Kako napraviti pušku (objašnjena znanost): 17 koraka

2024 Autor: John Day | [email protected]. Zadnja promjena: 2024-01-30 09:37

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

Autor: Duncan Yee

Pregled

Koncept oružanog oružja sastoji se od pokretanja vodljivog objekta duž 2 vodilne tračnice zbog magnetske 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 prikazuje smjer Lorentzove sile upotrebom pravila desne strane.

U slučaju ovog pokusa kretanje nabijenih čestica kroz električno polje je protok električnog naboja koji se kreće po bakrenoj žici. Magnetsko polje inducirano je vrlo jakim neodimijskim magnetima.

Jednadžba je dakle umreženi proizvod: [F] = Il X [B]

I - struja

l - duljina žice

Dijelovi

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

Bakarna žica 12AWD (Lee's PID: 22498)

12V baterija (Lee's PID: 81036)

Isječci od aligatora (Lee's PID: 690)

Exacto nož (Lee's PID: 5457)

Dijagonalni rezač (Lee's PID: 10383)

Karton (Leejeva kanta za recikliranje)

Izborno: 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 isječaka

Električna traka (Lee's PID: 10564)

Super ljepilo (Lee's PID: 4327)

Feritna perla (Lee's PID: 10812)

Silikonsko brtvilo (Lee's PID: 16028)

Digitalni multimetar (Lee's PID: 10924)

Korak 1: Skidanje 12AWD bakrenih žica i postavljanje tračnica

Egzaktnim nožem odrežite plastični poklopac bakrene žice. Dijagonalnim rezačem izrežite dvije trake žica duljine 2 metra. Izrežite 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 ga držali na putu šipki tijekom ispaljivanja.

Pokušajte ne savijati žice kad ih donosite kući kako biste ih mogli izravnati kao 'tračnice'. 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 recikliranje. Pričvrstite kopču od aligatora ostavljajući drugi kraj slobodnim na svakom kraju tračnica.

Korak 2: Induciranje magnetskog polja (1)

S visinom ravnala koje sam koristio, mogu postaviti 5 pravokutnih neodimijskih magneta ispod tračnica. Što ste više magneta složili, magnetska sila je jača. 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 tijekom ovog pokusa budu okrenuti u istom smjeru. Uklonite hrpu magneta na željenu visinu i postavite ih ispod i između dviju tračnica. Postavite još jedan snop što je moguće bliže uz tračnice. 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. Također nije važno. Međutim, smjer možete odrediti pomoću šestara. Sjeverni pol kompasa bit će usmjeren prema južnom polu magneta. To će vam također reći smjer magnetske sile.

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

Korak 4: Poticanje protoka električnog naboja

Ispravljenu bakrenu žicu od 2 inča postavite uz vodilice iznad jednog od gomile magneta. To će stvoriti kratki spoj na tračnicama, ali ovdje želimo da struje prođu.

Spojite slobodne krajeve aligatorskih kopči, jedan na negativni kraj kontakta 12V baterije, a jedan na pozitivni kraj. Štap od 2 inča sada će se pomaknuti. Smjer kretanja može se odrediti gore opisanim silama pomoću 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 s priključka baterije 12V.

Korak 5: Ispaljivanje šine

Žicu za pogon postavite na jedan kraj tračnice otprilike 1 četvrtinu iznad prve gomile magneta. Ponovno spojite kopču 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 oružja - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Korak 6: Induciranje magnetskog polja

Čvrstom palicom za metar napravljenom od neprovodnog materijala (drvo, plastika) zalijepite hrpu magneta na jednu od strana super ljepilom i omotajte je električnom trakom. Pričekajte da se osuši. S magnetima okrenutim u istom smjeru kao i originalni dizajn, ponovite s drugim snopom magneta tik do prvog snopa. To može biti malo teško jer će se magneti međusobno suprotstavljati. Neka netko snažan učini ovo.

Ponovno pričekajte da se osuši i ponavljajte dok red magneta ne dosegne duljinu tračnica. Stavite mjerač ispod i između 2 tračnice 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 s tračnicama. To će zadržati projektil na putu tračnica s manje trenja u usporedbi s izvorno korištenim kartonom.

NAPOMENA: Možda ćete morati koristiti veće feritno zrnce kako biste povećali težinu projektila ako na kraju odleti kad je ispaljen.

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.). Ta brzina pražnjenja ovisi o vremenskoj konstanti; što je veća vremenska konstanta, kondenzator će duže 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 prikazuje negativan predznak (-) što znači da mu je najbliži stub negativni stub. Spojite ih paralelno spajanjem negativnog stupa jednog kondenzatora s negativnim stupom 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 napajanjem iz zidne utičnice.

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

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

Spojite krajeve aligatorskih kopči koje dolaze iz prvog transformatora s drugim transformatorom na 0 i 120. Pomoću još 2 aligatorske kopče spojite krajeve isječaka na drugi kraj transformatora na 0 i 220. Time ćete ponovno 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 dotaknuti. 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 snaga koja dolazi iz zida izmjenična, a kondenzatore je potrebno napuniti istosmjernom energijom (na svojim krajevima ima pozitivan i negativan polaritet), koristimo ispravljač mosta za promjenu izmjenične struje u istosmjernu. Spojite krajeve aligatorskih kopči iz drugog transformatora na 2 srednja igla ispravljača mosta pazeći da kopče aligatora ne dodiruju niti jedan 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 aligatorske kopče.

Korak 14: Punjenje kondenzatora (6)

Uključite 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 to može ozlijediti. Provjerite jesu li kondenzatori potpuno napunjeni pomoću multimetra na postavci iznad 450 V DC (ravna crta pored V, a ne zakrivljena linija).

Korak 15: Punjenje kondenzatora (7)

NAPOMENA: Kondenzatore možete spojiti u seriju (negativni stupanj 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 s ukupno 6 kondenzatora).

U ovom primjeru 2 seta paralelno spojenih kondenzatora spojena su u nizu 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 kopče od aligatora spojite jedan kraj isječka s drugom tračnicom, ostavljajući drugi kraj isječka slobodnim.

Korak 17: Ispaljivanje šine

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