磁控管如何产生微波？

微波炉由于能够方便又快速地加热食物，广受群众喜爱。而微波炉之所以叫“微波”，是因为它加热食物的方式是靠辐射微波来实现的，其中辐射微波的核心元件就是磁控管。（更多电工课程免费看）

磁控管最初是应用在二战期间，用于增强雷达技术。它能够以更短的波长产高功率脉冲，这使得检测更小的物体成为可能。磁控管的紧凑尺寸使雷达尺寸更小。

现在，磁控管也用于微波炉中，负责产生高功率微波。那么，这个磁控管又是如何产生微波的呢？

磁控管的工作原理是LC振荡。当充电电容器与电感器接一起时，会发生LC振荡，这种简单的装置会产生电子的来回运动。若将带有电感器的天线放置在LC电路的电感器附近时，天线会辐射电磁波。这就是磁控管背后的理论。

显然，这种理论装置的能量振荡和相关辐射会很快消失，因为它会以辐射的形式损失能量。所以，接下来的问题是，这种理论装置如何转化为实用装置？

首先，有一个阴极和一个灯丝，流过灯丝的电流会加热灯丝，使阴极发射电子，这种现象被称为热离子发射。有趣的是，在这种情况下，电子又回到了阴极。

如果我们放置一个具有正电位的阳极，发射的电子会加速并向阳极移动。作为辐射态理论，电荷在加速时会产生辐射。然而，在这种简单装置中，电子辐射效率低下，因为阴极与阳极之间距离太短，电子在相互作用空间中加速所花费的时间很少。

为了增加电子在该空间花费的时间，将永磁体引入该结构中。运动电子在磁场中会受到洛伦兹力，所以电子在磁场中的路径是弯曲的。由于电子的路径现在是弯曲的，因此电子在相互作用空间中花费的时间增加了，运动时间的增加，提高了辐射效率。

然后，文章前面说过磁控管的工作原理是LC振荡，接下来让我们看看如何在磁控管中实现振荡。其实很简单，在阳极上设计有空腔，这些空腔在磁控管的物理特性上造成巨大差异，就可以实现LC振荡。

举个例子，一个带有空腔的金属棒，负电荷在其附近通过，由于同性相斥，就会排斥周围的电子。当负电荷通过空腔附近时，腔表面周围的电子也被干扰，靠近负电荷侧的电子被排斥到腔的另一侧，本侧留下正离子，最终在腔表面形成正、负电荷的聚集，如同电容极板。若在腔的两侧连接一个电感，电荷将就会像前文所说的那样发生LC振荡。

同理，磁控管有多个空腔，热离子发射的运动电子在腔表面上感应出正、负电荷。空腔以圆形方式布置，这意味着带电腔表面对不能保持孤立状态。为了使金属中电场保持为零，所有空腔对都以相反的极性充电，而腔体的曲面相当于电感，所以积累的电荷将同时发生LC振荡。在金属环和天线的帮助下，这种振荡被提取并转换为电磁波。

这些振荡将在磁控管中持续存在，因为电子不断地从阴极流向阳极，并传递它们的能量。而在前面的电子使LC振荡形成后，相互作用空间中剩余的电子将被吸引到正电荷区域，形成辐条轮图案。

由于空腔上的电荷在振荡，所以辐条轮必须旋转。辐条轮电子与空腔对电荷的关系类似于驴、或萝卜和大棒的关系，在这里，无论驴走多少步都不会吃到胡萝卜，胡萝卜总是在它够不着的地方。而辐条轮电子一直在追赶空腔对表面的正电荷，所以不断旋转。

另外，天线只需连接到其中一个空腔，因为在一个空腔中产生的磁力线也与其他空腔相连，这种现象称为相互耦合。这意味着从一个空腔提取的磁能，与从所有空腔组合提取的磁能相同。