【理论+实验】电磁加速的原理和应用

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【理论+实验】电磁加速的原理和应用

#【理论+实验】电磁加速的原理和应用| 来源: 网络整理| 查看: 265

已和原作者达成协议,原作者同意本人转载原文

(全程无图,请凭想象感受图纸)

         非常抱歉以前在转载教程的时候没有明确标明 感谢估读酱的提醒,以后我一定注意~原作者:科创论坛                    badboy-fly

链接太多不挨个贴了,贴个原作者个人主页吧:bbs.kcboom.org/user_threads/24169

已合并起来投稿,做个简单的介绍和科普再把实验贴出来哦~

         PS:以前我曾在A站投过原文,但由于今年6月底的超自然现象已丢稿 故重新补档 正好UP的大号也是那时候

         被盗的 现被盗号者擅自更名为零点叁马赫 现在我正式的说一句,  零点叁马赫去死    

   自从人类熟练运用电力以后,人们的生产生活发生了很大的改变,史称第二次工业革命~ 下面由我来讲解一下电磁感应技术在实际生活中的一种应用:电磁加速 电磁加速是一种从提出到现在已经150多年的技术了,在现代技术里可谓是历史悠久 电磁加速的意义是人们可以靠电力这种很简单易得低成本的能源获得动能,在生产生活中运用非常广泛      例如电动车 电机 电镐 电锤 电磁阀等                    同时在特殊领域中带给人们很高的加速能力 例如无火箭卫星发射 电磁弹射等      生活中运用电磁感应的地方更是数不胜数:变压器 RC遥控 WIFI 无线充电 电磁炉等等 电力的出现带给了人民生活上的极大便利,也改变了人们的生活习惯 作为新时代的人,我们有必要学习电力是如何带给我们极大的便利的原理和应用特点

   下面列举一下由我整理的资料和实验数据以便向大家讲解电磁加速技术的原理和运用

   1.学习轨道加速系统前你应该知道:

   目标课时:2课时 课程目标:讲解电磁轨道加速技术以及在现实中的应用

   嗯。欢迎大家阅读        学习轨道加速技术前你应该知道~      学习轨道炮前你应该知道~   

   这是一门轨道炮电流从正极轨道经过电枢流入负极轨道返回电源。                   我们知道电流通过任何导线时都会在周围产生磁场。磁场是指一个有磁力作用的区域。磁力具有大小和方向。在轨道炮中,两条轨道就像两根导线,每条轨道的周围都有一个磁场。在磁场中,环绕着正极轨道和负极轨道的磁力线分别呈逆时针和顺时针方向。根据              毕奥萨伐尔定律              两条轨道之间的总磁场方向垂直于轨道平面结果就导致了电枢中的电流与磁场互相作用产生安培力和洛伦兹力的合力。                     洛伦兹力是安培力的微观意义,对于固体电枢而言发射的力是安培力,对于等离子电枢而言发射的力是洛伦兹力。                                           安培力计算公式F=BIL                                    设计考虑  电源必须要能够提供强大的电流并且能够维持和控制在一个有用的时间里。   在轨道炮每次发射的时候两轨直接都会存在着强大的斥力(  电 流方向,同向相吸,异向相斥)因此轨道需要用结实的材料制作(不过因为现在业余界的轨道炮效率还是很低,所以基本上没多少个人出现过轨道发射后两轨距离变 长的问题。)即使这点斥力很小但是由于它会影响两轨距离,导致电枢无法和轨道正常接触产生电弧烧蚀轨道。铁磁材料不适宜制作电枢,因为铁磁材料在磁场范围 内会磁化然后被磁场吸引,导致轨道严重磨损和降低效率。   同时还要考虑轨道的电阻和电感对电源功率的影响,这点和导线一样都是可以认为减少和避免的。   轨道炮发射时候会产生大量的热量,这些热量通常都是经过轨道和电枢往外散发。   因此可以总结出轨道的材料选择必须要是强导电材料,同时需要良好的耐高温材料、高硬度材料。   轨道设计的时候大部分人都会认为轨道半径越大越好。其实这样你就错了(其实也可以指宽度)   根据公式B=μI/2πr (其中  μ=4π×10^(-7)N/A^2,为      真空磁导率)可以看得出B(磁感应强度)和r成反比    当B减少了根据F=BIL,若此时I并没有变大的话,F减少。所以轨道半径径要适可即止。       电枢       选择合适的电枢有利于减轻轨道磨损和提高轨道炮的效率。   一般情况下电枢可以分为三种   1、等离子电枢   2、固体电枢   3、混合电枢(一般情况是以上两种混合)       优点和缺点   优点   等离子电枢:质量小又轻,不需要考虑电枢是否结实牢固,与轨道有着良好的接触性   固体电枢:电阻小,设计简单   混合电枢:在固体电枢的基础上,是的固体电枢有良好的接触性   缺点   等离子电枢:高电阻、易产生烧蚀、不稳定、注入前要提供初速、易产生电弧和泄露   固体电枢:难以和轨道保存良好接触   混合电枢:对性能的影响不清楚   当然还有一种电枢叫做 过渡电枢 在初始加速的情况下是固体电枢态,但是在轨道中持续加速一段时间后就会变成等离子体电枢。   这种电枢具有固体电枢和等离子体电枢的优点同时还避免了他们的缺点。   因为固体电枢和混合电枢加速前和加速后都是固体,因此在选择固体电枢的时候可以直接用作炮弹   但是选择等离子电枢和过渡电枢的时候,电枢和炮弹最好分离。   等离子体可以利用放电或金属丝爆炸产生注入轨道或者在轨道内放置金属丝在通电瞬间在轨道内产生。  等离子体实际上就是被电离的气体,因此它有着导电性和流动性。   在设计使用等离子电枢和过渡电枢的轨道炮时必须要保证轨道炮有着良好的密封性。    上面说到选择等离子电枢和过渡电枢的时候,电枢和炮弹最好分离。这正是因为上述等离子的性质导致的   气体密度小质量也小,因此出膛后动能会迅速减小。所以分离是最好的选择。利用电枢推动炮弹。   

        初速选择   提供初速主要是为了减轻轨道磨损和电流损耗,配合电容放电时间。使效率提高。   选择初速前必须要结合轨道炮的性质和电枢来选择合适的加速器。   通过实验可以知道轨道磨损最严重的位置就在于启动瞬间  

     

   

   

 

 

 

如图可以看得出在低速状态下轨道磨损是最严重的,因此选择初速的的速度最好越快越好。(图中是纯电动发射) 所以建议使用速度高的炮 如轻气炮(压缩轻质气体的气炮,气炮也一样)、电热炮、二级轻气炮、感应式、等等这一类的高速炮 不过感应式在此有一个缺点就是不能使用盘状的线圈也就是不能使用单级脉冲感应式,要使用多级感应式(线圈类型和磁阻式一样) 在这里大家会问“为什么磁阻式不能用作提供初速呢?” 首先磁阻式的发射原理只适合发射铁磁物质,铁磁物质有三种分别为铁、钴、镍。这三种物质磁阻小易饱和电阻大。 因此在磁场范围内容易被磁化然后被磁场吸引。所以在轨道炮内很容易就会被轨道磁场吸引,同时因为电阻大限制了电源电流。同时还会使得轨道产生更多的热,损害轨道。因此磁阻式不适宜给轨道炮提供初速。 初速除了减少轨道磨损和电流损耗,还可以使电枢在短暂的放电时间内经过设计好的轨道,使得轨道长度不被浪费。  以下为个人常用的办法  

判断电容放电时间是否配合轨道长度的方法有很多其中一种就是利用发射,测出发射前和发射后的电压值相差程度大小来判断 t = RC*Ln[(U1-U0)/(U1-Ut)]  In不懂的可以无视  R是电阻单位Ω  C的电容容量单位F  U1电容充到的电压 U0电容初始电压值 Ut 放电后的电压计算出t后将t带入公式V=S/t S轨道长度单位m 然后求出初速V

当然初速也不允许太大,否则电容余压过剩也会导致效率低的情况。要看实际情况提供      ========================================END=============================================      1.5: 当3cm mini  railgun 遇到350J的储能后............最后的结果让我和我滴小伙伴都惊最近干了一件“中二的事”我将长3cm 轨道宽3mm的轨道炮直接接上350J的电容组上,开关用的是机械开关。原本各电路中都有着良好的接触。可是却在发射瞬间充满了火花。但是结果却让我和我滴小伙伴们都惊呆了。。。。

 

这就是那mini轨道炮

 

过渡电枢和弹丸(过渡电枢可以理解为增强后的等离子电枢,因为过渡电枢在低速启动的时候是以固体电枢的形式存在的,当速度达到一定时因为吸收的热量过多最后变成等离子电枢)

 

合照

 

电容和mini轨道炮的合照发射视频

 

最后的结果把我和我滴小伙伴都惊呆了。。。

 

弹丸的碎片。。。(PS:弹丸是用米饭搓出来的。。。个人坏习惯,每次吃饭总会拿一两粒米用左手搓。。)

 

发射后的余压。。。

 

 

正在使用湿纸巾释放电能。。。。。

 

 

 

 

 

 

很明显的看得出在低速段轨道的烧蚀最严重。可是这点烧蚀算不了多严重

 

检查完烧蚀后。。电能也释放完了。。表示这次试验的结果把我和我的小伙伴都惊呆了。。。。。

 

2.增强型轨道加速器

建议课时:一课时 课程目标:讲解现有轨道式加速的不足,介绍增强型轨道加速器的优点和实际应用

很长一段时间里大家尝试的轨道炮都属于简单的轨道炮也就是传统型轨道炮  这种轨道炮具有爱好者难以解决的问题,比如电流维持时间、轨道烧蚀、安培 力太小.....,前者两种问题几乎都是因为阻抗小导致的。因为阻抗小所以电容放电时间短,因为时间短的问题,在理想条件下如果电容组在短时间内将能量释 放根据p=w/t,瞬间功率会变得非常之大轨道和电枢也因此烧蚀了。  即使用上变态的电容组在纯电动的状态下效果都不乐观,大多数情况下为了发射都只能用上初速。  而且在提高安培力上只能通过使用更加高级的材料,使用更加高压变态的电容组,适当降低轨道宽度,使用更好的加工技术使得电枢和轨道接触更加好。  但是这样些手段并不乐观(各种拼),会耗费大量的资金,大部分爱好者都无法达到这个条件。渐渐地轨道炮也就成了土豪玩意,土豪的象征。当然真正的爱好者注重的是最后的效率和学习理论的收获,而不是威力。  但是为了得到更大的收获我建议大家应该把对象放在更适合爱好者环境的轨道炮——增强型轨道炮  

 

 

以上这两种典型类的轨道炮都有一个统称叫做增强型轨道炮 假设根据环路定律电枢处于一个平行磁场的磁感应强度为B μ0为磁导率(4π*10^-7H/m),x为电枢运动是距炮尾的距离,L为两轨道的间距, 因此电枢所受到的安培力为F 

 

简化后得到电感梯度。因此安培力又与电感梯度成正比。 

 

在电炮原理的第63页开始有讲到关于电感梯度与增强型轨道炮轨道匝数的关系以及各种分析。 在神奇的米粒发射后没多久,尝试了简易的mini增强型轨道炮。结果也让我很惊讶 

 

由于没有足够的轨道,所以使用了多股漆包线做成的线圈代替。 

 

 

虽然轨道预留了螺丝孔。但是并没有使用螺丝固定,而是使用502。储能大概170J左右直接发射等离子电枢发射后电压在100多V以内 http://v.youku.com/v_show/id_XNjEyNzI4MzI0.html 发射后散架,所以就没有使用米粒当弹头发射。 这次实验后因为没有合适的轨道就没有继续做下去了,然后就是一直在搞感应式。 http://v.youku.com/v_show/id_XNjQ3OTc5MDgw.html 

 

 

到了最近感应式遇上瓶颈后,无聊下拿起3月份做的轨道炮改了起来。 花了几个小时的时间就改好了,整个过程并没有拍摄照片而且根本没有按照大量的理论来设计,其实也和动手没区别。。。。 原来的轨道炮只能发射等离子电枢,但是现在可以发射弹丸了 以下都是发射后拍摄的 

 

增强线圈 发射瞬间截图 

 

 

 

 

发射后耐压107V左右,240V发射,电容组最大储能525J 弹丸是用洞洞板加502打磨后压成的电枢还是原来最爱用的等离子电枢 http://v.youku.com/v_show/id_XNjUzOTQ1NTQw.html(已挂,求原作者补档)

 

END 

3.介绍线圈加速器

建议课时安排:选学 教学目的:介绍线圈式加速器相比轨道式加速器的优点和应用上的区别

介绍一下可以像轨道加速那样不断加速的线圈加速器(非多级)

此线圈炮就是电刷换向螺旋线圈炮又名螺旋轨道炮  原理:利用电刷把线圈中驱动线圈分成前后两个激励区,子弹中的线圈的电流方向与前激励区的电流方向相同产生拉力(意思就是异极相吸。解释:因为子弹线圈绕的方向与激励区线圈方向相反所以一样方向的电流也会产生不同向的磁极)  然后后激励区的相反产生推力(同级相斥产生解释同上)  结构介绍:加速器内有两个线圈;驱动线圈(定子)和发射线圈(电枢)。电枢线圈连接电串联在一起,定子线圈通过电刷接触电枢产生拉力。弹丸是朝向这样电流在定子和电枢加速中在相反的方向上,产生排斥力。附上结构图两张 以下的图与电炮原理的有所不同 

   以下这张在《电炮原理》中截图的(详情可以查看《电炮原理》)  

    其实以上一切都属于个人理解有错请指出。

END本人只负责整理不保证此章节正确性  

4.学习单级脉冲感应线圈加速器之前你应该知道

建议课时:1课时 教学目的:认识基于楞次定律加速的线圈式电磁感应加速器,并能够正确理解影响加速的变量和对加速的影响的逻辑关系,并能正确计算线圈加速器的加速能力

学习单级脉冲感应线圈炮前你应该知道 电磁炮一般分为轨道炮和线圈炮,而线圈炮根据其原理可以划分出一类线圈炮——感应类线圈炮   感应类线圈炮的种类有单级脉冲感应线圈炮、同步感应线圈炮、异步感应线圈炮、包括重接炮等(            重接炮是一种特殊的感应线圈炮    )   这些感应线圈炮的原理都由于      楞次定律(  Lenz law  )而产生。      (楞次定律:感应电流的磁场总是阻碍着原电流的磁通量的变化        即 增反减同)   单级脉冲感应线圈炮作为最简单的一种感应线圈炮,它不仅结构简单而且原理也十分清晰。亦是其他感应线圈炮的基础              在了解原理前先插入一下相邻导线电流同向和异向的受力分析             根据 安培定则(一)用右手握住通电导体,当大拇指的方向是电流方向的时候。剩余四指的方向即是磁感线环绕的方向。        以I2做参考 那么当两条电流方向相同的导线相邻时,根据安培(一)I2的磁感线穿过I2。这时用左手定则I1受向I2的安培力,同理I2也会因为I1的磁场而受向I1的安培力。                         

     

 

   

      以I2做参考当电流方向相反时,I2的磁感线穿过I1。根据左手定则    这时I1受向外的安培力,同理因为I1的磁场 I2 也会同样受向外的力。  

                  

 

   

 ↑↑↑↑↑也是为什么轨道炮发射时候轨道间存在着强大的斥力      

     从上可以得出相邻导体电流同向会受安培力互相“吸引”,电流异向会互相“排斥”。 

以上只是简单讲讲若你精通和了解左右手定则不妨可以看看以下这图(不了解请无视) 

  

     组成和原理  一般简单的单级脉冲感应线圈炮由 驱动线圈、电枢、开关装置、脉冲电源 组成                   

 

   

     

     

 当 开关装置导通瞬间,脉冲电源向驱动线圈放电。这时产生了一股脉冲电流,当上升的电流通过驱动线圈的时候。根据楞次定律电枢上会感应出一个与驱动线圈电流 I1方向相反的环形电流I2。与驱动线圈电流相反的环形电流的磁场与驱动线圈的磁场互相作用产生了安培力。而由于驱动线圈是固定的,所以电枢会被以推斥的 方式加速出去。      

 电枢  在电磁炮中所有受电磁力加速的物体都称为电枢。对于单级脉冲感应线圈炮一般的都会以铝、铜、钠等,非铁磁性导体作为电枢。 因为铁磁材料在发射过程中会产生吸引力而且会损耗感应电流。  根据其发射原理,单级脉冲感应线圈炮除了以圆环作为电枢,还可以以空心圆柱、实心圆柱、实心圆盘、空心圆盘、等一系列非铁磁导体制成的闭合金属作为发射电枢。亦可以使用闭合线圈。      

                   线圈       实际上根据单级脉冲感应线圈炮的原理可以有很多种结构的线圈与搭配,但是这样的线圈炮其结构原理都有他们另外的术语定义。因此下面只以常见的单级脉冲感应线圈炮的线圈为主。                     螺线管线圈       绕法简单其长度比磁阻线圈炮的线圈短半径比磁阻线圈炮的线圈长。一般可以拿棒状物体如笔之类的来回缠绕,就是磁阻线圈炮的线圈绕法。       其优点就是简单易制,而且强度容易保证。也可用于同轴发射。 一般可以使用磁罐变压器的骨架绕制                   

 

   

                  

 

   

           盘状线圈1 绕 法复杂。一般的需要现在木板上打个洞然后将铜线的另一端穿过木板。然后将未穿过的那边的漆包线压在平面上,接着顺时针或逆时针旋转,每绕一圈翻开检查是否 圆形和线圈层间是否整齐。然后加502或固化剂固化。这种线圈的有点就是在小功率小储能下发射较小的物体可以保持较高的效率。      (由于手上没有漆包线,用电线演示。)                                 

 

     

                                

 

     

                                

 

     

                                

 

     

     当然这种绕法一般最多只能绕两层,第三层开始就要用手或者其他方式固定。但是第三层后其电感量过大,有时不利于感应的发射。第二层建议用穿过木板的那头的漆包线弄。                                 

 

     

                                

 

     

                   盘状线圈2      用纱包线收卷成一盘,这个看图就能懂。也不多说了 线材关键词:纱包线 、扁铜线、      由于匝数和面积之间互相有限制所以一般这种线圈的电阻、电感都比较小。 

                

                                

 

     

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           高压发射的本质 很多人接触单级脉冲感应线圈炮的时候都会经常听到很多人口中经常提到要用高压。当问到要多高的电压后却没有正确的答案,或者很多人口中提到必须要串联电容。甚至还有人看到并联电容的作品开口就喷。 

实际上通过电磁感应定律我们可以了解到要使  感应电动势 变强那么 磁通量 变化就要越快【 e(t) =    -n(dΦ)/(dt)】或者用增加匝数来使驱动线圈有更强的磁场,若不改变电源则前者要降低其阻抗后者要增加阻抗。(    前者减少 t 时间 后者增加      Φ 磁通量 )这两种方法都可以获得更强的感应电动势。但是在我们业余的情况下 由于  设计的级别都 非常小,其电流基本最多也不过10KA的情况下。按照文献上只有几匝的设计   电感只有几uH的,其磁感应强度低得感人。因此一般的我们都需要配备相对文献比较高的匝数去提高我们的磁感应强度。但过度增加这样就会有个弊端   就是阻抗增加了,电阻和电感都会得到一定量的提升。过度后在一些情况下会导致 t 时间 Φ 磁通量 同时下降。而 实际上使用高压的本质,是为了在这种情况下得到更高的  dΦ/dt,由于磁通量与驱动线圈的磁场成正比 所以 也可以说成    di/dt 。   在较低阻抗的情况下    若出于di/dt的考虑,其实并联电容的方案也不是什么坏事 其次就是出于原理考虑。       (ps:一般文献上提到的研究所科学院等设计的感应类线圈炮其电流级别都非常高,十分极端的条件。因此一点电感和电阻都会限制住电流和分担大部分的能量。)    

 

                                                   

 

                                                                单级脉冲感应线圈炮                                  安培力公式   F=dA/dx=i1i2dM/dx                    F为加速的安培力、dA      为机械能做功、dx为单元位移、 i1为驱动线圈电流、i2为电枢电流、dM为两线圈的互感                                   (电炮原理等文献中也有列出,我就不详细推导了。有兴趣可以站内信或者私信找我) 

 

                   弹体速度与电流下降区间         弹体(包括电枢在内被线圈炮发射出去的物体)想要获得设想的速度,那么就要给他一个加速度然后一个加速时间。这两者都可以使弹体得到更高的速度,但是根据其公式F受    M 两线圈互感影响,当电枢离开驱动线圈后距离越大。互感系数越低,最直接的影响还会降低感应电流。    由于受距离限制,因此单级脉冲感应线圈炮并没有多少的加速时间。一般的都是以极端的加速力使弹丸以更高的速度加速出去。这也与前面的di/dt    联系起来了。但是这样遇到一些小质量的发射很容易就会导致电流上升还没到最大值或者没一半就脱离互感距离了。或者增加发射质量     根 据楞次定律 增反减同     。我们知道当电流增加的时候电枢上会感应出与驱动线圈电流相反的电流,互相作用下产生向外的安培力。但是当电流下降的时候,电枢则会感应出与驱动线圈电流 方向相同的电流。这时根据前面的判断,可以得出电枢受向内的安培力。因此 如果电枢在电流进入下降区间的情况下还没离开一定距离,那么就会受向内的力向驱动线圈运动。适当的并联电容增加容量则可以适当的延长上升区间和下降区间。 或者降低发射质量  

      电枢质量(简单略提)  电枢质量它不仅控制了发射质量,它还影响着互感、感应电流。由于处于高di/dt的环境中因此它表面还存在着趋肤效应,若使用质量比较小过薄的电枢,还会引起热损耗或阻碍感应电流的产生。    (由于变量过于复杂,不讲解,其次在实验中可以摸索到,待到实验中发现。)              ========================================END============================================= 

 

5.实验——单级脉冲感应线圈加速器

建议课时:1课时 实验目的:探究单极脉冲感应式线圈加速器的工作原理和实际中的应用效果

原理详见上一章

发个以前模块化某单级脉冲感应线圈炮做的实验 原理不多说了参数 储能:450V 3400uf 约344J  线圈电感:约46uH 线圈:0.8mm 纯铜 电枢:cpu盖子(镀镍紫铜 18g)  电容组:普通滤波电解电容 *16 触发:机械开关  

 

线圈 

 

 

 

发射瞬间截图(非演示视频) 

 

 

 

推力十分的大发射后感觉到手腕与手掌有内伤,所以切勿模仿。。。推力十分的大个人觉得单级脉冲感应线圈炮比较适合做榴弹发射器 

 

而且单级脉冲感应线圈炮的动能也很高那动能打到墙反弹后任然可以击穿一块玻璃,墙被打开一个0.5cm的洞。。。。(412J时候离3m对墙射击后反弹发生的小事故) 在此也希望大家能够重视一下感应类的线圈炮 

 

切记安全第一啊! END

6.实验记录与总结

其实感应式是一种很优秀的电磁炮除了制作简单外控制也很简单只需要电流上升够快就行了(所以建议使用高电压电源制作)先说一下感应式的结构和原理(←这也属于扫盲吧)单级感应式线圈炮的结构非常简单,一般由储能电源(及电容组)、开关、驱动线圈和弹丸线线圈(可以是金属等)组成驱动线圈最好和弹丸线圈同轴和等直径,这样可以保证磁耦合最紧密(效率也就高了)当脉冲电流通过驱动线圈时,弹丸线圈交链磁通感应出一方向相反的电流,此电流与驱动线圈的磁场互相作用产生安培力,然后此力推动弹丸线圈向前运动。(弹丸线圈感应的电流与驱动线圈的电流相反)如果不懂可以把驱动线圈换成硬币版本如下↓↓↓单级感应式线圈炮的结构非常简单,一般由储能电源(及电容组)、开关、驱动线圈和硬币(可以是金属等)组成驱动线圈最好和硬币同轴和等直径,这样可以保证磁耦合最紧密(效率也就高了)当脉冲电流通过驱动线圈时,硬币交链磁通感应出一方向相反的电流,此电流与驱动线圈的磁场互相作用产生安培力,然后此力推动硬币向前运动。(硬币感应的电流与驱动线圈的电流相反)这是我画的原理图储能电源参数以画上 

   总结这次制作由于是无聊的时候随意找些材料制作的所以开关没有用快速可控硅只是用了简简单单改装过的空开虽然没有火花但是空开内部的电感导致了电流上升稍微变慢导致效率低了些 

 

线圈匝数最好不要太多也不要太少尽量适量否则感抗和电阻变大电压不变的话电流上升就会变慢

 

然后就是视频了(连同轨道炮一起做成合集)

 

END

7.【阅读】储能再小也可以做电磁加速——450V 45uf

*选学

昨天在下午收到老师的电话回学校学PLC没想到回去后老师什么的都不在就剩下几个同学在实验室闲聊。  等了几个小时还不见老师的出现。。。于是干脆组织起来。来了场 逃学大作战。  逃学后经过电子城,然后进去买了点东西。看到这个“不太实用”的电容  

 

容量才45uf 电压才450V 储能4.5J 除了能量小外,体积还非常的大。重量也有200多g 然后脑里突然闪了下感应式后,果断“小姐请问这个450V45uf的电容多少钱”。然后收下前往目的地,当一名合格的超级电灯泡。 

 

回家后找了点70TPS16 

 

 

 

果断两个并联(以前有试过一个可控硅还不如一个机械开关的经历) 

 

 

线圈就用回以前的(因为以前就是绕给450V的电容组用) 视频 http://v.youku.com/v_show/id_XNjIzNjQxNTUy.html (无事我在房间边听歌边实验,硬币打到天花板的声音很响) 截图 

 

 

 

这储能太低了。家里3V左右的小功率升压模块几乎都可以秒冲,而且可能是容量小等原因,每次开一炮电压都会直接到0V没有余电。 拿回学校做演示和做道具很合适。。。 不过提到学校。。估计明天回学校肯定又被老师、主任什么的骂死了。。END

 

8.学习电热加速器前你应该知道

建议课时:3课时 教学目的:认识电热式加速原理 以及生产生活中如何合理运用这种效应

   欲撸炮,必先知炮其理。   最近很多人都在私底下问我各种电热炮的原理、分类、简单结构、等简单问题。而且每天上学都很忙。    由于电热炮的种类都非常多,但是原理几乎都是围绕直热式电热炮与间热式电热炮扩展。 所以本帖子主要炮类都围绕《电炮原理》来讲       须知 电热炮的系统构造,一般由一个高功率脉冲电源、高功率开关、电热丝、工质、坚硬的电热室、炮管组成。  电热室:产生等离子体和加热工质的地方 炮管:持续加速的地方 电热丝:电爆炸产生等离子体  工质:常用水      任 何物体在温度变化下会发生三态变化 固→液→气,如果对气体持续加热,原子中的电子或者足够的能量脱离原子。使原子发生电离,就形成了由离子、自由电子和中性粒子组成的气体,这种状态称为等 离子体。在放电中产生的等离子体温度非常高。由于这种气体中有大量的自由电子,所以等离子体是一种良导体,在电热炮中除了利用它温度高还利用它的导电性。   

 

 理想气体状态方程(经过变形若无视等离子体受到磁场、电场的影响可以简单判断工质完全气化当时间热式电热炮的压力) 在这里直接借用猎鹰推导的结果 注意:m与M分别是工质质量以及M工质分子量 

 

 

液体工质的温度简单可以比热容求得  储能=热量(理想无感状态下) 

 

 原理 电热炮的基本原理可以分为两种,一种是直热式电热炮另外一种是间热式电热炮。      直热式电热炮 (PS:为了方便直热式电热炮与间热式电热炮都使用简写) 直热式的原理就是利用高功率脉冲电源对电热丝放电,使得电热丝在强电流的作用下产生大量的焦耳热。由于等离子体是被电离的气体,而且温度还很高。所以电热室内的膛压非常大,利用压力推动弹丸加速。  间热式电热炮 间热式电热炮的原理和直热式电热炮差不多,但是它是利用放电加热后得到的等离子体继续加热其它液态工质,利用液态工质变成的热气体与等离子体的混合物。增加膛压推动弹丸加速。而且还可以使用含有化学能的液态工质。 分类 回到《电炮原理》在 电炮原理中列举的各种各样的电热炮,事实上这些电热炮都是围绕着直热式与间热式两种原理进行修改扩展。提高性能的。由于种类多,就不一一列举了。利用直热 式与间热式可以判断出是哪类的炮。比如爆炸导体电热炮就是一种直热式电热炮,CAP工质炮就是一种间热式电热炮,电热化学炮也是间热式的一种。 简单结构 简单的电热炮制作其实非常简单只需要一支笔芯、一只螺丝&螺母(m3)、内4外6 铝管、 利用笔芯做绝缘和堵塞,利用螺丝使得笔芯扩张。使用外壳做负电极,螺丝做正电极。 

 

 

[

 

将笔芯剪出一小段塞入铝管中 

 

 

 

 

加入电热丝(电热箔):铝箔 

 

注入少了水后使用300V 4080uf的电容组发射。(由于设计强度很弱,禁止使用大储能,本次试验弹头在管内是可滑动的) 视频 http://v.youku.com/v_show/id_XNzE0MTkxNTk2.html 视频看得出后坐力非常大,实验的时候也要注意安全。 效果 

 

 

 

 本次过程并非教程,只是演示。由于电热炮十分和谐所以真正的实用的还是靠自己。模仿试验需做好防护,发生意外本人不负责。 在电热炮中工质一般都是新人头痛的东西,很多新人想到电热炮的工质时第一时间想的是易蒸发,熔点低的东西。 其实这样就错了,在前面理想状态方程中可以看得到答案。PV=mR‘T 而R’=R/M 其中M是分子量,R是通用气体常数。 根据方程变形可以看得出mRT/v=P ,所以分子量越小的工质越容易得到更高的压力。 

 

而且根据当地音速可以看得出分子量低的工质反而更容易破音。  

含能工质  使用含能工质对新人来说是一种十分作死的事情。一般混合工质比如铝水混合物、炭水混合物、过氧化氢啥的。简单混合的工质混合的量与使用的总量就是 一道数理化综合题。  我就不教你们作死了NO zuo NO die 最后来个电热炮发射2mm钻头贯穿铝罐后击穿9mm木板。(木板本身为挡板,没想到击穿了) http://v.youku.com/v_show/id_XNzEzMTIyMzEy.html 

 

 

在结尾也要说一下,电热炮是一种非常和谐的电炮。如果储能上KJ请经过认真的机械设计,否则后果非常严重,有可能会危害自己生命。 禁止使用电热炮做大规模杀伤性武器。 NO zuo NO dieEND

 

9.电热加速实验      

实验课题:探究电热实验与电磁实验的区别与共同点 面对不同需要合理运用电加速方法完成任务

实验数据:

工作电压:450v

储能:202.5j 工质:水 体积:1.7ml 余压:50~70v 密封:环氧树脂  后端电极有漏气现象,电热丝为0.8mm的铜线与电热室有三处轻微的接触与后端电极有一处。   

 

 

 

由于家里断网,所以视频和部分图片。要找机会再发上来。9.5最小的超微直热式电热炮暑假结束前的作品视频

因为那时还不知道是否是电热炮所以就没怎么理后来被我带到学校去射同学了这炮体积小但是射程远——开炮声音也很猛(不过相机却拍不出什么声音)效率很不稳定最近看了看电炮原理看到了电热炮那部分才发现原来我这个是直热式电热炮然后又想起鹰鹰想看所有还是发了吧

 

此图证明我的是电热炮 

 

开炮的时很酷声音很猛

 

体积对比

 

 

END

后记:UP精心整理了手上的所有资料,相信对各位学习物理学能够提供一定的帮助 本人保证以上冒犯大神的事不再发生  如果我的努力能帮助到你那么我的心血就没有白费 祝大家学业有成 励志笃学 报效祖国!

ak 2016 11 23 于3:00

增改修订于11.26.21:00



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