O equipamento responsavel por gerar microondas é o magnetron.
O princípio de funcionamento do magnetron envolve diversos tópicos físicos, alguns destes por exemplo são o de ressonância,cavidade ressonante,campo magnético,campo elétrico,e elementos de circuitos elétricos como capacitores e indutores .O nosso objetivo é entendeder como se pode gerar uma onda eletromagnética no nosso caso o interesse em particular na formação das microondas que aquecem nosso leitinho de manhã.  Para explicar todos estes tópicos vamos ao magnetron:

Interior Forno de MicroondasFoto externa de um MagnetronFoto do interio do Magnetron

Figura 6: Na Esquerda temos um microondas aberto e mostrando suas partes internas, ao centro temos o conjunto formado pelo magnetron, antena e colimador, e a direita temos uma foto do interior do magnetron e os nomes de cada parte.

Os anéis pra que servem?
os anéis fazem com que o circuito elétrico seja em paralelo,caso contrário nosso circuito seria em série, e isto inviabilizaria a produção da microonda.

Circuito em sérieFigura 7 Circuito em ParaleloFigura 8
Na figura 7 temos um circuito RLC em série já na figura 8 temos um circuito RLC em paralelo, onde nas duas figuras as formas e tamanho são apenas modelos não sendo reais.

Cada cavidade chamada ressonante entre as aletas funciona como um capacitor e as aletas como um indutor. A seguir a figura que modeliza o que dissemos.

A Figura a esquerda (figura 9) mostra uma modelização do funcionamento do Forno de microondas, e a figura da direita (figura 10) mostra uma das cavidades formadas pelas aletas do magnetron.

 

Saiba Mais

Cada circuito RLC possui uma freqüência natural,quando o sistema externo realimenta o circuito que no nosso estudo é o magnetron com RLC paralelo dizemos que o sistema está em ressonância,então daqui em diante vamos nos referir ao conjunto magnetron e a caixa cilíndrica de cavidade ressonante.
Como o sistema gera uma onda eletromagnética no nosso caso a microondas?
O cátodo é aquecido pelo circuito externo e emite elétrons estes elétrons se dirigem em direção ao ânodo, mas o que seria um deslocamento em linha reta é alterado pela presença do campo magnético gerado pelos imãs permanentes que estão junto ao magnetron.
A figura modeliza como seria hipoteticamente a trajetória de um elétron na presença de um campo magnético sendo que nos quadros que seguem o campo magnético é diferente um do outro.

modeloMov1modeloMov2magnetron2
A figura a esquerda (figura11) é a modelização do movimento de um elétron em um magnetron de anodo-partido, a do centro(figura 12) é mostra a modelização do caminho de um elétron em um magnetron de elétron-ressonante, e a da direita (figura 13)é uma imagem de um magnetron em seu suporte mostrando cada um de seus componente. As cores, formatos e escalas das figuras da esquerda e da central são modelizações e não condizem com a realidade.

Você pode ter uma boa idéia de como o elétron ou alguma partícula carregada se comporta na presença de um campo magnético clique e pesquise as aulas do prof Kléber.

Quando os elétrons chegam perto das aletas eles repelem os elétrons que estavam nestas imediações o que  gera uma corrente  ou uma migração dos elétrons de uma aleta para outra
a nuvem de elétrons é consequência da emissão estimulada pelo aquecimento do cátodo,repare que a núvem eletrônica têm um formato com pontas,isto porque hora as aletas atraem a núvem hora repele.

Você pode ver uma ótima simulação no site.

Interação no Interior do Magnetron
Magnetron5Quando lançadas as ondas geradas pelo carregar e descarregar do capacitor,
(lei de Àmpere-Maxwell ) na cavidade ressonante ou seja no cilindro cor de cobre da figura 14 pelos fatores geométricos, dimensão da cavidade e pelo  comprimento de onda gerado se instaura uma onda estacionária,lógico que a cavidade já foi projetada para que as ondas estacionárias que irão se formar estejam dentro de 12 cm no qual é a microondas que utilizamos no forno.