マイクロ波の発生装置

図 3.2: 水分子の回転の原理
図 3.3: マグネトロンの原理

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モーターやマイクロホンでは，電磁力で動かされるのは導線であった．この場合は，磁力線を横切って，導線の中を電流が流れたので，導線が動いたのである．導線がなくても，そこに電流が流れていると，つまり電子の流れがあるなら，その流れが動かされる．マグネトロンは，この原理に基づいてマイクロ波を発振させるものである．

マグネトロンは，レーダーの発振管などに利用されているが，身近なところでは，家庭用電子レンジに納められ，多くの家庭で活躍している．

電子レンジの中では火の気もないのに，ものが加熱されるが，これは波長の短いマイクロ波による誘導加熱に基づいている．すなわち，食べ物の中に必ず含まれる，酸素原子一個と水素原子二個からなる水分子が電波で躍らされ，その結果，熱が発生する．電子レンジでは，一秒間に二百万回以上も方向を変える電場が，マイクロ波によって水分子に作用し（図3.2），無数にある水分子が，互いにぶつかり合っている．

マイクロ波発生装置，マグネトロンの構造を簡単に説明しよう．図3.3に示すように，これは電気の陽極になる円筒と，その中心軸におかれた陰極とからできており，この軸に平行して磁場が加えられるようになっている．この磁場を作るのがフェライト磁石である．

磁場は，紙面を表から裏に貫く方向とする．陰極から電子が放出され，外周の筒状の陽極に向かうとき，電子は進行方向を右に曲げるような力を受ける．この曲げる力は，磁場が強くなるほど大きくなる．磁場を次第に強くしていくと，電子の流れも右へ向けての行き先変更が次第にひどくなる．磁場がある強さにまでなると，電子は陽極筒の内面をかすめるだけで，陽極に飛び込むことができず，陰極のほうに舞い戻る．磁場がさらに強くなると，電子は陰極の周囲を，特殊な曲線を描きながらぐるぐる回るようになる．この現象をうまく利用すると，マイクロ波の周波数で振動する電力が発生する．