कैसे एक रेलगन बनाने के लिए (विज्ञान समझाया गया): १७ कदम

2024 लेखक: John Day | [email protected]. अंतिम बार संशोधित: 2024-01-30 09:22

चेतावनी: "महत्वपूर्ण" चरणों को पढ़ें ताकि यदि आप रेलगन के उन्नत संस्करण को बनाने का निर्णय लेते हैं तो आप स्वयं को चोट नहीं पहुंचाएंगे या बिजली की चपेट में नहीं आएंगे

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अवलोकन

एक रेलगन की अवधारणा में एक चुंबकीय बल और एक विद्युत बल के कारण 2 संवाहक रेलों के साथ एक संवाहक वस्तु को आगे बढ़ाना शामिल है। प्रणोदक बल की दिशा लोरेंत्ज़ बल नामक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र के कारण होती है।

एक आवेशित कण एक चुंबकीय क्षेत्र [बी] के लंबवत विद्युत क्षेत्र के माध्यम से वेग [वी] के साथ आगे बढ़ रहा है, एक बल [एफ] का अनुभव करेगा, जैसा कि चित्र में दाईं ओर दर्शाया गया है। यह आरेख दाहिने हाथ के नियम के उपयोग से लोरेंत्ज़ बल की दिशा को दर्शाता है।

इस प्रयोग के मामले में, एक विद्युत क्षेत्र के माध्यम से आवेशित कणों की गति एक तांबे के तार पर चलने वाले विद्युत आवेश का प्रवाह है। चुंबकीय क्षेत्र बहुत मजबूत नियोडिमियम मैग्नेट से प्रेरित होता है।

समीकरण इस प्रकार क्रॉस उत्पाद है: [एफ] = इल एक्स [बी]

मैं - वर्तमान

एल - तार की लंबाई

पार्ट्स

बड़े आयताकार नियोडिमियम मैग्नेट (ली का पीआईडी: 60012)

12AWD तांबे के तार (ली की PID: 22498)

12 वी बैटरी (ली की पीआईडी: ८१०३६)

घड़ियाल क्लिप्स (ली की पीआईडी: 690)

सटीक चाकू (ली की पीआईडी: 5457)

विकर्ण कटर (ली की पीआईडी: 10383)

कार्डबोर्ड (ली का रीसाइक्लिंग बिन)

वैकल्पिक: डिजिटल कम्पास (ली की पीआईडी: 98411)

डिजाइन में सुधार करने वाले भाग

450V 470uF कैपेसिटर (ली की PID: 8604)

600V 35A ब्रिज रेक्टीफायर (ली की PID: 71096)

60VA स्टेप डाउन/अप आइसोलेटेड ट्रांसफॉर्मर (ली का PID: 10501)

पावर कॉर्ड (ली की पीआईडी: 2995)

26 AWG हुक अप वायर (ली की PID: 224007) या अधिक एलीगेटर क्लिप्स

विद्युत टेप (ली की पीआईडी: 10564)

सुपर गोंद (ली की पीआईडी: 4327)

फेराइट बीड (ली की पीआईडी: 10812)

सिलिकॉन सीलेंट (ली की पीआईडी: 16028)

डिजिटल मल्टीमीटर (ली की पीआईडी: 10924)

चरण 1: 12AWD तांबे के तारों को अलग करना और रेल लगाना

सटीक चाकू का उपयोग करके, तांबे के तार के प्लास्टिक कवर को काट लें। विकर्ण कटर से 2 फीट लंबे तारों की दो स्ट्रिप्स काटें। तार की एक और पट्टी 2 इंच लंबी काटें जो प्रोपेलिंग ऑब्जेक्ट के रूप में उपयोग की जाएगी। तांबे को इसलिए चुना जाता है क्योंकि यह विद्युत का सुचालक होता है।

कार्डबोर्ड से 2 छोटे घेरे काट लें और सर्कल के केंद्र में एक छेद करें। इसे 2 इंच के तार के सिरों पर लगा दें ताकि इसे चलाते समय छड़ के रास्ते पर रखा जा सके।

जब आप तारों को घर लाते हैं तो उन्हें मोड़ने की कोशिश न करें ताकि आप उन्हें 'रेल' के रूप में सीधा कर सकें। उन्हें किसी ऐसी चीज़ के साथ प्रस्तुत करें जो बिजली का संचालन नहीं करती है ताकि वे कम न हों। मैंने 2 शासकों का उपयोग किया, लेकिन आप ली के रीसाइक्लिंग बिन में पाए गए कार्डबोर्ड का उपयोग कर सकते हैं। रेल के प्रत्येक छोर पर दूसरे छोर को मुक्त छोड़ते हुए एक मगरमच्छ क्लिप को क्लिप करें।

चरण 2: चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करना (1)

मेरे द्वारा उपयोग किए गए शासकों की ऊंचाई के साथ, मैं 5 आयताकार नियोडिमियम मैग्नेट को रेल के नीचे फिट कर सकता हूं। आपने जितने अधिक चुम्बक जमा किए हैं, चुंबकीय बल उतना ही मजबूत होता है। सुनिश्चित करें कि चुम्बक तांबे के तारों को नहीं छूते हैं क्योंकि यह फिर से, रेल को छोटा कर देगा।

चूंकि नियोडिमियम मैग्नेट में एक तरफ उत्तरी ध्रुव और दूसरी तरफ एक दक्षिणी ध्रुव होता है, इसलिए चेहरे को ऊपर की ओर रखें।

इस पूरे प्रयोग के दौरान चुम्बकों को एक ही दिशा की ओर उन्मुख रखें। मैग्नेट के ढेर को वांछित ऊंचाई तक निकालें और उन्हें दो रेलों के नीचे और बीच में रखें। रेल के साथ जितना हो सके एक और स्टैक रखें। चुम्बकों के इन ढेरों के बीच चुंबकीय बल एक दूसरे का विरोध करेगा। मैंने उन्हें दो शासकों के साथ रखा।

चरण 3: चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करना (2)

इस बिंदु पर, हम नहीं जानते कि चुंबकीय बल ऊपर की ओर निर्देशित है या नीचे। यह भी मायने नहीं रखता। हालाँकि, आप कम्पास के साथ दिशा निर्धारित कर सकते हैं। कम्पास के उत्तरी ध्रुव को चुंबक के दक्षिणी ध्रुव पर निर्देशित किया जाएगा। यह आपको चुंबकीय बल की दिशा भी बताएगा।

महत्वपूर्ण: इन चुम्बकों को संभालना वास्तव में कठिन है और यदि वे एक-दूसरे से टकराते हैं, तो वे आसानी से टूट कर टूट सकते हैं।

चरण 4: विद्युत आवेश के प्रवाह को प्रेरित करना

सीधे 2 इंच तांबे के तार को चुंबक के ढेर के ऊपर रेल के साथ रखें। यह रेल पर एक कमी पैदा करेगा, लेकिन यह वह जगह है जहाँ हम चाहते हैं कि विद्युत आवेश प्रवाहित हों।

मगरमच्छ क्लिप के मुक्त सिरों को कनेक्ट करें, एक 12V बैटरी टर्मिनल के नकारात्मक छोर से और एक को सकारात्मक छोर से। 2 इंच की छड़ अब हिलेगी। आंदोलन की दिशा दाहिने हाथ के नियम का उपयोग करके ऊपर वर्णित बलों द्वारा निर्धारित की जा सकती है। यदि आपने चुंबकीय बल की दिशा निर्धारित करने के लिए कंपास का उपयोग नहीं किया है, तो आप बैटरी टर्मिनल से कनेक्शन को स्वैप करके आसानी से प्रोपेलिंग रॉड की दिशा बदल सकते हैं। फिर, इसकी पुष्टि दाहिने हाथ के नियम के उदाहरण से की जा सकती है।

12V बैटरी टर्मिनल से मगरमच्छ क्लिप के कनेक्शन में से एक को हटा दें।

चरण 5: रेलगन फायरिंग

तार को रेल के एक छोर पर चुंबक के पहले ढेर से लगभग 1 चौथाई ऊपर रखें। एलीगेटर क्लिप को 12V बैटरी टर्मिनल से फिर से कनेक्ट करें और तार शूट हो जाएगा।

… यह प्रभावशाली ढंग से प्रज्वलित नहीं होगा क्योंकि आप देख सकते हैं कि तार केवल अगले चुम्बक की ओर प्रेरित किया जाएगा और चुम्बकों के बीच में इसे आगे बढ़ाने वाला कोई बल नहीं होगा। परंतु..

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चरण 6: चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करना

गैर-संचालन सामग्री (लकड़ी, प्लास्टिक) से बने एक मजबूत मीटर स्टिक का उपयोग करके, मैग्नेट के ढेर को इसके एक तरफ सुपर गोंद के साथ चिपकाएं और इसे बिजली के टेप के साथ लपेटें। इसके सूखने का इंतजार करें। मूल डिज़ाइन के समान दिशा का सामना करने वाले मैग्नेट के साथ, पहले स्टैक के ठीक बगल में मैग्नेट के दूसरे स्टैक के साथ दोहराएं। यह थोड़ा कठिन हो सकता है क्योंकि चुम्बक एक दूसरे का विरोध करेंगे। ऐसा करने के लिए किसी को मजबूत करें।

फिर से, इसके सूखने की प्रतीक्षा करें और तब तक दोहराएं जब तक कि चुम्बकों की पंक्ति रेल की लंबाई तक न पहुँच जाए। मीटर स्टिक को विपरीत दिशा में चुंबक के साथ 2 रेल के नीचे और बीच में रखें। यह रेल की पूरी लंबाई में एक चुंबकीय क्षेत्र को प्रेरित करेगा जिससे तार आगे बढ़ता रहेगा।

चरण 7: प्रक्षेप्य की स्थापना

फेराइट बीड को समतल सतह पर रखें और बीड के आधे हिस्से को सिलिकॉन सीलेंट से भरें और इसके सूखने का इंतजार करें। तार के सिरों को सिलिकॉन के केंद्र में ले जाया जा रहा है और सुपर गोंद के साथ इसे गोंद कर दें। सुनिश्चित करें कि तार रेल के साथ संपर्क बनाए रखने के लिए पर्याप्त लंबा है। यह प्रक्षेप्य को मूल रूप से उपयोग किए गए कारबोर्ड की तुलना में कम घर्षण के साथ रेल के रास्ते पर रखेगा।

नोट: प्रक्षेप्य के वजन को बढ़ाने के लिए आपको एक बड़े फेराइट मनका का उपयोग करने की आवश्यकता हो सकती है यदि इसे निकाल दिया जाता है तो यह उड़ जाता है।

चरण 8: कैपेसिटर सेट करना

चुने गए कैपेसिटर को एक बड़ी बैटरी के रूप में माना जा सकता है। कैपेसिटर जैसी बैटरी में एक चार्ज होता है जो सामान्य बैटरी (एए, एएए, आदि) की तुलना में बहुत तेजी से गिराया जाता है। यह निर्वहन दर स्थिर समय पर निर्भर करती है; समय जितना बड़ा होगा, संधारित्र उतना ही अधिक समय तक अपना आवेश धारण करेगा।

समय स्थिरांक का सूत्र है: [T] = R * C

[टी] = समय स्थिर

आर = प्रतिरोध

सी = समाई (संधारित्र का)

चूँकि तांबे के प्रतिरोध में भारी बदलाव नहीं हो सकता है, चार्ज को लंबे समय तक रखने की अनुमति देने वाले समय को बढ़ाने के लिए, हम कैपेसिटर की धारिता को 26 AWG तार के समानांतर जोड़कर बढ़ा सकते हैं। चुने हुए संधारित्र के साथ की पट्टी एक ऋणात्मक चिह्न (-) दिखाती है, जिसका अर्थ है कि इसके निकटतम पद ऋणात्मक पद है। एक कैपेसिटर के नेगेटिव पोस्ट को अगले के नेगेटिव पोस्ट से जोड़कर उन्हें समानांतर में कनेक्ट करें। सकारात्मक पोस्ट के साथ दोहराएं। यह शक्ति के स्रोत के रूप में 1 'बैटरी' का उपयोग करने के बराबर होगा, जिसमें कैपेसिटेंस आपके द्वारा कनेक्ट होने के लिए चुने गए कैपेसिटर्स की संख्या का योग होगा।

नोट: 3 कैपेसिटर चार्ज रखने के लिए पर्याप्त नहीं हो सकते हैं, आप अपनी पसंद के हिसाब से और जोड़ सकते हैं।

चरण 9: कैपेसिटर को चार्ज करना (1)

मेरे द्वारा चुने गए कैपेसिटर में अधिकतम 450 वोल्ट हो सकते हैं। इन कैपेसिटर को चार्ज करने के लिए, हम दीवार सॉकेट से आपूर्ति की गई शक्ति का उपयोग करके उन पर 450 वोल्ट लगाते हैं।

महत्वपूर्ण: अपने देश द्वारा आपूर्ति किए गए वोल्टेज की जांच करें। यह या तो 120 या 220 वोल्ट का एसी होगा। कनाडा में यह 120 वोल्ट है जिसका मतलब है कि 450 वोल्ट तक पहुंचने के लिए हमें इसे मोटे तौर पर 4 से गुणा करना होगा।

2 एलीगेटर क्लिप का उपयोग करके, पावर कॉर्ड के सिरों को 0 और 120 पर एक ट्रांसफॉर्मर से कनेक्ट करें। 2 और एलीगेटर क्लिप का उपयोग करके, क्लिप के सिरों को 0 और 220 पर ट्रांसफॉर्मर के दूसरे छोर से कनेक्ट करें। यह अनुपात वोल्टेज को गुणा करेगा दीवार से 1.8.

पहले ट्रांसफॉर्मर से आने वाले एलीगेटर क्लिप के सिरों को 0 और 120 पर दूसरे ट्रांसफॉर्मर से कनेक्ट करें। 2 और एलीगेटर क्लिप्स का उपयोग करके, क्लिप्स के सिरों को ट्रांसफॉर्मर के दूसरे छोर से 0 और 220 पर कनेक्ट करें। यह फिर से गुणा करेगा वोल्टेज 1.8 से कुल 3.6 दे रहा है।

चरण 10: कैपेसिटर को चार्ज करना (2)

महत्वपूर्ण: पावर कॉर्ड के सिरों को न छुएं अन्यथा आप बिजली के झटके से गिर जाएंगे। बिजली के टेप का उपयोग करके उजागर तारों को लपेटें ताकि आप उन्हें छू न सकें। ट्रांसफॉर्मर से जुड़े एलीगेटर क्लिप के सिरों को भी न छुएं।

चरण 11: कैपेसिटर को चार्ज करना (3)

मल्टीमीटर के साथ दूसरे ट्रांसफॉर्मर के सिरों से जुड़े मगरमच्छ क्लिप के सिरों से वोल्टेज का परीक्षण 450V एसी (वी के बगल में स्क्विगली लाइन, सीधी रेखा नहीं) पर करें। जब दीवार में प्लग किया जाता है तो वोल्टेज तारों के प्रतिरोध और जुड़ी हुई हर चीज के कारण अपेक्षा से कम होगा।

चरण 12: कैपेसिटर को चार्ज करना (4)

चूंकि दीवार से आने वाली शक्ति एसी है और कैपेसिटर को डीसी पावर से चार्ज करने की आवश्यकता होती है (इसके सिरों पर सकारात्मक और नकारात्मक ध्रुवीयता होती है), हम एसी पावर को डीसी में बदलने के लिए ब्रिज रेक्टिफायर का उपयोग करते हैं। एलीगेटर क्लिप के सिरों को दूसरे ट्रांसफॉर्मर से ब्रिज रेक्टिफायर के 2 मध्य पिनों से कनेक्ट करें, यह सुनिश्चित करते हुए कि एलीगेटर क्लिप किसी अन्य पिन को नहीं छूती है।

चरण 13: कैपेसिटर को चार्ज करना (5)

ब्रिज रेक्टिफायर के बाहरी पिन के ऊपर का चिन्ह + या - होगा। 2 और एलीगेटर क्लिप का उपयोग करके इन्हें कैपेसिटर के + और - सिरों से कनेक्ट करें।

चरण 14: कैपेसिटर को चार्ज करना (6)

पावर कॉर्ड को दीवार में प्लग करें और कैपेसिटर के पूरी तरह से चार्ज होने के लिए 30 सेकंड या तो प्रतीक्षा करें। पावर कॉर्ड को अनप्लग करें।

महत्वपूर्ण: कैपेसिटर के दोनों सिरों को एक साथ न छुएं अन्यथा यह चोटिल हो सकता है। परीक्षण करें कि क्या कैपेसिटर 450V DC से ऊपर की सेटिंग में मल्टीमीटर का उपयोग करके पूरी तरह से चार्ज हैं (वी के बगल में सीधी रेखा, स्क्विगली लाइन नहीं)।

चरण 15: कैपेसिटर को चार्ज करना (7)

नोट: आप बनाए गए शक्ति स्रोत के वोल्टेज को बढ़ाने के लिए कैपेसिटर को श्रृंखला में (नकारात्मक पोस्ट से सकारात्मक पोस्ट) कनेक्ट कर सकते हैं। कैपेसिटर के समानांतर कनेक्टेड सेटों में से प्रत्येक के लिए समान संख्या में कैपेसिटर का उपयोग करें (उदाहरण: यदि नीचे दिए गए चित्र में 3 कैपेसिटर को समानांतर में कनेक्ट करने के लिए चुना जाता है, तो श्रृंखला को कुल 6 कैपेसिटर के साथ 3 समानांतर-कनेक्टेड कैपेसिटर के सेट से कनेक्ट करें।)

इस उदाहरण में, समानांतर-जुड़े कैपेसिटर के 2 सेट 900 वोल्ट के शक्ति स्रोत के लिए श्रृंखला में जुड़े हुए हैं। समानांतर-जुड़े कैपेसिटर के प्रत्येक सेट की कुल धारिता 940uF होगी।

चरण 16: रेलगन की स्थापना

चुंबक के एक भाग के ऊपर छड़ के एक सिरे के ऊपर प्रक्षेप्य स्थापित करें। कैपेसिटर के नेगेटिव सिरे को पहले इस्तेमाल की गई बैटरी की तरह एलीगेटर क्लिप से रेल के किसी एक सिरे से कनेक्ट करें। एक अन्य मगरमच्छ क्लिप का उपयोग करके, क्लिप के दूसरे छोर को मुक्त छोड़ते हुए क्लिप के एक छोर को दूसरी रेल से कनेक्ट करें।

चरण 17: रेलगन से फायरिंग

संधारित्र के धनात्मक सिरे को एलीगेटर क्लिप के मुक्त सिरे से कनेक्ट करें जो दूसरी छड़ से जुड़ा है और प्रक्षेप्य शूट करेगा।