Kapitel 2 Electromagnetism - Aufbau einer Railgun in 10 Minuten
Eine 10 Minuten railgun
A railgun ist eine Vorrichtung zum Beschleunigen eines Objekts durch Ausführen von elektrischem Strom durch sie entlang einem Paar von Schienen. Wenn große Mengen an Energie verwendet werden, wird die Railgun eine mächtige Waffe. Aber die Prinzipien sicher nachgewiesen werden, indem eine geringere Menge an Energie verwendet wird, in unserem Fall von einer 9-Volt-Batterie.
Wenn eine kleine Menge von Energie verwendet wird, können die Schienen oft wiederverwendet werden. Wenn größere Mengen an Energie verwendet werden, wird die railgun a one-shot-Gerät, da die Schienen in dem Prozess des Schießen die Waffe zerstört werden, aufgrund von Lichtbögen und Verbiegen der Schienen.
Es gibt mehrere Arten von Schienenkanone, die jeweils mit einer anderen Methode des Objekts beschleunigt wird. Diese Version ist ein linearer homöopolaren Motor bezeichnet.
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Was du brauchst
- Ein Stück Pappe oder Holz für eine Basis. Es kann beliebig lang sein. Unsere ist etwa 18 Zoll lang und etwa 6 Zoll breit.
- Zwei Streifen aus Aluminiumfolie, 2 Zoll breit und 2 Zoll länger als die Basis.
- A 2 Zoll breite Länge von Stahldraht, wie beispielsweise aus einem coathanger.
- 2 Scheibenmagnete, plattiert in einem guten Leiter, wie Gold. Die super-starken Magneten in unserem Katalog große Arbeit, und waren die in diesem Projekt verwendet diejenigen.
- Einige Weißleim
- A 9-Volt-Batterie
- Zwei aligator clip führt
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Wir beginnen mit dem auf der Basis eine dünne Schicht Kleber ausbreitet, die Folienstreifen zu halten.
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Die Folienstreifen werden dann auf der Basis platziert, etwa ein halben Zoll auseinander, und mit den Fingern geglättet, um Falten zu entfernen. Der zusätzliche 2 Zoll ist links über eine Seite hängen, um es für die Batterie leicht zu machen, auf die Leitungen zu befestigen.
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Als nächstes legen wir die Batterie mit dem Clip führt. Wir werden zu diesem Zeitpunkt nicht über Batteriepolung Sorge - wenn die Waffe in die falsche Richtung abschießt, wird umgekehrt wir die Batterie.
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Das Nest Schritt ist, die Enden des Drahtes flach coathanger Datei. Dadurch werden die Magneten ermöglichen, zu den Enden der Drahtachse bleiben flach. Wenn die Einreichung sorgfältig durchgeführt wird, um die flachen Ende senkrecht zum Draht zu machen, dann wird es weniger Wackeln sein als die Magnete der Schienen fährt nach unten.
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Brennen des Railgun
Um Feuer der Railgun, fallen nur die Räder auf den Schienen. Sie werden sofort beginnen zu beschleunigen. Wenn sie sich nicht bewegen, sind die Magnete wahrscheinlich nicht die gleiche Art und Weise zeigt. Heben Sie die Räder, und ein Magnet Flip, und versuchen Sie es erneut. Wenn es immer noch nicht funktioniert, überprüfen Sie die Batterie und die Anschlüsse.
Wenn die Räder in der falschen Richtung bewegen, können Sie entweder sie am anderen Ende beginnen, oder die Batterie umgekehrt.
Klicken Sie auf das Foto unten um die Railgun in Aktion zu sehen.
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Wie macht es das?
Der homöopolaren Motor war einer der ersten Motoren die jemals gebaut wurden. Michael Faraday baute ein.
Es gibt viele verschiedene Designs. Die unten abgebildete ist nur einer von ihnen. Klicken Sie auf das Bild, um es laufen zu sehen.
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Ein Magnet ist Nordpol nach oben in einer Schüssel mit Essig gegeben. Der Magnet ist einer unserer Super-Mächtigen aus unserem Katalog ein. Abgehängte darüber ein schweres Stück Kupferrohr oder ein Draht ist, aus einer flexiblen Litzenleiter Krokodilklemme hängt. Der Essig deckt das Rohr bis zu einer Tiefe von etwa einem halben Zoll. Das Rohr nicht ganz die Magneten berührt, sondern ist frei, um zu schwingen.
Ein Stück Aluminiumfolie liegt auch im Essig (dies stattdessen einen Kupferdraht sein kann, ist es nicht kritisch).
Wenn wir eine Quelle von etwa 30 bis 50 Volt (etwa 9 Volt-Batterien in Serie verbunden) mit der Folie und das Rohr verbinden, beginnt das Rohr um die Magneten zu drehen. Wir bekommen auch viele Blasen von Wasserstoff und Sauerstoff, aber für dieses Projekt, das ist nur ein Nebeneffekt.
Wir haben einen homöopolaren Motor geschaffen. Im Gegensatz zu unseren vorherigen Motoren, tut dies nicht die Pole eines Elektromagnet ändert von Norden nach Süden und zurück.
Da der Strom durch den Kupferdraht (oder Rohr in unserem Fall) fließt, wird ein Magnetfeld um ihn herum erzeugt. Dieses Magnetfeld in Wechselwirkung mit dem Magnetfeld des Magneten an der Unterseite der Schüssel. Die Anordnung ist so eingerichtet, dass das Magnetfeld in dem Draht in einem rechten Winkel zu dem Magnetfeld des unteren Magneten seine Kraft ausübt. Dies macht den Draht Kreis dass Magnet.
Ein weiterer einfacher homöopolaren Motor ist unten dargestellt.
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Die beiden kleinen Plattenmagnete sind an der Oberseite des Nordpols des Würfels Magneten eingestellt. Die Schleife in der Unterseite der Drahtform wird dann in der Oberseite der zwei Scheiben angeordnet. Die Schleife ist nur knapp größer als die Scheiben. Der positive Pol der Batterie wird dann auf der Oberseite der Scheiben sorgfältig platziert und das spitze Ende der Drahtform ist in der Vertiefung an der Oberseite der Batterie angeordnet.
Wenn die gesamte Struktur auf dem Würfel Magneten ausgeglichen wird, beginnt der Draht um die Batterie zu drehen.
Was ist denn hier los ist ähnlich zu dem, was in unserem Essig Version vor sich geht.
Der Strom von der Batterie ist auf beiden Seiten der Drahtform durch den Draht fließt. Dies erzeugt ein Magnetfeld um den Draht. Dieses Feld in Wechselwirkung mit dem Feld aus dem Cube Magneten und die Scheiben. Feld des Drahtes erzeugt eine Kraft im rechten Winkel zu dem Feld von den Magneten. Dies bewirkt, dass die rechte Seite des Drahtes in Richtung Sie gedrückt wird, und die linke Seite von Ihnen weg geschoben werden. Diese Aktion wird fortgesetzt, bis der Akku leer wird.
Angenommen, wir auf den Draht gehalten, und lassen Sie den Magneten bewegen? Wir können das tun, indem Sie einfach die Batterie auf dem Tisch, auf seiner Seite. Klicken Sie auf das Foto eine Animation zu sehen, was passiert.
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Der Draht dreht, bis er den Tisch schlägt. Die Kraft fortgesetzt, nachdem der Draht nicht mehr drehen kann, und so dass anstelle des Siebes dreht, wird der Batterie und die Magnete drehen. Dies macht die Batterie Rolle entlang der Tabelle wie eine Dampfwalze.
Sie können nun sehen, dass wir sehr nah an unserem railgun Design sind. Die Railgun ist wirklich nur zwei dieser Batterierollen verbunden End-to-End. Die Batterie ist nun extern, und die Drähte durch die Schienen ersetzt wurden. Das Magnetfeld in den Schienen erzeugt eine Kraft im rechten Winkel zu dem Magnetfeld der Räder des Wagens railgun, und bewirkt, dass sie rollen.