[natuurkunde] Rendement magnetron bepalen

[Fiesika]

Ik heb voor mijn natuurkunde praktische opdracht gekozen voor het bepalen van het rendement van een magnetron. Nu heb ik zelf al een paar ideeën over hoe ik dit kan doen. Ik dacht aan het volgende:

1) Ik neem een kom en schenk er 1l water in.

2) Ik meet de begintemperatuur.

3) Ik zet de magnetron 30 seconden aan op de hoogste stand (waarbij de magnetron neem ik aan 100% van het totale vermogen gebruikt)

4) Ik meet de eindtemperatuur

5) Met

\(Q = mc\Delta T\)

kan ik bepalen hoeveel energie er nodig is om de temperatuur met

\(T\)

te doen stijgen

6) Het rendement is nu simpelweg

\(\eta = \frac{Q}{P \cdot t}\)

Klopt dit een beetje? Ik vond dit onderwerp namelijk ergens in een boekje als idee voor een praktische opdracht voor natuurkunde1,2 voor 6VWO, maar het komt wel erg simpel over eigenlijk. Mis ik soms iets?

[TD]

Ziet er goed uit volgens mij, waarbij t = Δt, de duur waarin het vermogen P geleverd werd.

[Bart]

Ik denk dat dit voor een praktische opdracht wel iets te simpel is (vraag eens aan je natuurkundeleraar). Wat je eventueel zou kunnen doen is bekijken op welke manier met het hoogste rendement 1 liter water in de magnetron verwarmt kan worden. Je kunt dan kijken naar bijvoorbeeld de stand van de magnetron (vol vermogen, 3/4 vermogen). De lokatie van het water in de magnetron (onderin bovenin) en de vorm van het water (dun laagje in een grote bak of juist een kolom water).

Er zijn eenvoudige energie/vermogen meters te koop die je tussen de magnetron en het stopcontact plaatst, zodat je een nauwkeuriger meting hebt van hoeveel electriciteit de magnetron verbruikt.

[Jan van de Velde]

Misschien wordt het ook al 'spannender' als je deze manier(en) eens vergelijkt met bijvoorbeeld een elektrische oven, een elektrische waterkoker, en, als je een voldoende nauwkeurige gasmeter hebt, een pannetje op een gasfornuis.

[Hoogvlieger]

Bedankt voor jullie tips, dat zou het inderdaad een stuk interessanter maken.

Edit: Oeps, account van mijn broer stond nog ingelogd, dit is fiesika.

[Jan van de Velde]

Goh, een hele WSF-familie. Gezellig !

[Fiesika]

Paar vraagjes nog:

1) Moet ik nog iets doen om kookvertraging van het water te voorkomen of hoef ik daar niet bang voor te zijn?

2) Hoe kan ik het beste de temperatuur meten? Zodra ik de magnetron opendoe en de thermometer er in stop verlies ik namelijk gelijk warmte, of is dat te verwaarlozen?

3) Ik heb gisteravond een schema'tje gemaakt:



Dus eerst onderzoek ik het rendement op lage stand/onderin de magnetron/dun laagje water/op een roterende schijf, daarna verander ik 1 ding, enz. Op deze manier doe ik 36 metingen. Uiteindelijk kan ik dan (hopelijk) conclusies trekken. Is dit een acceptabel genoeg onderzoek?

[Jan van de Velde]

1) Moet ik nog iets doen om kookvertraging van het water te voorkomen of hoef ik daar niet bang voor te zijn?

zover (koken) mag je het niet laten komen, want zodra er meetbare hoeveelheden water gaan verdampen stellen de meetwaarden van je thermometer niks meer voor. Je blijft dan energie toevoeren, maar je thermometer blijft op 100° hangen.

[Hoogvlieger]

Je hebt helemaal gelijk natuurlijk.

Edit: Doe ik het weer.

[TheSpecialOne]

Fiesika, zou je die foto van dat schema opnieuw kunnen uploaden, want ik loop momenteel vast (heb hetzelfde ow). Bvb dank.

[toaic]

Fiesika,

Ik lees dat de magnetron een draaiende schijf heeft.

Je zou ook kunnen onderzoeken wat er gebeurt bij het verwarmen van water.

Wanneer je het bekerglas niet laat ronddraaien.

Je zou, mocht het per ongeluk gaan koken, een glasstaafje of glasparels in het water kunnen doen.

[klazon]

Je zou ook kunnen onderzoeken wat er gebeurt bij het verwarmen van water.

Wanneer je het bekerglas niet laat ronddraaien.

Als je het niet laat ronddraaien kun je ook kijken of het verschil maakt waar het glas dan staat.

Als je het wel laat ronddraaien kun je kijken of het verschil maakt of het glas in het midden van de schijf staat of aan de rand.

[Benm]

Dat zou kunnen, maar is niet aan te raden als de magnetron je lief is. Als je een klein glaasje water neemt kun je mogelijk een plek vinden waar het niet opwarmt (op een knoop van de staande golf in de oven). Nadeel is dat de magnetron dan feitelijk onbelast werkt (vergelijkbaar met een lege magnetron aan zetten).

Het praktische rendement van een magnetron is 60-70%, dus bij 1 kW stroomverbruik van de buis heb je een verwarmingsvermogen van 600-700 watt. Bij leeg laten werken krijgt de buis de meeste RF energie terug en moet de koeling ervan dus die volledige kilowatt afvoeren... nog afgezien van het risico van vonkoverslag.

[toaic]

Volgens mij valt dat nog wel mee.

Heb dit zelf vaker gedaan. Ivm een proef waarmee je de golflengte die een magnetron uitzendt, kunt bepalen.

[Benm]

Hoe snel dat in de praktijk gaat durf ik niet te zeggen, het zijn van die dingen die een hele tijd goed kunnen gaan tot ze een keer mis gaan

Fabrikanten waarschuwen echter wel dat je een magnetronoven niet leeg mag gebruiken, en dat is niet voor niets.