El magnetrón tiene algunas aplicaciones a nuestra vida diaria, se empezó con el radar, los dispositivos de guía de onda están conectados con la antena. El magnetrón funciona con pulsos muy cortos de la tensión aplicada, dando por resultado un pulso corto de la energía de la microonda que es irradiada.

Cuando se instalaron las primeras antenas de radares en Inglaterra, se dieron cuenta que los gorriones cuando pasaban cerca de las antenas salían quemados, un ingeniero al trabajar cerca de las antenas llevaba un chocolate en el bolsillo, después de trabajar se dio cuenta que el chocolate se había vuelto crema, por lo que pensaron en darle un uso doméstico, creando así el horno microondas; las ondas son expulsadas por un orificio, excitan las moléculas de agua de los alimentos, lo que hace que se incremente la temperatura de los alimentos, por eso es que los alimentos de menor temperatura de ebullición se calientan más rápido que otros alimentos.

VI.     Conclusiones

1.      El magnetrón es un medio por el cual se convierte la energía eléctrica en energía electromagnética.

2.      El diseño del magnetrón varía según la compañía que lo fabrique, pero básicamente consta de un filamento, un ánodo, unos imanes a su alrededor y una antena.

3.      Al diseñar el magnetrón hay que tener presente no sólo que funcione el aparato sino lo beneficioso o lo perjudicial que puede ser para el medio ambiente atendiendo las necesidades actuales.

4.      El magnetrón debe ser un circuito cerrado para que pueda funcionar como se espera, por ejemplo, se ha dicho que el ánodo está conectado en paralelo con la salida.

VII.     Bibliografía

[1] http://www.gallawa.com/microtech/Magnetron-basico.html

[2] http://es.wikipedia.org/wiki/Magnetr%C3%B3n

[3]http://www.cientificosaficionados.com/tbo/sputerin

[4]http://www.worldlingo.com/ma/enwiki/es/Cavity_magnetron

[5]http://www.sapiensman.com/ESDictionary/docs/d2.htm

KLYSTRON

El klistrón o klystron Es una válvula de vacío de electrones en la cual se produce una modulación inicial de velocidad impartida a los electrones. En la última etapa se genera un campo eléctrico que es función de la velocidad modulada del haz de electrones y que finalmente genera una corriente de microondas. Se utiliza como amplificador en la banda de microondas o como oscilador.

Fue inventada en 1937 por los hermanos Russell y Sigurd Varian quienes estudiaban y trabajaban en la universidad estadounidense de Stanford.

Se distinguen dos tipos de klistrones:

• Klistrón de dos cavidades: en una cavidad se modula el haz de electrones por la señal de entrada, y en la segunda cavidad se extrae la señal amplificada.

• Klistrón reflex: sólo contiene una cavidad. El haz de electrones la atraviesa dos veces: en la primera se modula con la señal; se refleja en un electrodo negativo, llamado reflector, y regresa a la cavidad, donde se extrae la señal. Fue de amplio uso como oscilador de microondas en radares y equipos de laboratorio.

Klistrón réflex de cavidad externa

Klistrón utilizado en un centro de investigación de comunicaciones espaciales en Camberra Australia.

Miguel Hernando Rivera Becerra (274408)

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