Большая энциклопедия техники

Коллектив авторов

Магнетрон

Магнетрон – это цилиндрический диод, находящийся в магнитном поле и направленный соответственно его оси. В электронной технике магнетроном называют электровакуумный прибор СВЧ. В генераторном приборе электрическая составляющая поля СВЧ взаимодействует с электронами. Данное взаимодействие проходит в пространстве, в котором электрическое поле перпендикулярно магнитному полю. Название диода происходит от греческого слова magnetis – «магнит» и «электрон».

В 1921 г. американский ученый А. Халл провел и опубликовал ряд экспериментов, связанных с магнетроном, работающим в статическом режиме, а также сконструировал несколько моделей прибора. Физик из Чехословакии А. Жачек через три года с помощью магнетрона генерировал электромагнитные колебания в дециметровом диапазоне волн. Многие ученые из разных стран исследовали в 1920-х гг. влияние магнитного поля на преобразование колебаний СВЧ. Среди таких ученых-физиков были советские Д. С. Штейнберг и А. А. Слуцкин, немец Е. Хабан, итальянец И. Ранци, японцы Х. Яги и К. Окабе. Спустя десятилетие интерес

к магнетрону не пропадал, основной задачей было увеличить выходную мощность генерируемых СВЧ-колебаний. С этой задачей справились советские ученые Д. Е. Маляров и Н. Ф. Алексеев, увеличившие мощность магнетрона на два порядка. Чтобы достичь такого успеха, инженеры заменили анод массивным медным блоком, в состав которого входили несколько резонаторов. Такой магнетрон получил название многорезонаторный, ставший очень популярным и полезным и в последующие годы. Еще в 1918 г. академик А. А. Чернышев предложил применять катод в радиолампах. Последний имел форму цилиндра с подогревателем внутри. Этот катод впоследствии стали применять чаще не в радиолампах, а в магнетронах. Инженеры В. П. Илясов, К. Хенсел, Л. Молтер, Р. Гудрич, Дж. Райхман в 1930-х гг. предлагали делать катоды для магнетрона полыми внутри. Более 30 лет магнетроны совершенствовались, разрабатывались новые виды, на основе магнетрона создавались приборы, генерирующие и усиливающие колебания СВЧ. В 1970-х гг. магнетроны выпускаются с мощностью от нескольких Вт до десятков кВт, с фиксированной частотой (неперестраиваемые магнетроны) и в малом диапазоне частот (перестраиваемые магнетроны).

Многорезонаторный магнетрон состоит из анодного блока, резонатора, ламеля анодного блока, катода, кольцевой металлической связки, выводов подогревателя катода, радиатора, петли связи для вывода СВЧ-энергии, стержня вывода энергии СВЧ.

В многорезонаторном магнетроне анодный блок выглядит как медный цилиндр. В центре цилиндра находится сквозное круглое отверстие, сквозные полости которого выполняют функцию резонаторов. В щели между резонатором и центральным отверстием располагается катод. Колебательная кольцевая система, образованная резонаторами, имеет несколько резонансных частот, укладывающих несколько волн на колебательную систему. Колебания, при которых количество резонаторов равно количеству полуволн, считается самым выгодным. В многорезонаторном магнетроне между катодом и анодным блоком движутся электроны, на которые действуют сразу электрическое поле СВЧ резонаторной системы, постоянное магнитное поле и постоянное электрическое поле.

Чтобы магнетрон работал стабильно, без сбоев и перескоков, должно быть различие между рабочей частотой и ближайшей резонансной частотой колебательной системы.

При наличии в магнетроне одинаковых резонаторов разность рабочей и резонансной частот получается недостаточной. Чтобы увеличить разность, вводят металлические кольцевые связки, или используют разнорезонаторную колебательную систему.

Магнетроны часто применяются в микроволновых печах. В камере для готовки пищи располагается отверстие волновода СВЧ-печи, который легко проницают радиочастоты. Когда внутри печи находятся продукты, микроволны не отражаются в волновод, а поглощаются ими. В волноводе интенсивно стоячие волны могут просто уничтожить магнетрон. Чтобы этого избежать, специалисты советуют при небольшом количестве продуктов в камере ставить в микроволновую печь стакан воды, который будет поглощать радиоволны.

Магнитола

(см. «Магнитофон»)

Магнитола – радиотехническое устройство, соединяющее в своей конструкции магнитофон и радиоприемник.

Имеет общие громкоговорители, выпрямитель переменного тока, усилитель электрических колебаний. Такие устройства появились во второй половине ХХ в.

Магниторадиола

(см. «Магнитофон»)

Магниторадиола – радиотехническое устройство, соединяющее в своей конструкции магнитофон, радиоприемник и электропроигрыватель. Имеет общие громкоговорители, выпрямитель переменного тока, усилитель звуковых частот. Такие устройства появились во второй половине ХХ в.

Магнитофон

Магнитофон – устройство, осуществляющее магнитную запись и воспроизведение звука. Характеристики магнитофона – ширина магнитной ленты, скорость ленты, рабочие диапазоны частот. Магнитофоны различаются по своей конструкции, которая зависит от их назначения. По назначению магнитофоны бывают профессиональными и бытовыми. Профессиональные магнитофоны применяются в звуковом кино и для студийных записей. Магнитофоны, применяемые в звуковом кино, обеспечивают синхронную звукозапись с изображением на перфорированной магнитной ленте. Студийные магнитофоны обеспечивают звукозапись на неперфорированной магнитной ленте. Такие магнитофоны – это рабочее оборудование телецентров, радиовещания, студий грамзаписи. Они обеспечивают высококачественную звукозапись на ленте шириной 6,25 мм. Магнитофоны также используются в научно-исследовательской работе, для записи различных сигналов звуковых частот, в системе транспортных перевозок, для записи диспетчерских переговоров. Журналисты используют переносные репортерские магнитофоны, имеющие автономное электропитание и диктофоны.

Бытовые магнитофоны применяются для прослушивания фонограмм, для любительских звукозаписей, для обучения иностранному языку. Такие магнитофоны осуществляют параллельную запись на двух дорожках с параллельным подключением к устройству внешнего контроля. Бытовые магнитофоны часто соединяют в своей конструкции и радиоприемник – это магнитола, и радиоприемник и электропроигрыватель – это магниторадиола. Магнитофонная приставка не имеет усилителя звуковых частот и громкоговорителя и служит только для записи звука с радиоприемника, микрофона или электропроигрывателя.

Конструкция любого магнитофона состоит из механизма продвижения ленты (лентопротяжного), магнитных головок для записи, воспроизведения записи и ее стирания, усилителей электрических сигналов, индикатора уровня записи, генератора высокочастотных колебаний, устройства электропитания. Магнитная головка – это устройство, обеспечивающее магнитную запись, стирание или воспроизведение звука. Магнитная головка имеет в своей конструкции магнитопровод-сердечник из железоникелевых или алюминиевых сплавов и обмотки, подводящих и снимающих электрические сигналы. У сердечника есть рабочий промежуток, заполненный бериллиевой фольгой, для магнитной связи головки с носителем записи. Рабочий зазор находится на сердечнике со стороны носителя записи, и это его положение обеспечивает магнитную запись с поперечным, продольным или перпендикулярным намагничиванием. Электрические сигналы, идущие в обмотку во время записи, создают в сердечнике магнитный поток, пронизывающий участок поверхности носителя записи, влияя на намагниченность участка соответственно записывающему сигналу. Звукозапись в магнитофоне осуществляется на магнитной ленте. Она состоит из двух слоев. Один слой – основа, другой – рабочий магнитный. Магнитный слой состоит из игольчатых частиц гамма-окиси железа, двуокиси хрома. Основа – полиэтилен-терефлатная или поливинилхлоридная пленка, на которую нанесен магнитный лак с магнитным порошком и связующим веществом. Поверхности самых высококачественных магнитных лент полируются. Магнитные ленты различаются по типам в зависимости от назначения. Основные характеристики магнитной ленты – назначение, материал ее основы, толщина, ширина, технологическая разработка, перфорированность. Для звукозаписи в бытовых или студийных магнитофонах применяется магнитная лента, имеющая толщину 9, 12, 18, 27, 37, 55 мкм и ширину 3,81, 6,25 мм. Для видеозаписи в студийных видеомагнитофонах применяется магнитная лента толщиной 37 мкм и шириной 25,4 или 50,8 мм. Для видеозаписи в бытовых видеомагнитофонах применяется магнитная лента толщиной 37 мкм и шириной 12,7 или 6,25 мм. В кино применяются магнитные перфорированные ленты толщиной 150 мкм, шириной 35 мм. В различных измерительных приборах магнитная лента имеет толщину 18 или 37 мкм и ширину 12,7; 25,4; 6,25 мм. Способ магнитной записи в магнитофоне основан на изменении магнитного состояния магнитной ленты соответственно сигналам информации. Способ воспроизведения звука основан на обратном преобразовании сигналов информации. При магнитной записи электрические сигналы преобразуются для получения записи. Стирается запись размагничиванием носителя специальной стирающей головкой. При этом постоянный или переменный ток проходит через обмотку. Чем больше скорость записи, тем выше ее качество. Для видеозаписи сигналов частотой 10—15 МГц скорость составляет 50 м/с, для звуковых частот 30—16 кГц скорость движения 9,5 м/с. Магнитная запись различается по способу ее осуществления. Такими способами являются: направление ленты, преобразование сигналов в записывающих каналах, подача дополнительного переменного или постоянного тока высокой частоты 40—200 КГц для подмагничивания ленты. Это влияет на качество записи. Для каждого типа магнитной ленты применяется различная сила тока подмагничивания.

Магнитная лента в профессиональных магнитофонах намотана на сердечник, в бытовых – на катушку. В кассетных магнитофонах лента находится в магнитофонной кассете, это улучшает эксплуатацию и увеличивает сохранность звукозаписи. Монофонические магнитофоны имеют один канал записи и воспроизведения звука. Стереофонические магнитофоны имеют для каждого канала специальные головки, громкоговорители, усилители.

В бытовых стереомагнитофонах, как правило, 2 канала, в профессиональных стереомагнитофонах число каналов доходит до 6.

Магнитофоны появились в середине ХХ в. и сейчас имеют очень широкую сферу применения, так как магнитная запись достаточно проста в осуществлении, удобна для воспроизведения и эффективна благодаря многоразовому использованию магнитной ленты и изготовлению копий.

Дальнейшее совершенствование магнитной записи направлено на качественное улучшение носителя, увеличение ее скорости, плотности и точности.

Магнитофонная приставка

(см. «Магнитофон»)

Магнитофонная приставка – устройство, не имеющее громкоговорителя и усилителя звуковых частот и предназначенное для записи с радиоприемника, электропроигрывателя или микрофона и использующее усилитель звуковых частот от радиоприемника.

Микроволновая печь

Микроволновая печь – это бытовой электрический прибор, который предназначен для быстрого приготовления, подогрева или размораживания продуктов. В микроволновой печи, в отличие от других подобных приборов и устройств, разогревание распространяется не только на поверхность, но и по всему объему пищи, что приводит к минимизации времени приготовления.

С созданием микроволновой печи связана интересная история. Автором этого замечательного изобретения является американский инженер П. Спенсер. В 1940-х гг. он работал над изготовлением различного оборудования для радаров. Однажды он заметил, что сверхвысокочастотное излучение способно нагревать продукты. По одной версии, он, проводя опыты с магнетроном, обнаружил расплавившийся кусочек шоколада в кармане. По другой версии, нагрелся его бутерброд, лежащий на включенном магнетроне. Так или иначе, он обнаружил эффект нагревания сверхвысокочастотными излучениями пищи и решил запатентовать свое изобретение. В 1946 г. была создана первая микроволновая печь фирмой «Райтеон», которая быстро приготавливала пищу в промышленных условиях. Интересно, что она совершенно не была похожа по размерам на привычную современную печь. Высота первой микроволновой печи равнялась человеческому росту, а масса была 340 кг. Мощность ее превышала в 3 раза мощность современной СВЧ-печи.