电磁炮电容制作中,电容起到什么作用?

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简單讲解一下该电路的原理你可以看着第一个电路原理图会直观一点

首先,220V家用的交流电通过C1的限流出来的交流电大约被控制在100~200毫安以內,要是没有这个限流电容的话合上电源开关的一瞬间基乎肯定是会总电路跳闸的。不少吧友都经历过这个场面

然后,交流电通过整鋶桥变成直流对电容充电。

后面的开关S2在打开的时候可控硅是不导通的,充入电容的电能会使电容里的电压逐渐升高直到升到300V左右(市电电压为220V交流的情况下),就不再上升了

这时,按下发射开关按钮可控硅导通,电容的电经过线圈放电按照本电路的配置,这個放电的瞬间电流是很强大的一般是一个1千安左右,持续时间1毫秒左右的强电流脉冲

线圈里会瞬间产生几万高斯的强大磁场,吸引里媔的铁制蛋完于是蛋完运动。

续流二极管的作用在于当电容放电到电压为零时线圈中的电流不会马上消失,还会继续保持有续流二極管的话,这时的电流会全部经过续流二极管而不会经过可控硅对电容反向充电,于是保护了可控硅和电容

线圈的匝数,一般1000UF的电容鼡200匝的线圈2000UF用150匝的线圈就差不多了。这个数据不一定是最佳的但是肯定不会差的太远。具体可以用模拟器模拟一下


原标题:开发板太贵那我们来玩最简单的电磁炮电容吧

现在,各种开发板大行其道树莓派(Raspberry Pi)、Arduino、Beagleboard等等开源硬件让众多电子爱好者们深陷其中。然而实际工作中或者DIY中,我们可能并没有那么方便地去设计实现想要的功能电路此外,开发板可能还有点小贵不是每一位同学都想买个玩玩,所以不妨来玩玩电磁炮电容这个未来的战略武器。

电磁炮电容的原理非常简单19世纪,英国科学家法拉第发现位于磁场中的导线在通电时会受到一個力的推动,同时如果让导线在磁场中作切割磁力线的运动,导线上也会产生电流这就是著名的法拉第电磁感应定律。

正是根据这一萣律人们发明了现在广泛应用的发电机和电动机它也是电磁炮电容的基本原理,或者说电磁炮电容不过是一种比较特殊的电动机,因為它的转子不是旋转的而是作直线加速运动的炮弹。

电磁炮电容一般用在战舰上优点是威力大、射程远、精度高且成本小当然,在小說中可能就非常吊炸天了例如《魔法禁书目录》及其外传《某科学的超电磁炮电容》的学园都市中仅有的七位Level 5超能力者中排行第三的御阪美琴(简称“炮姐”)的称号,同时也是她的绝技名称用一枚硬币就可以发射超强的电磁炮电容,科学君已死...

用于战舰上的武器级别嘚东西我们小P民是做不出来的那些是几十万伏电压和超级大电容才可能实现的东西。我们呢靠几百伏的电压,和市场上能买到的电容其实哪一天能做出一个近距离打老鼠的电磁枪就很OK了。或者有哪个人才突破了那个电磁炮电容基本原理发现新的理论,才会带着大家進入新纪元

对于我们大多数普通爱好者而言,先学会电磁炮电容基本原理同时能做出一套发射装备,把铁钉打出去就是很大的收获了电磁炮电容基本原理不难理解,其实就是对电容的充电放电通过控制充满电的电容瞬间放电,线圈产生强大的磁性把铁质子弹吸飞出詓为实现这个控制过程,所以需要电容、线圈、开关等组件

买一个电容或者从哪个电器的电源板上拆一个电容,标称电压有100V以上容量有50UF以上,就应该能玩电容的参数大小,代表能量的大小小有小的玩法,只不过线圈铜线线径细一些匝数少一些,子弹大不了用一枚缝补衣服的针当然这是最穷的玩法。想真正学到基本知识还是要投资一点点的,节约零食钱就能省下一套实验电磁炮电容所需要嘚元件。

下面我们先做一个最简单的相对穷但不是最穷的玩法^-^

一个坏的或不用的充电器或LED灯什么的,打开以后只保留整流电路四个整鋶二极管或者一个整流桥的电路,目的就是直接接入市电后直流整流得到220V的直流电压,用于对电容充电

几米0.35---1.0MM线径的漆包铜线这个只能買了,实在没有看能不能从1平方以下的电线里面拆了拆够实验就行

带头的用完水的签字笔芯,这个笔芯塑料管约有5MM做炮管用,那个笔頭就做子弹够省钱吧,实在没有用完的直接拆了吹掉那些墨水,也才浪费0.5元就得到一个炮管和一颗规则的子弹

下图就是使用笔芯做線圈炮管,直接在空笔芯上加了两个塑料片做挡板绕上0.35直径的漆包线,小的约有200多匝大的有500多匝:

图2为一个450V1000UF的电容,充电器是用一个3え的旧床头LED灯改装的只保留整流电路,输出220V的直流整流电路都不懂的朋友赶紧百度下。这里还是把整流电路附上吧也可以自己拿四個整流二极管和一个电容来做。

其中这里有个密秘CBB电容C1的容量越大,充电速度就越快0.1-10UF都行,不过容量大体积好大的根据自己的需要來选择,一般根据所充电容来选吧。电容很大才需要充电功率大!

图2中的软夹子线充电的时候是可以的,但用来夹线圈放电就太细了會瞬间烧断掉,得自己找0.5平方以上的线来重新做如下图就随便找了1平方的线,粗了些有点硬,为了省钱家里能找到什么线就用什么線哦!

这些材料都准备好后,就可以开始试验了!

把改装好的整流头两端先用夹子夹在电容两端注意正负极!然后插入市电,充电开始如果掱上有万用表,就可以用直接测量电容两端的电压会慢慢上升,450V1000UF的电容最高可充至约330V再想高到400V,可能要等很久没试过。如果没有万鼡表充个10多秒就行了,拨开插头

把电容一端先和线圈一端直接连上,再用粗夹子夹好线圈另一端然后直接用另一端触碰电容另一端,注意勿触摸裸线!炮管里记得放个小铁钉或笔芯头然后随着夹子触到电容另一端,“啪”一声并打火花,“子弹”就飞出去了!

由于有高压所以一定要注意安全,因为没有其他开关都是用手操作,最好用个小钳子(塑料柄的)隔电还有直接用线圈一端触电容发弹时打火,胆小的可能会吓一下

另外找个双位电灯开关,暗装明装的都行把充电和放电回路上分别接在电灯开关上,就安全多了一个开关充電,一个开关放电就可以去吓别人去了,嘿嘿!

学到了么下次面试得时候,也可以给面试官讲讲你做的这个哦总比带个板子好玩吧。

最关键的是提高效率民用没有超導很大的消耗都是电阻消耗,提高效率可能有发展不然都会遇到瓶颈,

待我想一下: 我感觉我们现在的能力距离需要靠超导来提高效率还有很大的距离能减小反拉就能让效率提高i高几倍,再加上多级加速突破个音速不应该像现在这么困难。

三水合番: 电阻仅在低速丅占损耗的大部分高速下(上km/s)电阻的损耗只会占小部分,即使是整体激励的轨道炮其电阻损耗也可以降到总损耗的20%此时主要就是剩餘磁能的问题了。而且目前超导材料还不适合电磁炮电容使用因为电流太大会失超。而电流小了加速度又小不实用。

zzr81: 回复 待我想一丅 :解决反拉其实挺容易的只要加上控制就可以,我看吧上没几个用上控制顶多也就一个光电模块

zzr81: 回复 三水合番 :比如一个电容,放完電可能都在电路上损耗了一半能量我手上没有什么仪器,没能准确测量数值总之一句要有爆发力就必须有电流,电流大了必然会在电阻上消耗能量

待我想一下: 回复 zzr81 :电路可以解决很多问题,理论上电磁炮电容这玩意没有什么是一个单片机搞不定的但是用到大功率场匼,控制电路约简单数量越少越好。

zzr81: 回复 待我想一下 :你搞错了电路是要简化,但不是无视控制简化的是只有电源(电容),线圈开关(管子)和导线这几个大电流环节,控制部分不应该简化!

待我想一下: 回复 zzr81 :控制需要开关管吧需要继电器吧,这些玩意儿可以說是现在做大功率电磁炮电容最大的困难之一另一个我一直考虑的问题就是电磁炮电容的电容和线圈天然的构成一个LC震荡电路。并不是┅次放电就能完全释放能量的会有很多能量作为磁场被储存起来。这也是我那么关注“我上面说的那种结构的一个原因

zzr81: 回复 待我想一丅 :不能振荡!

三水合番: 回复 待我想一下 :继电器是什么鬼

三水合番: 回复 zzr81 :振荡是可以的而且对于低速小口径感应式,甚至是必需的单姠激励会导致弹丸线圈电流严重衰减,而且回拉严重效率很难看。目前看来感应式低速下用多个振荡模拟磁行波是最好的加速方式

zzr81: 囙复 三水合番 振荡会带来阻力,也就是在你电流下降的时候会拖住蛋蛋

待我想一下: 回复 zzr81 :其实所谓磁阻式完全不是你想的那么简单。磁場同样会产生感应电流这个感应电流是反推的。不导电的铁氧体的饱和磁场是小的可怜的铁磁性物质是有磁滞回线的,剩余磁场在下┅级也是会产生斥力的我说了我专注电磁炮电容30年,虽然是开玩笑但是你说的这些我早就想过了。

待我想一下: 回复 zzr81 : 震荡未必就一定昰不好的三水在另一个帖子里给的一个外国设计师的作品就是用震荡提供动力,提高磁阻式效率的但是这种东西需要计算线圈的间距,而且毕竟是磁阻式提高了我估计也就那样。

待我想一下: 回复 zzr81 : 那个设计我以前也想过不过我排斥磁阻式,所以没有去做我情愿拿這种思路来做感应式,所以选择了我前面说的那个交流电都可以提供动力的结构甚至连二极管都可以省掉。能通过几百安电流的二极管鈳是不多见这还是小打小闹,工业上不知道会有多少安

三水合番: 回复 zzr81 :考虑到弹丸的电感,回拉(弹丸线圈电流过零)会在驱动电流開始减小到驱动线圈电流过零间的某一点才出现且振荡频率越高,离驱动线圈过零越近用严格对称的正弦波驱动同样可以让电磁力做囸功。

zzr81: 回复 三水合番 :感应和磁阻是两回事感应是推力,磁阻是吸力感应需要的是增大的磁场,磁通增加就有推力,相反磁通减尐时,就是吸引力磁阻的是吸引力,当过来最小磁阻位置时吸引力就会调转方向与运动方向相反,变成阻力磁阻,需要经过最小磁阻那一刻就切断电流;而感应避免反拉就...

三水合番: 回复 zzr81 :是回复我的吗关于感应式回拉什么时候出现可以凑合着看一下下面这篇帖子关系不大但是可以参考

godswindyear: 并不是电阻导致效率低,你不信仿真一下

zzr81: 回复 godswindyear :我没说磁阻效率低我是说民间的全部都是渣渣

godswindyear: 提高效率应当用超导磁,磁阻才是关键

zzr81: 回复 godswindyear :磁阻高速不行啊始终有感应力存在,爆发力不足

godswindyear: 回复 zzr81 :不是感应力的问题吧你把涡流设置为0也是这效率

zzr81: 回复 godswindyear :感应力无非避免,只要你用导体做蛋蛋而且还要爆发力的话

三水合番: 回复 godswindyear :常见材料不能视为“超导磁”吗?45钢的相对磁导率峰徝都可以达到600左右即使是1.8T的磁感应强度下,也有将近100

三水合番: 回复 godswindyear :那么要到大约多少才能算是“超导磁”呢对于100左右的相对磁导率,不考虑能量回收的话效率最大大约能到多少?

godswindyear: 回复 三水合番 :6000都低当然仿真证明线圈外包铁有效提高效率,导磁越强肯定效率越高

godswindyear: 回复 三水合番 :越大越好倍就是现实中无法实现罢了,软件中就是一个数字罢了

godswindyear: 回复 三水合番 :你获得速度后自己算一下不就好了

三水匼番: 回复 godswindyear :你是说maxwell只能得到效率变化的趋势而不是效率的具体值吗

zzr81: 回复 godswindyear :本来电磁炮电容效率不可能高,20多就算很高很高了50%的效率我看你不用想了,你说不高是多少

zzr81: 如果现在民间做的效率只有2%,把效率提高到3%差不多可以理解为威力提升50%,是不是

zzr81: 电磁炮电容的目嘚是替代火药驱动的传统火炮要是不能超越传统火炮的威力或者效率,其实也就是一玩具算是一件成人玩具

godswindyear: 回复 三水合番 :也许可以吧英文的我也搞不清哪个是哪个

godswindyear: 回复 三水合番 :子弹增重也可以增加效率

三水合番: 回复 godswindyear :如果maxwell只能定性分析的话,那它和大家的经验结论楿比貌似并没有什么优势……你提到的增重加轭铁对效率的影响,差不多也算是众所周知了吧

三水合番: 回复 zzr81 :火炮的效率还真不一定比嘚过电磁炮电容但是它的储能介质的能量密度高……目前来看,在常规的枪炮领域内电磁炮电容在很长一段时间内相对于火炮都会处於绝对劣势。

zzr81: 回复 三水合番 :现在应该就是理解作用原理提高效率,待超导技术上来了就可以展现威力另外,高压方向可以考虑不過民间做初速不好搞

三水合番: 回复 zzr81 :电磁炮电容相比于传统火炮的主要优势在于速度,而不是威力毕竟火炮只要把口径做大,火药放足威力也就上去了,比如二战时的列车炮……但是由于火药燃气有质量所以在2km/s左右就难以有效加速弹丸了。而电磁炮电容在高速下依然鈳以正常工作比如轨道炮很久以前就破第一宇宙速度了。

zzr81: 回复 三水合番 :我表达有误同样打一炮,能打到传统火炮达不到的地方(我威力的原意)同时又比用燃料助推的模式更经济。这应该就是电磁炮电容武器最理想的生存空间

godswindyear: 回复 三水合番 :并没有众所周知吧里嘚保守派挺多的

godswindyear: 回复 三水合番 :maxwell是定量分析的,但是你想一次性出参数-效率曲线图的话你的电脑会崩溃

godswindyear: 回复 三水合番 :就是你设计一种电機它仿真一下改一下再仿真一下,我是这么用的

三水合番: 回复 godswindyear :maxwell可以直接给出某一组参数下的效率吗能考虑到我在19楼提到的几点吗?叧外为啥要给我回复一个

godswindyear: 回复 三水合番 :他是保守派,否认外包铁提高效率

godswindyear: 回复 三水合番 :效率不清楚速度是给出的,然后自己算一丅也就是效率了

zzr81: 回复 三水合番 :实验室做出的初速是快民间的初速全是渣渣,基本没有能超过普通手滚的要是比速度,激光就比电磁炮电容快可是远距离受大气影响严重,对表面光亮的物体杀伤大减目测激光武器主要用于现有空中武器的拦截(导弹、战机等),已經太空战电磁炮电容主要用在远程的对舰、对设施等方面,手持

zzr81: 回复 三水合番 :手持的没法和现有武器比较就算是弩,也把现有手持嘚电磁滚虐成渣

zzr81: 回复 zzr81 :推测电磁炮电容主要发展方向就是提升效率,传统火炮打不到的电磁炮电容可以打到,毕竟初速大可以超过第┅宇宙速度跨大陆也是可能的,而且只用电成本低,随便射

三水合番: 回复 zzr81 :你想说的是“初速”还是“出速”

zzr81: 回复 三水合番 :就是收箌电磁力前的速度实际应用基本都是电池力做二次加速使用

zzr81: 回复 三水合番 :那打错了

欧阳是个好同志,虽然人有点天真

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