Sínpisztoly készítése (tudományos magyarázat): 17 lépés

2025 Szerző: John Day | [email protected]. Utoljára módosítva: 2025-01-23 14:48

FIGYELMEZTETÉS: Olvassa el a "FONTOS" lépéseket, hogy ne sértse meg magát vagy áramütést szenvedjen, ha a sínpisztoly továbbfejlesztett változatát választja

Készítette: Duncan Yee

Áttekintés

A sínpisztoly fogalma abból áll, hogy egy mágneses és egy elektromos erő hatására egy vezető tárgyat 2 vezetősín mentén hajt. A hajtóerő irányát a Lorentz -erőnek nevezett elektromágneses mezők okozzák.

A [V] sebességgel, a mágneses mezőre merőleges elektromos mezőn keresztül mozgó töltött részecske [B] erőt [F] tapasztal, amint azt a jobb oldali ábra mutatja. Ez az ábra szemlélteti a Lorentz-erő irányát a jobb kéz szabály használatával.

Ebben a kísérletben a töltött részecskék elektromos mezőn keresztül történő mozgása a rézhuzalon áthaladó elektromos töltés áramlása. A mágneses mezőt nagyon erős neodímium mágnesek indukálják.

Az egyenlet tehát a kereszt szorzat: [F] = Il X [B]

I - aktuális

l - a huzal hossza

Alkatrészek

Nagy téglalap alakú neodímium mágnesek (Lee PID: 60012)

12AWD rézhuzal (Lee PID: 22498)

12 V -os akkumulátor (Lee PID: 81036)

Alligátor klipek (Lee PID: 690)

Exacto kés (Lee PID: 5457)

Átlós vágó (Lee PID: 10383)

Karton (Lee újrahasznosító kukája)

Opcionális: Digitális iránytű (Lee PID: 98411)

A tervezést javító alkatrészek

450V 470uF kondenzátorok (Lee PID: 8604)

600V 35A híd egyenirányító (Lee PID: 71096)

60VA lépésről lefelé/felfelé izolált transzformátorok (Lee PID: 10501)

Tápkábel (Lee PID: 2995)

26 AWG Hook Up Wire (Lee PID: 224007) vagy több Alligator Clips

Elektromos szalag (Lee PID: 10564)

Szuper ragasztó (Lee PID: 4327)

Ferritgyöngy (Lee PID: 10812)

Szilikon tömítőanyag (Lee PID: 16028)

Digitális multiméter (Lee PID: 10924)

1. lépés: A 12AWD rézhuzalok eltávolítása és a sínek elhelyezése

A pontos késsel vágja le a rézhuzal műanyag borítását. Vágjon le két huzalcsíkot 2 láb hosszúságban az átlós vágóval. Vágjon le még egy 2 hüvelyk hosszúságú huzalcsíkot, amelyet meghajtó objektumként használnak. A rézt úgy választják, hogy jó villamos vezető.

Vágjon ki 2 kis kört a kartonból, és szúrjon lyukat a kör közepébe. Csatlakoztassa ezt a 2 hüvelykes vezeték végéhez, hogy a rúd útján tartsa, amíg éget.

Ha hazahozza, ne hajlítsa meg a vezetékeket, hogy „sínekként” kiegyenesítse őket. Támogassa őket valamivel, ami nem vezeti az áramot, nehogy rövidre zárják. 2 vonalzót használtam, de használhatja a Lee újrahasznosító edényében található kartont. Csíptessen egy aligátor klipet, a másik végét pedig szabadon hagyva a sínek mindkét végén.

2. lépés: A mágneses mező kiváltása (1)

Az általam használt vonalzók magasságával 5 téglalap alakú neodímium mágnest tudok elhelyezni a sínek alatt. Minél több mágnest rakott egymásra, annál erősebb a mágneses erő. Győződjön meg arról, hogy a mágnesek nem érintkeznek a rézhuzalokkal, mivel ez ismét rövidre zárja a síneket.

Mivel a neodímium mágnesek az egyik oldalon egy északi pólusból, a másik oldalon egy déli pólusból állnak, rakja egymásra az arcokat.

A kísérlet során tartsa a mágneseket azonos irányba. Távolítson el egy köteg mágnest a kívánt magasságra, és helyezze őket a két sín alá és közé. Helyezzen egy másik köteget a lehető legközelebb a sínekhez. A mágneskötegek közötti mágneses erő egymással szemben fog állni. A két uralkodóval a helyükön tartottam őket.

3. lépés: A mágneses mező kiváltása (2)

Ezen a ponton nem tudjuk, hogy a mágneses erő felfelé vagy lefelé irányul -e. Az sem számít. Az irányt azonban az iránytű segítségével határozhatja meg. Az iránytű északi pólusa a mágnes déli pólusára irányul. Ez megmondja a mágneses erő irányát is.

FONTOS: ezeket a mágneseket nagyon nehéz kezelni, és ha összetörnek, könnyen összetörnek és eltörhetnek.

4. lépés: Az elektromos töltés áramlásának kiváltása

Helyezze a kiegyenesített 2 hüvelykes rézhuzalt a sínek mentén a mágnesek egyik kötege fölé. Ez rövidzárlatot eredményez a síneken, de itt szeretnénk áramot áramolni.

Csatlakoztassa az aligátorkapcsok szabad végeit, egyet a 12 V -os akkumulátor kivezetésének negatív végéhez, egyet pedig a pozitív végéhez. A 2 hüvelykes rúd most mozogni fog. A mozgás irányát a fentebb leírt erők határozhatják meg a jobb kéz szabályának használatával. Ha nem iránytűt használt a mágneses erő irányának meghatározásához, akkor könnyen megváltoztathatja a hajtórúd irányát az akkumulátor kivezetéseinek cseréjével. Ezt ismét megerősíthetjük a jobb kéz szabályának illusztrációjával.

Távolítsa el az aligátor klip egyik csatlakozóját a 12 V -os akkumulátor kivezetéséről.

5. lépés: A Railgun elsütése

Helyezze a hajtandó huzalt a sín egyik végére, körülbelül 1 negyedével a mágnesek első kötege fölé. Csatlakoztassa újra az aligátor klipet a 12 V -os akkumulátor csatlakozójához, és a vezeték fel fog lőni.

… Ez nem fog lenyűgözni, mivel láthatja, hogy a huzal csak a következő mágnes felé mozdul el, és nem erőlteti a mágnesek közé. De..

- - - - - - - - - - - - - - A sínpisztoly fejlesztése - - - - - - - - - - - - - - - - - -

6. lépés: A mágneses mező kiváltása

Egy nem vezető anyagból (fa, műanyag) készült erős mérőpálcával ragassza fel a mágnesköteget egyik oldalára szuper ragasztóval, és tekerje be a helyére elektromos szalaggal. Várja meg, amíg megszárad. Ha a mágnesek ugyanabba az irányba néznek, mint az eredeti kivitel, ismételje meg egy másik mágnesköteggel közvetlenül az első köteg mellett. Ez kissé nehéz lehet, mivel a mágnesek egymással szemben állnak. Szerezzen erre valakit, aki erős.

Ismét várjon, amíg megszárad, és ismételje meg, amíg a mágnessor eléri a sínek hosszát. Helyezze a mérőpálcát a 2 sín alá és közé, a mágnesekkel az ellenkező oldalon. Ez mágneses teret idéz elő a sínek teljes hosszában, lehetővé téve a huzal előrehajtását.

7. lépés: A lövedék beállítása

Helyezze a ferritgyöngyöt sík felületre, és töltse fel a gyöngy felét szilikon tömítőanyaggal, és várja meg, amíg megszárad. Ragassza a meghajtott huzal végeit a szilikon közepére, és ragassza a helyére szuperragasztóval. Győződjön meg arról, hogy a huzal elég hosszú ahhoz, hogy érintkezzen a sínekkel. Ezáltal a lövedék a sín útján marad, kisebb súrlódással az eredetileg használt kartonhoz képest.

MEGJEGYZÉS: Előfordulhat, hogy nagyobb ferritgyöngyöt kell használnia a lövedék súlyának növeléséhez, ha a kilövéskor elrepül.

8. lépés: A kondenzátorok beállítása

A kiválasztott kondenzátorok nagyobb akkumulátornak tekinthetők. Az akkumulátorhoz hasonló kondenzátor olyan töltést bír, amely nagyon gyorsan leesik a szokásos (AA, AAA, stb.) Elemekhez képest. Ez a kisülési sebesség az időállandótól függ; minél nagyobb az időállandó, annál hosszabb ideig tartja a kondenzátor töltését.

Az időállandó képlete: [T] = R * C

[T] = időállandó

R = ellenállás

C = (a kondenzátor kapacitása)

Mivel a réz ellenállása nem változhat drasztikusan, a töltés hosszabb tartását lehetővé tevő időállandó növelése érdekében növelhetjük a kondenzátorok kapacitását, ha párhuzamosan csatlakoztatjuk őket a 26 AWG vezetékkel. A kiválasztott kondenzátor mentén lévő csík negatív előjelet mutat (-), ami azt jelenti, hogy a hozzá legközelebb lévő oszlop a negatív oszlop. Csatlakoztassa őket párhuzamosan az egyik kondenzátor negatív oszlopának a másik negatív oszlopához való csatlakoztatásával. Ismételje meg a pozitív bejegyzéssel. Ez egyenértékű azzal, hogy 1 „akkumulátort” használunk áramforrásként, a kapacitás pedig a csatlakoztatni kívánt kondenzátorok számának összege.

MEGJEGYZÉS: Előfordulhat, hogy 3 kondenzátor nem elegendő a töltés megtartásához, többet hozzáadhat ízléséhez.

9. lépés: A kondenzátorok feltöltése (1)

Az általam választott kondenzátorok maximum 450 voltot képesek tárolni. Ezeknek a kondenzátoroknak a feltöltéséhez 450 voltot alkalmazunk rájuk a fali konnektorból táplált áram segítségével.

FONTOS: ellenőrizze az ország által szolgáltatott feszültséget. 120 vagy 220 voltos váltakozó áramú lesz. Kanadában ez 120 volt, ami azt jelenti, hogy ezt nagyjából meg kell szorozni 4 -gyel, hogy elérjük a 450 voltot.

2 aligátorkapcs segítségével csatlakoztassa a tápkábel végeit az egyik transzformátorhoz 0 és 120 ponton. További 2 aligátorkapocs segítségével csatlakoztassa a klipek végét a transzformátor másik végéhez 0 és 220 ponton. Ez az arány megsokszorozza a feszültséget a faltól 1,8 -mal.

Csatlakoztassa az első transzformátorból érkező aligátorbilincsek végét a második transzformátorhoz 0 és 120 ponton. További 2 aligátorkapcs segítségével csatlakoztassa a kapcsok végeit a transzformátor másik végéhez 0 és 220 pontnál. Ez ismét megszorozza a feszültség 1,8 -mal, így összesen 3,6.

10. lépés: A kondenzátorok feltöltése (2)

FONTOS: ne érintse meg a tápkábel végeit, különben áramütést szenved. Tekerje be a szabad vezetékeket elektromos szalaggal, hogy ne érintse meg őket. Ne érintse meg a transzformátorhoz csatlakoztatott aligátorbilincsek végét sem.

11. lépés: A kondenzátorok feltöltése (3)

Vizsgálja meg a feszültséget a krokodilcsipesz végeiből, amelyek a második transzformátor végeihez vannak csatlakoztatva a multiméterrel 450 V AC feletti beállításon (egyenetlen vonal a V mellett, nem pedig az egyenes vonal). A feszültség a falra csatlakoztatáskor a vártnál alacsonyabb lesz a vezetékek és minden csatlakoztatott ellenállása miatt.

12. lépés: A kondenzátorok feltöltése (4)

Mivel a falról érkező áram váltakozó áramú, és a kondenzátorokat egyenáramú árammal kell feltölteni (a végén pozitív és negatív polaritás van), a híd egyenirányítót használjuk a váltóáram DC -re váltására. Csatlakoztassa az aligátor klipek végeit a második transzformátorból a híd egyenirányító 2 középső csapjához, ügyelve arra, hogy az aligátor kapcsok ne érjenek a többi csaphoz.

13. lépés: A kondenzátorok feltöltése (5)

A szimbólum a híd egyenirányító külső csapjai felett + vagy -lesz. Csatlakoztassa ezeket a kondenzátorok + és - végéhez további 2 aligátorcsipesz segítségével.

14. lépés: A kondenzátorok feltöltése (6)

Csatlakoztassa a tápkábelt a falhoz, és várjon körülbelül 30 másodpercet, amíg a kondenzátorok teljesen feltöltődnek. Húzza ki a tápkábelt.

FONTOS: ne érintse meg egyszerre a kondenzátor két végét, különben fájhat. Ellenőrizze, hogy a kondenzátorok teljesen fel vannak -e töltve a multiméterrel 450 V DC feletti beállításon (egyenes vonal a V mellett, nem pedig egyenetlen vonal).

15. lépés: A kondenzátorok feltöltése (7)

MEGJEGYZÉS: A kondenzátorokat sorba kötheti (negatív posztot pozitívhoz), hogy növelje a létrehozott áramforrás feszültségét. Használjon azonos számú kondenzátort a párhuzamosan kapcsolt kondenzátorok mindegyikéhez (példa: ha az alábbi képen 3 kondenzátort választott párhuzamosan történő csatlakoztatásra, csatlakoztassa a sorozatot 3 párhuzamosan kapcsolt kondenzátor készlettel, összesen 6 kondenzátorral)).

Ebben a példában 2 párhuzamosan kapcsolt kondenzátor van sorba kötve 900 voltos áramforráshoz. A párhuzamosan kapcsolt kondenzátorok mindegyikének teljes kapacitása 940uF lesz.

16. lépés: A Railgun beállítása

Állítsa fel a lövedéket a rúd egyik vége fölé a mágnes egy része fölé. Csatlakoztassa a kondenzátor negatív végét az egyik sínvéghez egy aligátorcsipesszel, mint a korábban használt akkumulátor. Egy másik aligátor klip segítségével csatlakoztassa a klip egyik végét a másik sínhez, a másik végét pedig szabadon hagyva.

17. lépés: A Railgun lövése

Csatlakoztassa a kondenzátor pozitív végét az aligátor klip szabad végéhez, amely a másik rúdhoz van csatlakoztatva, és a lövedék kilő.