如何制作一个电磁炮?

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2021年7月11日11:35:00来源:知乎
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这是一个电磁感应原理的典型应用,目前美国和我国都已开发出能够用于作战的电磁炮了。难得这样好的案例仅仅制作一个装置出来就可惜了,以我的理念,必须深入发掘内涵以达到更好的教学效果。

课前的准备:线路的设计,原材料的购买,0.8mm漆包线,单刀双掷开关,升压模块,4700u/50V电解电容2只,microusb转换板,8*12mm万能板,导线,吸管,电阻,所有n项材料可以在m家TB店购买到。

如何制作一个电磁炮?
工作原理:开关打到充电档时,电池通过升压模块对电容充电到40V左右,充电时间大约3秒,开关拨到发射档,电容快速放电,电流通过线圈产生磁场推动铁钉发射

首先是原理,对于不熟悉电子设计的朋友,我举一个相似的例子来,你马上就会明白。

现在你要设计一个有水箱和水管的冲水装置,如何能让冲水的力量最大?

1)水箱要大,蓄水量越多,冲力越强。这里的电容就是水箱,因此要选大容量的电解电容,这里用了两个4700uF并联。

2)水放的越快,冲力越强。为什么要用电容而不用电源直接给线圈供电就是这个道理,电容能瞬间放电完成。

3)水管越粗,水放得越快,冲力越强。因此的漆包线不能太细,0.8mm直径以上为好,有朋友用很细的漆包线,电阻比较大,电流受限。

4)水箱放置越高,冲力越强。升压模块就是用更高的电压给电容充电,最好调到40V以上,因此注意电容的耐压值最好不低于50V,否则电容会爆。限流电阻必须要,否则充电电流过大不好。

5)漆包线绕至匝数不要低于300为好,太少了磁场强度不够。

6)铁弹的材质与磁力有关,请多实验一些不同材质、形状、大小的铁弹,找到效果最好的。铁钉不要放在线圈下方,因为线圈产生磁场后会吸引铁钉,因此要有一定的距离,这样有行程和惯性,才能发射更远。

用充电宝供电,小铁钉作为炮弹,课前制作的样品发射距离3m多,有的学生制作的作品发射距离更远,很是厉害。 课前通知学员自带各种大小材质的铁钉和量角器、笔记本、充电宝等供他们实验调试。

如何制作一个电磁炮?

课程用时:4-5小时

课程步骤:

1)按我的习惯,都会讲相关科学家的故事,小朋友很爱听,戴维和法拉第师徒的恩怨更是经典,顺便介绍具有代表性的实验物理学家和理论物理学家

2)电磁感应原理及应用,生活中处处可以发现,正是这个现象的发现改变了我们的生活。电磁炮的原理,线圈的线径、电压的高低、电容的大小,会对效果有什么影响。

3)制作过程:使用的工具电烙铁、万用表等,40分钟左右的焊接练习,万用表的使用方法。线圈由学员自己绕制,按照线路自己焊接。经历了多次的制作活动,几个老司机动手能力相当的强。

4)至此制作完成,但课程仅仅完成了一半,下面是调试和比赛,让小朋友通过改变各种条件,通过采样、图表的方式,分析如何达到最远的距离,比如调整升压模块的电压,调整铁钉的材质和大小,调整发射角度,得出自己的结论,有同学发现在所有条件不变的情况下,发射角度25°左右发射的距离最远,虽然小学生还没学过物理,这个结果非常接近物理学公式得出的结论了。

在很多课程中,直接告诉他们结论只是几秒钟的事情,但我更希望告诉他们分析问题的方法,让他们去实验去探索,把灌输变为启发。这也让我尝到了甜头,有时遇到一些问题,学生不会马上问我该怎么做,反而能帮我想出一些好点子。

5)最后进行比赛,优胜者和实验报告做的最好的获得优胜奖和探索奖。

好了,这个课程分享完毕,有兴趣的老师,带着你的学生也来玩一玩类似这样的制作活动吧。

匿名

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