Сегодня, собирая с ребенком электро конструктор, вспомнил старый добрый электромагнит. В сущности это всего лишь катушка с проволокой намотанная на пластиковую трубочку. Внутрь вставляется сердечник, увеличивающий силу магнита.
Когда я стал изготавливать электромагнит, вместо трубочки взял обычную шариковую ручку. Вынул из нее стержень и отпилил носик. А в качестве сердечника использовал гвоздь. Такой, чтобы он свободно входил в ручку. Экспонат для демонстрации электромагнита готов. Подаем на катушку напряжение от батарейки "Крона" и можно притягивать мелкие предметы, вроде булавок или скобочек от степлера. А если ток подавать прерывисто, то получится модель для демонстрации старой доброй пушки Гаусса.
Как только я произнес это название, ребенок оживился - оказывается "гаусовка", знакома ему по компьютерным играм. Там она предстает грозным оружием.
Действительно. Небольшая переносная установка, способная стрелять любым металлическим предметом. Работает в космосе, может вывести спутник на орбиту, абсолютно бесшумная.
А как на самом деле?
Пушка Гаусса представляет собой полую трубу, на которую последовательно надето несколько катушек с проволокой. Металлический снаряд, помещенный в самом начале ствола, разгоняется при помощи электромагнитного поля, которое образуется путем последовательной подачи напряжения на катушки.
Несмотря на разрекламированность в компьютерных играх и научной фантастике, пушка Гаусса для промышленного использования в качестве оружия, представляет слабый интерес. Все из-за низкого коэффициента полезного действия и невозможности найти достаточно компактный и легкий источник питания.
Однако это не мешает энтузиастам изготавливать модели данного устройства в целях ознакомления с принципами действия электромагнетизма. Очень часто пушка гаусса встречается в образовательных конструкторах, для обучения основам электротехники. В интернете очень много различных описаний этого устройства.
Давайте разберем подробнее, как она работает: Управляющая микросхема, соединена через ключевые транзисторы с катушками и накопительным конденсатором. Когда пушка включена, конденсатор накапливает электрическую энергию. Пушка готова к выстрелу. Пуля в этот момент находится в начале ствола. После того, как стрелок нажмет на спусковой крючок, микросхема откроет первый транзистор и конденсатор начнет разряжаться через первую катушку.
Катушка станет электромагнитом и с силой втянет пулю в себя. К моменту, когда пуля долетит до середины первой катушки, микросхема закроет первый транзистор и откроет второй. В дело вступает вторая катушка. Так, последовательно включая катушку за катушкой, удается придать пуле значительное ускорение.
Однако минус заключается в том, что невозможно мгновенно прекратить магнитное поле, вокруг катушки, а вот оно-то и будет немного тормозить пулю после прохода цента обмотки. Энтузиастам, радиолюбителям, удается создать устройство, по силе сопоставимое с пневматической винтовкой.
Еще один минус - довольно длительное время, необходимое для перезаряда конденсатора, а так же, необходимость иметь при себе, довольно емкий аккумулятор. Ведь только 3-5% всей энергии идет на разгон пули, остальная рассеивается в виде электромагнитных волн и тратится на нагрев проволоки в катушках.
Все эти недостатки делают промышленное производство нерентабельным. Зачем делать неэффективное, сложное, боящееся воды оружие, когда полно обычного? Однако военными велись разработки применения пушки Гаусса, для использования ее на орбите.
Ученые, рассчитали, что если поставить последовательно друг за другом большое количество катушек, возможно разогнать тело до первой космической скорости и вывести его на орбиту. Возможно в будущем, таким образом будут запускать спутники.
Однако сейчас, данная конструкция годится лишь для демонстрации электромагнетизма на радиокружке.
Значительно увеличить эффективность пушки, теоретически можно, охладив катушки до температуры, близкой к абсолютному нулю (-273 градуса по Цельсию). При такой температуре, проводник в катушках становится сверхпроводником, не оказывающим сопротивления электрическому току, что значительно повышает общую эффективность конструкции.
Возможно в будущем "Гауссовка" станет серьезным оружием. А пока она остается объектом для писателей фантастов и энтузиастов любителей.
Не забудьте поставить лайк и подписаться на мой канал!