Информация предоставлена исключительно в образовательных целях!
Администратор сайта не несет ответственности за возможные последствия использования предоставленной информации.
ЗАРЯЖЕННЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ СМЕРТЕЛЬНО
ОПАСНЫ!
Индукционный ускоритель (дискомёт) (induction coil gun ) представляет собой разновидность электромагнитного ускорителя масс и работает на основе взаимодействия вихревых токов, индуцируемых в замкнутом проводящем снаряде (диске) переменным магнитным полем, с током, создающим это магнитное поле. При этом взаимодействии возникает сила отталкивания, придающая ускорение снаряду. Чем быстрее скорость изменения магнитного потока, тем больше индуцированные вихревые токи и тем сильнее отталкивание снаряда.
Такое устройство было изобретено американским инженером и изобретателем Элиу Томпсоном (Elihu Thompson)
:
Поэтому такой ускоритель часто называют "Thompson gun
".
В отличие от пушки Гаусса, в индукционном ускорителе используются неферромагнитные снаряды (из меди или алюминия). Причем алюминий предпочтительнее, чем медь, так как его плотность (2,7 г/см 3) меньше, чем у меди (8,9 г/см 3), в 3,3 раза, а удельное сопротивление (0,028 Ом·мм 2 /м) больше, чем у меди (0,0175 Ом·мм 2 /м), всего лишь в 1,6 раза.
Для уменьшения сопротивления снаряда и возрастания вихревых токов можно охладить его (например, в жидком азоте с температурой кипения 77 К). Уменьшение удельного электрического сопротивления материала снаряда при этом характеризуется коэффициентом $\alpha = {{{\rho}_{295 K}} \over {{\rho}_{77 K}}}$, показывающим уменьшение сопротивления охлажденного до 77 К по сравнению с комнатной температурой 295 К. Для алюминия и его сплавов $\alpha$ = 2 ... 15.
Прыгающее кольцо
В классическом варианте ("ring launcher
" или "jumping ring
") индукционный ускоритель содержит катушку (2), намотанную на ферромагнитный сердечник (1). На сердечник надевается кольцо (5):
При замыкании ключа (4) заряженный конденсатор (3) разряжается на катушку, в которой возникает импульс тока. Создаваемое импульсом тока переменное магнитное поле, сконцентрированное в сердечнике, пронизывает кольцо и наводит в нем вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов с магнитным полем приводит к возникновению силы отталкивания, заставляющей кольцо взлетать вверх.
Именно с таким устройством Томпсон провел первые опыты в 1887 году.
Вот схема такой установки из статьи Felix Waschke
, Andreas Strunz
и Jan-Peter Meyn
"A safe and effective modification of Thomson"s jumping ring experiment
", опубликованной в журнале European Journal of Physics, Volume 33, Number 6
:
Такой опыт любят проводить в учебных заведениях, питая катушку L
через изолирующий трансформатор TV
от автотрансформатора LT
, подключенного к электросети (через сетевую вилку XT
):
Использование автотрансформатора позволяет изменять напряжение (и ток) в катушке.
Вот пример такой установки, выпускаемой бразильской компанией Cidepe
:
А вот демонстрационная установка университета King Fahd University of Petroleum & Minerals
:
...
Дискомёт
Также интересен вариант индуционного ускорителя - дискомёта ("disc launcher
"/"disk shooter
" или "washer launcher
"):
Переменный ток, протекающий по катушке (1) и создающий возле нее переменное магнитное поле, обычно генерируется при разряде заряженного конденсатора (2) на эту катушку. Для коммутации в качестве ключа (3) при этом можно использовать тиристор. Диск (4) под действием электромагнитной силы движется вверх.
Подобный дискомёт описан на странице PowerLabs
исследователя Sam Barros
:
Для питания плоской катушки из 7 витков, намотанной многожильным медным проводом диаметром 3 мм (сечение 16 мм 2), используется батарея из двух конденсаторов общей емкостью 12600 мкФ на напряжение 450 В (максимальная энергия 1,3 кДж). Конденсаторы коммутируются на катушку тиристором (300 А / 1200 В). В опытах использовался алюминиевый диск массой 70 г.
Описание еще одного дискомёта приведено на странице EMP HDD Launcher
на сайте Instructables
. В этом ускорителе используется батарея из 20 конденсаторов емкостью 100 мкФ, заряжаемых до напряжения 400 В. Алюминиевый диск при выстреле подбрасывался на 10 футов вверх. На этой фотографии изображен момент взлета диска:
Видна яркая вспышка при замыкании ключа. Ключ представляет собой оригинальную конструкцию, удерживаемую в выключенном состоянии натянутой нитью:
Индукционный дискомет с конденсаторной батареей, заряжаемой до напряжения 900 В, описан на странице Washer launchers
исследователя :
Одним из высших достижений этого незаурядного исследователя можно считать дискомёт, содержащий батарею конденсаторов общей емкостью 1500 мкФ под напряжением 2кВ.
Достоинства и недостатки
Достоинством
индукционного ускорителя является высокий КПД и отсутствие необходимости прерывать импульс тока (в отличие от пушки Гаусса).
Недостатком индукционного дискомёта можно считать неаэродинамическую форму снарядов.
Моя экспериментальная установка
Я создал экспериментальный индукционный ускоритель, основными элементами которого являются:
катушка
- плоская спиралевидная катушка (flat spiral coil,
часто называется pancake coil
):
Для повышения прочности катушки я залил ее "эпоксидкой", так как большая скорость изменения магнитного поля вызывает деформацию катушки.
Индуктивность $L$, мкГн, такой катушки определяется выражениями (http://www.deepfriedneon.com/tesla_f_calcspiral.html
):
$A = {{D_i + N (W + S)} \over {2}}$
$L = {{N^2 + A^2} \over {30 A - 11 D_i}}$,
где $D_i$ - внутренний диаметр в дюймах, $N$ - количество витков, $W$ - диаметр провода в дюймах, $S$ - расстояние между витками в дюймах
По формуле Wheeler
(http://www.pulsedpower.eu/toolbox/toolbox_inductances.html
):
$L = 31,33 {\mu}_0 {N^2} {{{R}^2} \over {8 R + 11 W}}$
Также существует похожая формула (http://www.pulsedpower.eu/toolbox/toolbox_inductances.html
):
$L = {N^2} {{{R}^2} \over {8 R + 11 W}}$,
где $R$ - средний радиус катушки в дюймах, $N$ - количество витков, $W$ - ширина намотки в дюймах
Для моей катушки диаметр провода без изоляции = 0,7 мм, диаметр провода с изоляцией = 2 мм, число витков = 9, внутренний диаметр = 10 (?) мм, внешний диаметр = 48 мм, ширина намотки = 17 мм, средний радиус = ... мм.
Расчетная индуктивность катушки, мкГн:
по формуле (1) - ...,
по формуле (2) - ...,
по формуле (3) - .....
Омическое сопротивление катушки составляет менее 0,5 Ом.
конденсатор - батарея из двух конденсаторов:
680 мкФ на напряжение 400 В;
220 мкФ на напряжение 450 В
(общая емкость составила 900 мкФ)
тиристор
-
тиристор - тиристор быстродействующий штыревого исполнения: "125" означает максимально допустимый действующий ток (125 А); "9" означает класс тиристора, т.е. повторяющееся импульсное напряжение в сотнях вольт (900 В).
внешний вид:
размеры:
Для заряда конденсатора я собрал схему однополупериодного удвоителя напряжения с питанием от бытовой электросети:
Неоновая лампа La1 , подключенная через ограничивающий ток резистор R1 , используется для индикации наличия напряжения сети. Резистор R2 ограничивает зарядный ток. Конденсатор C1 и диоды D1 и D2 образуют умножитель напряжения для заряда конденсатора C2. Напряжение заряда контролируется мультиметром V .
Заряд батареи конденсаторов до 380 В длится 170 с.
Схема силовой части индукционного ускорителя выглядит таким образом:
Для включения тиристора VS
я использую две батареи формата AA
на 1,5 В (GB
).
Параллельно катушке включен защитный диод VD UF5406
.
Пиковое значение тока в катушке не превышает $I_{peak} = {U {\sqrt{{C} \over {}L}}}$.
Результаты экспериментов
Первые опыты я провел с вырезанным из металлической пробки от бутылки дном:
...
Результаты опытов оказались такими:
| Напряжение, В | Высота подъема, см |
| 300 | 22 |
| 350 | 33 |
| 380 | 47 |
Недостатками такого снаряда являются его малая толщина и неаэродинамическая форма.
Продолжение следует.
Шесть опытов с катушкой Томсона
Катушка Томсона - несложный прибор, с которым раньше демонстрировали на уроках физики различные эффекты, возникающие при взаимодействии проводников с переменным магнитным полем. На школьных концертах с его помощью показывали забавные элект-рефокусы, устраивали веселые вечера занимательной науки.
Представьте се£е сцену, на ней - стол, покрытый скатертью. Вы кладете на стол алюминиевое кольцо, и оно вдруг неожиданно взлетает вверх. Сковорода, поставленная на стол, сама по себе нагревается, и вода, налитая в нее, закипает: Вспыхивает поднесенная к столу электрическая лампа, хотя к ней и не тянутся провода... Вот такие забавные опыты демонстрировали школьники... спрятав катушку Томсона под стол (рис. -J). Надеемся, они украсят и ваш школьный вечер. Правда, катушка Томсона сохранилась, вероятно, не во всех физических кабинетах, поэтому придется вам изготовить ее самим.
Хотелось бы сразу предупредить: этот прибор рассчитан на большой ток, примерно 10- 13 ампер, поэтому пользоваться катушкой Томсона можно только в помещении, где имеется соответствующая силовая проводка. И конечно, в присутствии учителя. Работать будем с напряжением 127 В, поэтому вам потребуется понижающий трансформатор.
Сначала расскажем, как сделать катушку Томсона. Она собирается из -деревянного каркаса, железного сердечника и обмотки (рис. 1). Сердечник набран из пластин" трансформаторной стали шириною 50 мм и- длиной 380 мм. (Если в вашем распоряжении окажутся пластины другой шири-
ны, количество их должно быть таким, чтобы площадь сердечника была не менее 25 см 2 .)
Пластины покройте лаком -с каждой стороны. Заизолирован-ные таким образом пластины соберите в пакет, вставьте его в каркас.
Неплотно подогнанные пластины будут «гудеть», и зритель сразу обнаружит это. Поэтому перед укладкой пластин в каркас покройте их эпоксидным клеем. Сердечник mohjho сделать и из кусков стальной отожженной проволоки диаметром 2-3 мм. Выбирайте только мягкую проволоку» упругая, сталистая не годится. Куски проволоки покрасьте краской. Если вы будете собирать сердечник из проволоки, отверстие в каркасе катушки нужно увеличить до площади 36 см 2 . Перед укладкой проволоку тоже смажьте эпоксидным клеем, чтобы получился монолитный пучок-сердечник.
По собранному сердечнику склейте из фанеры каркас катушки. Обмотка выполняется виток к витку проводом диаметром в 2,4 мм с двойной бумажной изоляцией. В одном слое должно уместиться около 90 витков. А всего их 9. Каждый слой промажьте быстросохнущим лаком, а потом оберните обмотку калькой. И так каждый слой.
Испытывать готовую катушку можно только после того, как
ОПЫТЫ-ФОКУСЫ С КАТУШКОЙ ТОМСОНА
Катушка Томсона -прибор, демонстрирующий эффекты, возникающие при взаимодействии проводников с переменным магнитным полем. С ней можно показывать забавные электрофокусы, например, спрятав катушку под стол.
Катушка рассчитана на большой ток, примерно 10- 13 ампер, поэтому пользоваться ею можно только в помещении, где имеется соответствующая силовая проводка, в присутствии учителя. При питающем сетевом напряжении 127 В потребуется понижающий трансформатор.
Как сделать катушку Томсона?
Она собирается из деревянного или пластикового каркаса, железного сердечника и обмотки. Сердечник набран из пластин трансформаторной стали шириною 50 мм и- длиной 380 мм. (Если в вашем распоряжении окажутся пластины другой ширины, количество их должно быть таким, чтобы площадь сердечника была не менее 25 кв.см.
Пластины надо покрыть лаком с каждой стороны, собрать в пакет и вставить его в каркас.
Неплотно подогнанные пластины. Поэтому перед укладкой пластин в каркас покройте их эпоксидным клеем.
Сердечник можно сделать и из кусков стальной отожженной проволоки диаметром 2-3 мм. Выбирайте только мягкую проволоку» упругая, сталистая не годится. Куски проволоки покрасьте краской. Если вы будете собирать сердечник из проволоки, отверстие в каркасе катушки нужно увеличить до площади 36 см2. Перед укладкой проволоку тоже смажьте эпоксидным клеем, чтобы получился монолитный пучок-сердечник
По размерам собранного сердечника сделайте каркас катушки.
Обмотка выполняется виток к витку проводом диаметром в 2,4 мм с двойной бумажной изоляцией. В одном слое должно уместиться около 90 витков. А всего их 9. Каждый слой промажьте быстросохнущим лаком, а потом оберните обмотку калькой. И так каждый слой. Испытывать готовую катушку можно только после того, как лак затвердеет. При демонстрации опытов следите, чтобы обмотка не перегревалась. А теперь расскажем о самих опытах-фокусах.
Опыт I
Итак, катушка спрятана под столом. Вы берете массивную алюминиевую сковороду, наливаете в нее немного воды и ставите на стол, предварительно положив на него кусок асбеста. По вашему (конечно, незаметному для зрителя) сигналу находящийся за кулисами помощник включает ток, и через некоторое время вода в сковороде закипает.
Происходит это потому, что под действием переменного магнитного поля катушки в сковороде возникают вихревые токи. Их ЭДС (электродвижущая сила) - доли вольта, зато величина токов большая. В результате, несмотря на незначительное сопротивление самой сковороды, на поверхности ее происходит интенсивное выделение тепла.
Если вода выкипит, сковорода может сильно нагреться. Поэтому опыт нужно проводить с осторожностью и не забывать про асбестовую прокладку.
Почему же нагревается сковорода, а не крышка стола?
Почему к столу можно свободно поднести руку, если, конечно, на ней нет металлических предметов, например, часов или колечка?
Ведь и в крышке стола, и в руке тоже возникают вихревые токи, но из-за высокого сопротивления величина их незначительная, и тепла выделяется немного.
Если же частоту тока переменного магнитного поля увеличить, что вполне возможно в промышленных условиях, то соответственно возрастет и получаемое тепло. И тогда можно, например, сушить сырые доски. Дерево прогревается при этом равномерно - изнутри и снаружи - и быстро высыхает. Этим же способом врачи в кабинетах физиотерапии лечат насморк (УВЧ). Переменное электромагнитное поле используется и в металлургии, например, при выплавке качественных сортов стали.
Опыт 2
На столе лежит алюминиевое кольцо. Вдруг оно высоко подпрыгивает и падает.
Причина такого необычного поведения кольца - тоже вихревые токи. Протекая по кольцу, они превращают его в электромагнит. Направление тока в кольце и в катушке Томсона меняется 50 раз в секунду. Причем, если на верхнем конце сердечника катушки возникает северный магнитный полюс, то на нижней поверхности кольца тоже устанавливается такой же полюс. И наоборот.
Одноименные магнитные полюса как известно, отталкиваются. Вот поэтому кольцо и подпрыгивает над столом.
Этот же опыт можно показать и по-другому: пропустите через кольцо тонкую незаметную нить, и кольцо будет висеть над столом, слегка вибрируя. А можно заставить его свободно парить.
На одной из международных выставок в начале пятидесятых годов с помощью подобного устройства демонстрировалась парящая в воздухе сковорода, на которой жарили яичницу.
Кстати, этот фокус пригодился в металлургии, при плавке сверхчистых металлов. Металлурги знают, как трудно сохранить выплавляемый металл чистым – любое прикосновение к тиглю (емкости для металла) приводит к загрязнению. И они нашли выход – плавку без тигля. Используя левитацию, кусок металла подвешивают в вакууме, и он плавится, нагреваемый вихревыми токами.
Опыт 3
Сделайте из фанеры или картона приемную катушку. Намотайте на катушку 1500 витков лакированной проволоки диаметром 0,25 мм и соедините концы с электропатроном. Затем привинтите к верхней щеке катушки патрон и вставьте в него 15-ваттную лампу на 127 В. Катушку и патрон обклейте цветной бумагой, чтобы получилась конусообразная коробочка. Медленно приближайте лампу к столу - по мере приближения к спрятанной под столом катушке она будет загораться все ярче и ярче. Объясняется все просто: индукционные токи в переменном магнитном поле образовали в витках катушки ток, от него и загорается лампа.
Все это устройство напоминает.трансформатор, первичная обмотка которого спрятана под столом, а вторичная - в руках экспериментатора. Можно взять лампу меньшей мощности, например, от карманного фонаря или неоновую. Свечение их будет заметно на еще большем расстоянии от стола. Особенно интересный результат получается от применения светодиода, ведь для его свечения достаточно совсем немного энергии. Приемную катушку в этом случае можно сделать размером с перстень.
Опыт 4
Приклейте приемную катушку ко дну бумажной модели автомобиля. Через любой, диод, способный выдержать ток 0,5 А, присоедините ее к микроэлектродвигателю. Автомобиль в этом случае будет ездить по столу без батарей, получая энергию от электромагнитного поля. При этом учтите, что электродвигатель и другие металлические детали игрушки могут перегреться и выйти из строя, поэтому показывайте опыт не более 30-40 секунд.
Этот опыт демонстрирует старую идею передачи энергии без проводов.
Во многих странах разрабатываются проекты космических ракет, получающих энергию по лучу лазера. Предполагают, что такой способ передачи энергии будет полезен даже при межзвездных перелетах.
Опыт 5
На стол ставят стеклянную чашу с водой. В нее пускают полый металлический шар. При включении катушки Томсона шар начинает вращаться вокруг горизонтальной оси. Опыт демонстрирует принцип действия простейших двигателей переменного тока. Возникающие на поверхности шара индукционные токи как бы стремятся поднять одну из его половинок. Так возникает вращение.
На этом принципе работает электросчетчик, у которого ротором служит обычный алюминиевый диск.
Кстати, в высокочастотном электромагнитном поле ротор двигателя можно раскрутить до миллионов оборотов в минуту. Этот принцип вращения заложен, например, в установках, применяющихся для изучения прочности конструкций и материалов.
Опыт 6
Налейте в тарелку соленую воду и поставьте ее на стол. Включите катушку Томсона, и на поверхности воды появятся волны. Чтобы их хорошо было видно зрителям, направьте на тарелку свет, от фонаря так, чтобы отражение от поверхности воды спроецировалось на стене.
Здесь вихревые токи электромагнитного поля, возникающие в жидкости, оказывают на нее такое же действие, как на обычные проводники. В промышленности это явление используют при перемешивании расплавленной стали.
На вопрос Способен ли магнетрон вывести из строя аудио-аппаратуру соседа? заданный автором Пороситься
лучший ответ это Сложно, но технически реализуемо.
Во-первых, надо умудриться снять с микроволновки все системы блокировки. Во-вторых, надо умудриться разобрать эту микроволновку, чтоб открыть выход резонатора. В-третьих, надо этот выход поставить в фокус параболической антенны (в просторечии "тарелки"). В-четвёртых, надо умудриться вслепую направить эту тарелку точно на аппаратуру, а не на соседа. Потому что если на соседа - то это реально статья. Собсно, даже и всё остальное тоже статья, но просто другая (административка вместо УК) .
При этом технической гарантии всё равно никакой... Не факт, что мощности магнетрона хватит для того, чтоб поджарить аппаратуру на изрядном расстоянии при наличии какой-никакой, а экранировки, к тому ж идеально тарелка должна быть не параболической, а эллиптической - а такую где ж взять-то... ну и ещё сорок бочек разных причин.
Ответ от 22 ответа
[гуру]
Привет! Вот подборка тем с ответами на Ваш вопрос: Способен ли магнетрон вывести из строя аудио-аппаратуру соседа?
Ответ от Евгений Смородинов
[гуру]
нет. а вот тебя может и облучить слегка.
Ответ от Невропатолог
[гуру]
Для этого нужно полное отсутствие мозгов в голове. Не майся дурью, СВЧ еще никому на пользу не шло, сваренные на живую руки - это, наверное, больно.
Ответ от Посодействовать
[гуру]
Для этого тебе придётся засунуть его в саму аппаратуру. Кроме того, тебе это нанесёт больше вреда, с магнетроном играться-плохая идея.
Ответ от Ўрий Гвоздев
[гуру]
Может. Если использовать его вместо булыжника.
Ответ от Екатерина Киселева
[гуру]
дай ему люлей и делу край
Ответ от Навигатор
[гуру]
Этот магнетрон слишком слаб.... а вот если подНЕСТИ МИ-268....к диффузору громкоговорителя СОСЕДа-и резко отойти, реально просто порвать ему катушку на динамике.... в принципе-если оказаться в квартире этого СОСЕДа-то же самое можно проделать простым ШИЛОМ портновской иголкой....
Ответ от Владимир вялков
[гуру]
твой сосед тоже когда то спит воспользуйся моментом
Ответ от Vadim dvoeglazou
[гуру]
интересный сайт про опыты с магнетроном и не только
Ответ от Андрей Котоусов
[гуру]
Не усложнейте с микроволновкой. Продырявьте в стене маленько отвестие и установите в него микрофон типа "Шорох". Одну ночь нужно смирится, поставив аппаратуру на запись. Дальше, с рассветом, часов в пол-пятого, включайте их музыку, направив колонки в их стену. Допустим, что они вызовут милицию, но на вашей записи шумных голоса их компании)) Идея понятна.. .
Правда, мой приятель так сжег свои колонки в машине на даче, но отучил соседей бузить по ночам.