Súng điện từ đơn tầng (Single Stage Electromagnetic Coilgun)

Súng điện từ đơn tầng (Single Stage Electromagnetic Coilgun)

Trong dự án này, mình đã chế tạo một khẩu súng điện từ đơn tầng có khả năng phóng một viên bi thép đạt độ cao 10,7 mét với vận tốc ban đầu là 14,5 m/s. Đây là một dự án vật lý nhằm khám phá các khái niệm nâng cao ngoài chương trình AP Physics 1, cụ thể là cảm ứng điện từ, mạch xả tụ điện và lực tác động lên vật liệu sắt từ trong từ trường.

Cách hoạt động:

Một viên pin Lithium-ion 6S cung cấp năng lượng cho bộ chuyển đổi tăng áp để sạc cho một tụ điện 450μF lên đến 300V, tích trữ 14 Joule năng lượng điện. Khi bấm cò, một bộ chỉnh lưu điều khiển bằng silicon (SCR) sẽ xả điện từ tụ qua cuộn cảm điện từ 18 AWG trong chưa đầy một mili giây, tạo ra từ trường kéo viên bi thép vào tâm cuộn dây. Việc xả tụ kết thúc trước khi viên bi đến tâm, giúp ngăn chặn lực hút ngược trở lại và cho phép nó thoát ra với vận tốc tối đa. Một diode flyback giúp bảo vệ mạch khỏi xung điện áp do từ trường suy giảm tạo ra.

Kết quả:

• Vận tốc phóng ban đầu: 14,5 m/s
• Độ cao trung bình: 10,73 mét

Dự án này được lấy cảm hứng từ các hệ thống phóng điện từ quy mô lớn như hệ thống EMALS của Hải quân Hoa Kỳ dùng để phóng máy bay trên tàu sân bay, đồng thời khám phá các nguyên lý vật lý tương tự ở quy mô mà mọi người có thể tự chế tạo và thử nghiệm tại nhà.

Hướng dẫn lắp ráp có thể xem tại đây (đang chờ duyệt): https://www.instructables.com/Single-Stage-Electromagnetic-Coilgun/