Kako napraviti pušku (objašnjena nauka): 17 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja izmjena: 2024-01-30 08:08

UPOZORENJE: Pročitajte korake "VAŽNO" kako se ne biste ozlijedili ili dobili strujni udar ako se odlučite za poboljšanu verziju pištolja

Autor: Duncan Yee

Pregled

Koncept šine se sastoji od pokretanja provodnog objekta duž 2 provodne šine usled magnetne i električne sile. Smjer potisne sile nastaje zbog elektromagnetskih polja koja se nazivaju Lorentzova sila.

Nabijena čestica koja se kreće brzinom [V], kroz električno polje okomito na magnetsko polje [B], osjetit će silu [F], kako je prikazano na dijagramu s desne strane. Ovaj dijagram ilustrira smjer Lorentzove sile upotrebom desnog pravila.

U slučaju ovog eksperimenta, kretanje nabijenih čestica kroz električno polje je tok električnog naboja koji se kreće po bakrenoj žici. Magnetno polje inducirano je vrlo jakim neodimijskim magnetima.

Jednačina je stoga unakrsni proizvod: [F] = Il X [B]

I - struja

l - dužina žice

Delovi

Veliki pravokutni neodimijski magneti (Lee's PID: 60012)

Bakarna žica 12AWD (Lee's PID: 22498)

12V baterija (Lee's PID: 81036)

Aligator isječci (Lee's PID: 690)

Exacto nož (Lee's PID: 5457)

Dijagonalni rezač (Lee's PID: 10383)

Karton (Leejeva kanta za reciklažu)

Opcionalno: digitalni kompas (Lee's PID: 98411)

Dijelovi koji poboljšavaju dizajn

450V 470uF kondenzatori (Lee's PID: 8604)

Ispravljač mosta 600V 35A (Lee's PID: 71096)

60VA Step Down/Up izolirani transformatori (Lee's PID: 10501)

Kabel za napajanje (Lee's PID: 2995)

26 AWG Hook Up Wire (Lee's PID: 224007) ili više Aligator kopči

Električna traka (Lee's PID: 10564)

Super ljepilo (Lee's PID: 4327)

Feritna perla (Lee's PID: 10812)

Silikonski zaptivač (Lee's PID: 16028)

Digitalni multimetar (Lee's PID: 10924)

Korak 1: Skidanje bakrenih žica 12AWD i postavljanje šina

Pomoću egzaktnog noža odrežite plastični poklopac bakrene žice. Izrežite dvije trake žica duljine 2 stope dijagonalnim rezačem. Odrežite još jednu traku žice duljine 2 inča koja će se koristiti kao pogonski objekt. Bakar je odabran jer je dobar provodnik električne energije.

Izrežite 2 mala kruga iz kartona i probodite rupu u središte kruga. Pričvrstite ovo na krajeve žice od 2 inča kako biste je držali na putu štapova dok se puca.

Pokušajte ne savijati žice dok ih donosite kući kako biste ih mogli ispraviti kao 'šine'. Podupirite ih nečim što ne provodi električnu energiju kako ne bi došlo do kratkog spoja. Koristio sam 2 ravnala, ali možete koristiti karton iz Leejeve kante za reciklažu. Zakačite kopču od aligatora ostavljajući drugi kraj slobodnim na svakom kraju šina.

Korak 2: Induciranje magnetskog polja (1)

S visinom ravnala koje sam koristio, mogu postaviti 5 pravokutnih neodimijumskih magneta ispod tračnica. Što više magneta složite, jača je magnetska sila. Pazite da magneti ne dodiruju bakrene žice jer će to opet skratiti vodilice.

Budući da se neodimijski magneti sastoje od sjevernog pola s jedne strane i južnog pola s druge strane, složite lica prema gore.

Magneti neka u tom smjeru budu okrenuti u istom smjeru. Uklonite hrpu magneta na željenu visinu i postavite ih ispod i između dvije šine. Postavite još jedan snop što je moguće bliže uz šine. Magnetska sila između ovih gomila magneta suprotstavit će se jedna drugoj. Držao sam ih na mjestu s dva vladara.

Korak 3: Induciranje magnetskog polja (2)

U ovom trenutku ne znamo je li magnetska sila usmjerena prema gore ili prema dolje. Takođe nije važno. Međutim, smjer možete odrediti pomoću kompasa. Sjeverni pol kompasa bit će usmjeren prema južnom polu magneta. Ovo će vam također reći smjer magnetske sile.

VAŽNO: S magnetima je zaista teško rukovati i ako se nabiju jedan na drugi, lako će se razbiti i slomiti.

Korak 4: Poticanje protoka električnog naboja

Postavite ispravljenu bakrenu žicu od 2 inča duž šina iznad jednog od gomile magneta. Ovo će stvoriti kratki spoj na šinama, ali ovdje želimo da električni naboji teku.

Spojite slobodne krajeve aligatorskih kopči, jedan na negativni kraj priključka baterije od 12V, a jedan na pozitivan kraj. Štap od 2 inča sada će se pomaknuti. Smjer kretanja može se odrediti gore opisanim silama korištenjem pravila desne ruke. Ako niste koristili kompas za određivanje smjera magnetske sile, možete jednostavno promijeniti smjer pogonske šipke zamjenom priključaka na terminal akumulatora. Opet se to može potvrditi ilustracijom pravila desne ruke.

Uklonite jedan od priključaka aligatorske kopče sa priključka baterije 12V.

Korak 5: Pucanje iz šine

Žicu za pogon postavite na jedan kraj šine otprilike 1 četvrtinu iznad prve gomile magneta. Ponovno spojite štipaljku od aligatora na priključak baterije od 12 V i žica će pucati.

… Ovo neće zapaliti impresivno jer vidite da će žica biti pogonjena samo do sljedećeg magneta i da neće imati silu koja će je gurnuti između magneta. Ali..

- - - - - - - - - - - - - - Poboljšanje oruđa - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Korak 6: Induciranje magnetskog polja

Koristeći čvrsti štap za merenje napravljen od neprovodnog materijala (drvo, plastika), zalijepite hrpu magneta na jednu od njegovih strana super ljepilom i omotajte je električnom trakom. Sačekajte da se osuši. Sa magnetima okrenutim u istom smjeru kao i originalni dizajn, ponovite sa još jednim gomilom magneta tik do prvog snopa. To može biti malo teško jer će se magneti međusobno suprotstavljati. Neka neko snažan učini ovo.

Ponovo pričekajte da se osuši i ponavljajte dok red magneta ne dosegne dužinu šina. Stavite mjerač ispod i između 2 šine s magnetima na suprotnoj strani. To će inducirati magnetsko polje cijelom dužinom tračnica dopuštajući žici da se i dalje tjera prema naprijed.

Korak 7: Postavljanje projektila

Stavite feritno zrnce na ravnu površinu i napunite polovicu zrna silikonskim brtvilom i pričekajte da se osuši. Zalijepite krajeve žičane žice na središte silikona i zalijepite je super ljepilom. Uvjerite se da je žica dovoljno duga da zadrži kontakt sa šinama. Ovo će zadržati projektil na putu šina s manjim trenjem u usporedbi s kartonom koji je izvorno korišten.

NAPOMENA: Možda ćete morati koristiti veće feritno zrnce da povećate težinu projektila ako na kraju odleti prilikom ispaljenja.

Korak 8: Postavljanje kondenzatora

Odabrani kondenzatori mogu se smatrati većom baterijom. Kondenzator poput baterije drži naboj koji se vrlo brzo ispušta u usporedbi s uobičajenim baterijama koje se uobičajeno koriste (AA, AAA itd.). Ova brzina pražnjenja zavisi od vremenske konstante; što je veća vremenska konstanta, duže će kondenzator držati svoj naboj.

Formula za vremensku konstantu je: [T] = R * C

[T] = vremenska konstanta

R = otpor

C = kapacitet (kondenzatora)

Budući da se otpor bakra ne može drastično promijeniti, da bismo povećali vremensku konstantu koja omogućuje duže zadržavanje naboja, možemo povećati kapacitet kondenzatora povezujući ih paralelno sa žicom od 26 AWG. Traka duž odabranog kondenzatora pokazuje negativan predznak (-) što znači da mu je najbliži stub negativni stub. Spojite ih paralelno povezivanjem negativnog stuba jednog kondenzatora sa negativnim stubom sljedećeg. Ponovite sa pozitivnim postom. To će biti ekvivalentno korištenju 1 „baterije“kao izvora napajanja, a kapacitet je zbroj broja kondenzatora koje odaberete za spajanje.

NAPOMENA: 3 kondenzatora možda neće biti dovoljna za držanje napunjenosti, možete ih dodati po svom ukusu.

Korak 9: Punjenje kondenzatora (1)

Kondenzatori koje sam odabrao mogu držati najviše 450 volti. Za punjenje ovih kondenzatora na njih primjenjujemo 450 volti koristeći napajanje iz zidne utičnice.

VAŽNO: provjerite napon koji isporučuje vaša država. Napon će biti ili 120 ili 220 volti. U Kanadi je 120 volti, što znači da ovo moramo pomnožiti otprilike sa 4 da bismo dosegli 450 volti.

Pomoću 2 kopče od aligatora spojite krajeve kabela za napajanje na jedan transformator na 0 i 120. Pomoću još 2 aligatorske kopče spojite krajeve kopči na drugi kraj transformatora na 0 i 220. Ovaj omjer će pomnožiti napon od zida za 1,8.

Spojite krajeve aligatorskih kopči koje dolaze iz prvog transformatora s drugim transformatorom na 0 i 120. Koristeći još 2 aligatorske kopče, spojite krajeve kopči na drugi kraj transformatora na 0 i 220. To će opet pomnožiti napon za 1,8 daje ukupno 3,6.

Korak 10: Punjenje kondenzatora (2)

VAŽNO: ne dodirujte krajeve kabela za napajanje ili ćete dobiti strujni udar. Omotajte izložene žice električnom trakom tako da ih nećete moći dodirnuti. Ne dodirujte niti krajeve aligatorskih kopči spojenih na transformator.

Korak 11: Punjenje kondenzatora (3)

Testirajte napon s krajeva aligatorskih kopči spojenih na krajeve drugog transformatora s multimetrom na postavci iznad 450V AC (iskrivljena linija pored V, a ne ravna linija). Napon pri uključivanju u zid bit će niži od očekivanog zbog otpora žica i svega spojenog.

Korak 12: Punjenje kondenzatora (4)

Budući da je napajanje iz zida izmjenično, a kondenzatore je potrebno napuniti istosmjernom energijom (ima pozitivan i negativan polaritet na krajevima), koristimo ispravljač mosta za promjenu izmjenične struje u istosmjernu. Spojite krajeve aligatorskih kopči iz drugog transformatora na 2 srednja pina ispravljača mosta pazeći da kopče aligatora ne dodiruju nijedan drugi pin.

Korak 13: Punjenje kondenzatora (5)

Simbol iznad vanjskih pinova ispravljača mosta bit će ili + ili -. Spojite ih na + i - krajeve kondenzatora pomoću još 2 kopče od aligatora.

Korak 14: Punjenje kondenzatora (6)

Priključite kabel za napajanje u zid i pričekajte 30 -ak sekundi da se kondenzatori potpuno napune. Odspojite kabel za napajanje.

VAŽNO: ne dodirujte dva kraja kondenzatora u isto vrijeme jer bi to moglo ozlijediti. Testirajte da li su kondenzatori potpuno napunjeni pomoću multimetra na postavci iznad 450V DC (ravna linija pored V, a ne zakrivljena linija).

Korak 15: Punjenje kondenzatora (7)

NAPOMENA: Kondenzatore možete spojiti u seriju (negativni stub na pozitivni stub) kako biste povećali napon stvorenog izvora napajanja. Upotrijebite isti broj kondenzatora za svaki od paralelno spojenih setova kondenzatora (primjer: ako su 3 kondenzatora odabrana za paralelno povezivanje na donjoj slici, spojite seriju sa setovima od 3 paralelno spojena kondenzatora sa ukupno 6 kondenzatora).

U ovom primjeru 2 seta paralelno spojenih kondenzatora spojena su u seriju za izvor napajanja od 900 volti. Svaki set paralelno spojenih kondenzatora imat će ukupni kapacitet od 940uF.

Korak 16: Postavljanje šine

Postavite projektil iznad jednog kraja štapa iznad dijela magneta. Spojite negativni kraj kondenzatora na jedan od krajeva tračnice štipaljkom od aligatora poput prethodno korištene baterije. Pomoću druge štipaljke od aligatora spojite jedan kraj kopče s drugom šinom ostavljajući drugi kraj isječka slobodnim.

Korak 17: Ispaljivanje šine

Povežite pozitivni kraj kondenzatora sa slobodnim krajem aligatorske kopče koja je spojena na drugu šipku i projektil će pucati.