Si të bëni një armë hekurudhore (shkenca shpjegohet): 17 hapa

2024 Autor: John Day | [email protected]. E modifikuara e fundit: 2024-01-30 12:25

KUJDES: Lexoni hapat "E RORTNDSISHME" në mënyrë që të mos dëmtoni veten ose të goditeni nga rryma nëse vendosni të bëni versionin e përmirësuar të armës hekurudhore

Krijuar nga: Duncan Yee

Vështrim i përgjithshëm

Koncepti i një arme hekurudhore konsiston në shtytjen e një objekti përcjellës përgjatë 2 shinave përcjellëse për shkak të një force magnetike dhe një force elektrike. Drejtimi i forcës shtytëse është për shkak të fushave elektromagnetike të quajtura forca Lorentz.

Një grimcë e ngarkuar që lëviz me një shpejtësi [V], përmes një fushe elektrike pingul me një fushë magnetike [B], do të përjetojë një forcë [F], siç përshkruhet në diagramin në të djathtë. Ky diagram ilustron drejtimin e forcës Lorentz me përdorimin e rregullit të dorës së djathtë.

Në rastin e këtij eksperimenti, lëvizja e grimcave të ngarkuara përmes një fushe elektrike është rrjedha e ngarkesës elektrike që lëviz nëpër një tel bakri. Fusha magnetike nxitet nga magnet neodymium shumë të fortë.

Ekuacioni është kështu produkti kryq: [F] = Il X [B]

I - aktuale

l - gjatësia e telit

Pjesët

Magnetë të mëdhenj neodimium drejtkëndor (PID i Lee: 60012)

Teli bakri 12AWD (PID i Lee: 22498)

Bateri 12V (PID e Lee: 81036)

Kapëse aligatorësh (PID i Lee -t: 690)

Thikë e saktë (PID e Lee: 5457)

Prerës Diagonal (PID i Lee: 10383)

Kartoni (koshi i riciklimit i Lee)

Opsionale: Kompas dixhital (PID i Lee: 98411)

Pjesë Përmirësimi i Dizajnit

Kondensatorë 450V 470uF (PID i Lee: 8604)

Ndreqës i urës 600V 35A (PID i Lee: 71096)

Transformatorë të izoluar 60VA Step Down/Up (PID i Lee: 10501)

Kordoni i rrymës (PID i Lee: 2995)

26 AWG Hook Up Wire (PID i Lee: 224007) ose më shumë kapëse Alligator

Shirit elektrik (PID i Lee: 10564)

Super Ngjitës (PID i Lee: 4327)

Rruaza Ferrite (PID e Lee: 10812)

Ngjitës silikoni (PID i Lee: 16028)

Multimetër dixhital (PID i Lee: 10924)

Hapi 1: Zhveshja e telave të bakrit 12AWD dhe vendosja e shinave

Duke përdorur thikën ekzakt, hiqni mbulesën plastike të telit të bakrit. Pritini dy shirita telash në 2 metra të gjatë me prestarin diagonale. Pritini një rrip më shumë tela në 2 inç të gjatë i cili do të përdoret si objekt shtytës. Bakri zgjidhet pasi është një përcjellës i mirë i energjisë elektrike.

Pritini 2 rrathë të vegjël nga kartoni dhe krijoni një vrimë në qendër të rrethit. Bashkojeni këtë në skajet e telit 2 inç për ta mbajtur atë në rrugën e shufrave ndërsa po ndizet.

Mundohuni të mos i përkulni telat kur i sillni në shtëpi, në mënyrë që t'i rregulloni ato si "binarët". Mbështetini ata me diçka që nuk përcjell energji elektrike në mënyrë që ata të mos shkurtohen. Kam përdorur 2 vizore, por ju mund të përdorni kartonin e gjetur në koshin e riciklimit të Lee. Mbërtheni një kapëse aligatori duke e lënë anën tjetër të lirë në secilin skaj të binarëve.

Hapi 2: Nxitja e fushës magnetike (1)

Me lartësinë e sundimtarëve që kam përdorur, mund të vendos 5 nga magnetet neodimium drejtkëndëshe nën shina. Sa më shumë magnete të keni bërë, aq më e fortë është forca magnetike. Sigurohuni që magnetët të mos prekin telat e bakrit pasi kjo përsëri do të shkurtojë binarët.

Meqenëse magnetet neodymium përbëhen nga një pol verior në njërën anë dhe një pol jug në anën tjetër, vendosni fytyrat lart.

Mbajini magnetët përballë të njëjtit drejtim gjatë gjithë këtij eksperimenti. Hiqni një pirg magnetësh në lartësinë e dëshiruar dhe vendosini ato nën dhe midis dy shinave. Vendosni një pirg tjetër sa më afër përgjatë shinave. Forca magnetike midis këtyre pirgjeve të magneteve do të kundërshtojë njëri -tjetrin. I mbajta në vend me dy sundimtarët.

Hapi 3: Nxitja e fushës magnetike (2)

Në këtë pikë, ne nuk e dimë nëse forca magnetike drejtohet lart ose poshtë. Gjithashtu nuk ka rëndësi. Sidoqoftë, mund të përcaktoni drejtimin me busull. Poli verior i busullës do të drejtohet në polin jugor të magnetit. Kjo gjithashtu do t'ju tregojë drejtimin e forcës magnetike.

E RORTNDSISHME: është vërtet e vështirë të trajtosh këta magnet dhe nëse ato përplasen me njëri -tjetrin, ata lehtë do të copëtohen dhe thyhen.

Hapi 4: Nxitja e rrjedhës së ngarkesës elektrike

Vendosni tela bakri të drejtuar 2 inç përgjatë shinave mbi njërën nga pirgun e magneteve. Kjo do të krijojë një të shkurtër në binarë, por këtu duam që ngarkesat elektrike të rrjedhin.

Lidhni skajet e lira të kapëseve të aligatorit, një në skajin negativ të terminalit të baterisë 12V dhe një në skajin pozitiv. Shufra 2 inç tani do të lëvizë. Drejtimi i lëvizjes mund të përcaktohet nga forcat e përshkruara më sipër duke përdorur rregullin e dorës së djathtë. Nëse nuk keni përdorur një busull për të përcaktuar drejtimin e forcës magnetike, lehtë mund të ndryshoni drejtimin e shufrës shtytëse duke ndërruar lidhjet me terminalin e baterisë. Përsëri, kjo mund të konfirmohet me ilustrimin e rregullit të dorës së djathtë.

Hiqni një nga lidhjet e kapëses së aligatorit nga terminali i baterisë 12V.

Hapi 5: Qitja e Armës Hekurudhore

Vendoseni telin që do të shtyhet në njërin skaj të hekurudhës rreth 1 të katërtën mbi pirgun e parë të magneteve. Rilidhni kapësen e aligatorit në terminalin e baterisë 12V dhe tela do të shkrepë.

… Kjo nuk do të ndizet në mënyrë mbresëlënëse pasi mund ta shihni që tela do të shtyhet vetëm te magneti tjetër dhe nuk do të ketë asnjë forcë që ta shtyjë atë midis magneteve. Por..

- - - - - - - - - - - - - - - - - Përmirësimi i armës hekurudhore - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

Hapi 6: Nxitja e Fushës Magnetike

Duke përdorur një shkop të fortë metër të bërë nga materiali jo përcjellës (dru, plastikë), ngjiteni pirgun e magneteve në njërën anë të tij me super ngjitës dhe mbështilleni në vend me shirit elektrik. Prisni që ajo të thahet. Me magnetët që përballen në të njëjtin drejtim me modelin origjinal, përsëriteni me një pirg tjetër magnetësh pranë grumbullit të parë. Kjo mund të jetë pak e vështirë pasi magnetët do të kundërshtojnë njëri -tjetrin. Merrni dikë të fortë për ta bërë këtë.

Përsëri, prisni që ajo të thahet dhe përsërisni derisa rreshti i magneteve të arrijë gjatësinë e shinave. Vendoseni shkopin e njehsorit nën dhe midis 2 shinave me magnetët në anën e kundërt. Kjo do të nxisë një fushë magnetike në të gjithë gjatësinë e shinave duke lejuar që tela të vazhdojë të shtyhet përpara.

Hapi 7: Vendosja e predhës

Vendoseni rruazën e ferritit në një sipërfaqe të sheshtë dhe mbushni gjysmën e rruazës me ngjitës silikoni dhe prisni që ajo të thahet. Ngjitni skajet e telit që shtyhet në qendër të silikonit dhe ngjiteni në vend me super zam. Sigurohuni që teli të jetë mjaft i gjatë për të mbajtur kontaktin e tij me binarët. Kjo do ta mbajë predhën në rrugën e binarëve me më pak fërkime në krahasim me kartonin e përdorur fillimisht.

SH NOTNIM: Ju mund të keni nevojë të përdorni një rruazë më të madhe ferrite për të rritur peshën e predhës nëse përfundon duke fluturuar kur gjuhet.

Hapi 8: Vendosja e Kondensatorëve

Kondensatorët e zgjedhur mund të mendohen si një bateri më e madhe. Kondensatori i baterisë mban një ngarkesë e cila bie shumë shpejt në krahasim me bateritë normale që përdoren zakonisht (AA, AAA, etj.). Kjo normë shkarkimi varet nga konstantja kohore; sa më e madhe të jetë konstanta e kohës, aq më gjatë kondensatori do të mbajë ngarkesën e tij.

Formula për konstantën kohore është: [T] = R * C

[T] = konstante e kohës

R = rezistenca

C = kapaciteti (i kondensatorit)

Meqenëse rezistenca e bakrit nuk mund të ndryshojë në mënyrë drastike, për të rritur konstantën e kohës duke lejuar që ngarkesa të mbahet më gjatë, ne mund të rrisim kapacitetin e kondensatorëve duke i lidhur ato paralelisht me telin 26 AWG. Shiriti përgjatë kondensatorit të zgjedhur tregon një shenjë negative (-) që do të thotë se posti më i afërt me të është shtylla negative. Lidhini ato paralelisht duke lidhur shtyllën negative të një kondensatori me atë negativ të tjetrit. Përsëriteni me postimin pozitiv. Kjo do të jetë ekuivalente me përdorimin e 1 'baterisë' si burim energjie me kapacitetin që është shuma e numrit të kondensatorëve që zgjidhni të lidheni.

SH NOTNIM: 3 kondensatorë mund të mos jenë të mjaftueshëm për të mbajtur ngarkesën, mund të shtoni më shumë sipas dëshirës tuaj.

Hapi 9: Ngarkimi i kondensatorëve (1)

Kondensatorët që kam zgjedhur mund të mbajnë një maksimum prej 450 volt. Për të ngarkuar këta kondensatorë, ne aplikojmë 450 volt për ta duke përdorur fuqinë e furnizuar nga priza e murit.

E RORTNDSISHME: kontrolloni tensionin e furnizuar nga vendi juaj. Do të jetë ose 120 ose 220 volt AC. Në Kanada është 120 volt që do të thotë se ne duhet ta shumëzojmë këtë afërsisht me 4 për të arritur 450 volt.

Duke përdorur 2 kapëse aligatori, lidhni skajet e kordonit të energjisë me një transformator në 0 dhe 120. Duke përdorur 2 kapëse të tjera aligatori, lidhni skajet e kapëseve në skajin tjetër të transformatorit në 0 dhe 220. Ky raport do të shumëfishojë tensionin nga muri me 1.8.

Lidhni skajet e kapëseve të aligatorit që vijnë nga transformatori i parë në transformatorin e dytë në 0 dhe 120. Duke përdorur 2 kapëse të tjera aligatori, lidhni skajet e kapëseve në skajin tjetër të transformatorit në 0 dhe 220. Kjo përsëri do të shumëfishojë tension me 1.8 duke dhënë një total prej 3.6.

Hapi 10: Ngarkimi i kondensatorëve (2)

E RORTNDSISHME: mos prekni skajet e kordonit të rrymës ose do të goditeni nga rryma. Mbështillni telat e ekspozuar duke përdorur shirit elektrik në mënyrë që të mos jeni në gjendje t'i prekni ato. Mos prekni as skajet e kapëseve të aligatorit të lidhur me transformatorin.

Hapi 11: Ngarkimi i kondensatorëve (3)

Provoni tensionin nga skajet e kapëseve të aligatorit të lidhur me skajet e transformatorit të dytë me multimetrin në një vendosje mbi 450V AC (vija e trazuar pranë V, jo vija e drejtë). Tensioni kur lidhet në mur do të jetë më i ulët se sa pritej për shkak të rezistencës së telave dhe gjithçkaje të lidhur.

Hapi 12: Ngarkimi i kondensatorëve (4)

Meqenëse fuqia që vjen nga muri është AC dhe kondensatorët duhet të ngarkohen me fuqi DC (ka një polaritet pozitiv dhe negativ në skajet e tij), ne përdorim ndreqësin e urës për të ndryshuar fuqinë AC në DC. Lidhni skajet e kapëseve të aligatorit nga transformatori i dytë në 2 kunjat e mesit të ndreqësit të urës duke u siguruar që kapëset e aligatorit të mos prekin asnjë nga kunjat e tjerë.

Hapi 13: Ngarkimi i kondensatorëve (5)

Simboli mbi kunjat e jashtme të ndreqësit të urës do të jetë ose + ose -. Lidhini këto me skajet + dhe - të kondensatorëve duke përdorur 2 kapëse të tjera aligatori.

Hapi 14: Ngarkimi i kondensatorëve (6)

Lidheni kordonin e rrymës në mur dhe prisni rreth 30 sekonda që kondensatorët të ngarkohen plotësisht. Shkëputeni kordonin e energjisë.

E RORTNDSISHME: mos prekni dy skajet e kondensatorëve në të njëjtën kohë, përndryshe mund të dëmtojë. Provoni nëse kondensatorët janë plotësisht të ngarkuar duke përdorur multimetrin në një mjedis mbi 450V DC (vija e drejtë pranë V, jo vija e ngathët).

Hapi 15: Ngarkimi i kondensatorëve (7)

SHENIM: Ju mund të lidhni kondensatorët në seri (postimi negativ në postin pozitiv) për të rritur tensionin e burimit të energjisë së krijuar. Përdorni të njëjtin numër kondensatorësh për secilin grup paralele të lidhur të kondensatorëve (shembull: nëse 3 kondensatorë zgjidhen të lidhen paralelisht në foton më poshtë, lidhni serinë me grupe prej 3 kondensatorësh të lidhur paralelisht me një total prej 6 kondensatorësh)

Në këtë shembull, 2 grupe kondensatorësh të lidhur paralelisht janë të lidhur në seri për një burim energjie prej 900 volt. Çdo grup kondensatorësh të lidhur paralelisht do të ketë një kapacitet total prej 940uF.

Hapi 16: Vendosja e armës me hekurudhë

Vendoseni predhën mbi njërin skaj të shufrës mbi një pjesë të magnetit. Lidhni skajin negativ të kondensatorit me njërin nga skajet e shinave me një kapëse aligatori si bateria e përdorur më parë. Duke përdorur një kapëse tjetër aligatori, lidhni një skaj të kapëses me shinën tjetër duke e lënë anën tjetër të kapësit të lirë.

Hapi 17: Qitja e Armës Hekurudhore

Lidhni skajin pozitiv të kondensatorit me skajin e lirë të kapëses së aligatorit që është e lidhur me shufrën tjetër dhe predha do të qëllojë.