Ein/Aus-Magnet für rein mechanische (keine Stromquelle) Railgun-ähnliche Geräte

Hier ist die Physik des konventionellen „Railgun“-Experiments. Ich nehme an, es hängt von der Spannung der Batterie und der Kraft der Magnete ab, aber die meisten Haushaltsexperimente können ein leichtes Projektil einige Zentimeter weit antreiben. Hier ist das zugrunde liegende Konzept:Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dieses Experiment ist cool. Doch obwohl sie bescheiden in der Größe sind, sind sie immer noch relativ kompliziert in Bezug auf die Materialien. Um die oben gezeigte Lorentzkraft zu erzeugen , benötigt man eine Stromversorgung. Das heißt, wir brauchen auch Dinge wie eine Batterie, Krokodilklemmen, ect.

Ich habe mich gefragt, ob wir mit Hilfe eines bestimmten Gadgets das Design vereinfachen und vielleicht die Stärke des Geräts verbessern könnten? Das Gadget, das ich im Sinn hatte, ist ein Ein / Aus-Magnet, der hier abgebildet ist:

Geben Sie hier die Bildbeschreibung ein

Dieser spezielle Ein/Aus-Magnet hat eine Nennkraft von 150 lb. Ich würde gerne die Physik untersuchen, die hinter der Verwendung eines Ein/Aus-Magneten steckt, um ein sehr einfaches Railgun-ähnliches Gerät herzustellen. Lassen Sie mich versuchen, dies in eine beantwortbare Frage zu fassen:

Frage: Wenn man eine Art Rohr mit dem richtigen Durchmesser an der Unterseite des Ein/Aus-Magneten befestigen und den Magneten aktivieren würde, während ihm ein entgegengesetzt geladener Magnet gegenübersteht, wäre das alles, was man für ein grobes Railgun-ähnliches Experiment braucht ? Wenn ja, würde die Kraft gemäß den Spezifikationen wirklich 150 lbs betragen oder wird die Abstoßungskraft anders berechnet?

Antworten (3)

Es wäre sehr, sehr schwierig, diesen mechanisch geschalteten Magneten schnell genug ein- und auszuschalten, um eine akzeptable Railgun-Demonstration zu machen. Ich benutze diese Art von Magneten in meinen Hobbys, kenne sie also gut.

Sie sollten besser eine Railgun mit Elektromagneten bauen. Siehe zum Beispiel Railgun

Bearbeiten : Die Kraft von 150 lb in den Spezifikationen bezieht sich darauf, wie schwer ein Objekt der Magnet heben kann. Aber die Kraft, die der Magnet auf ein Stück Eisen ausübt, nimmt dramatisch ab, wenn der Abstand zwischen Magnet und Eisen zunimmt. Ja, es ist denkbar, dass der schaltbare Magnet mit einer Kraft von 150 Pfund an einem Projektil ziehen könnte, aber nur über eine sehr kurze Distanz von fünf hundertstel Zoll. Nehmen wir an, das Projektil wiegt ein Zehntel Pfund und die Kraft beträgt 150 Pfund. Die Beschleunigung wäre dann ungefähr das 1500-fache der Erdbeschleunigung. Das Projektil würde sich in etwa 0,01 Sekunden um fünf Hundertstel Zoll bewegen, wenn es auf den Magneten trifft. Sie hätten keine Zeit, den Magneten auszuschalten.

Wenn Sie einen langen horizontalen Lufttisch so aufstellen, dass Sie eine im Wesentlichen reibungslose lineare Bewegung haben, könnte es möglich sein, das Prinzip einer Schienenkanone mit mechanisch geschalteten Magneten zu veranschaulichen, aber Ihr Timing müsste aufgrund der effektiven Reichweite von übermenschlich gut sein Die Magnete sind so kurz. Die Magnete müssten eingeschaltet werden, während sich das Projektil im Bereich von beispielsweise einem Zentimeter vom Magneten entfernt befindet, und dann ausgeschaltet werden, bevor das Projektil die Mitte des Magneten passiert. Die menschliche Reaktionszeit beträgt etwa 1/3 Sekunde. Bei 60 Meilen pro Stunde (SEHR langsam für eine Schienenkanone) würde sich das Projektil in 1/3 Sekunde fast 30 Fuß bewegen. Es ist im Grunde unmöglich, dass ein Mensch schnell genug reagiert, selbst wenn der Magnet schnell genug geschaltet werden könnte.

Hier ist ein Video, wie solche Magnete funktionieren können: https://www.youtube.com/watch?v=zsrxzkbKnkc
Es ist nur ein drehbarer zylindrischer Magnet in einem geschlitzten Rohr aus Weicheisen.

Ich bezweifle, dass man dieses Gerät schnell genug schalten könnte, um in einem Stück Kupfer oder Aluminium am Schlitz im geschlitzten Eisenrohr ausreichend starke Ströme nach dem Lenz-Gesetz zu induzieren. Es würde nicht springen, nicht wie die klassische Springring- Physik-Demo.

Ich nehme an, Sie könnten zwei davon verwenden, eine in der Ein-Position und die andere in der Aus-Position. Sie sollen anziehen. Wenn der zweite Magnet dann ebenfalls in die Ein-Position gedreht wird, bewegen sie sich auseinander, wenn gleiche Pole einander zugewandt sind.

Daraus wird keine Waffe. Eine „ Gauß-Pistole “ soll mehr Spaß machen.

Anstelle der Lorentzkraft verwenden Sie also nur die Abstoßung der Pole, wenn ich das richtig verstehe. Wenn ja, dann sehe ich keinen Grund, warum Sie dies nicht tun könnten. Stellen Sie einfach sicher, dass das Magnetprojektil ein ausreichend starkes Magnetfeld hat und die Masse klein genug ist, damit Sie die gewünschte Beschleunigung erhalten. Natürlich müssen alle Ihre Projektile Magnete sein und wahrscheinlich ziemlich stark, daher bin ich mir nicht sicher, wie brauchbar dieses Design als nützlicher Projektilwerfer ist.