Шесть опытов с катушкой томсона. Мой индукционный дискомёт

Шесть опытов с катушкой Томсона

Представьте се£е сцену, на ней - стол, покрытый скатертью. Вы кладете на стол алюминиевое кольцо, и оно вдруг неожиданно взлетает вверх. Сковорода, поставленная на стол, сама по себе нагревается, и вода, налитая в нее, закипает: Вспыхивает поднесенная к столу электрическая лампа, хотя к ней и не тянутся провода... Вот такие забавные опыты демонстрировали школьники... спрятав катушку Томсона под стол (рис. -J). Надеемся, они украсят и ваш школьный вечер. Правда, катушка Томсона сохранилась, вероятно, не во всех физических кабинетах, поэтому придется вам изготовить ее самим.

Хотелось бы сразу предупредить: этот прибор рассчитан на большой ток, примерно 10- 13 ампер, поэтому пользоваться катушкой Томсона можно только в помещении, где имеется соответствующая силовая проводка. И конечно, в присутствии учителя. Работать будем с напряжением 127 В, поэтому вам потребуется понижающий трансформатор.

Сначала расскажем, как сделать катушку Томсона. Она собирается из -деревянного каркаса, железного сердечника и обмотки (рис. 1). Сердечник набран из пластин" трансформаторной стали шириною 50 мм и- длиной 380 мм. (Если в вашем распоряжении окажутся пластины другой шири-

ны, количество их должно быть таким, чтобы площадь сердечника была не менее 25 см 2 .)

Пластины покройте лаком -с каждой стороны. Заизолирован-ные таким образом пластины соберите в пакет, вставьте его в каркас.

Неплотно подогнанные пластины будут «гудеть», и зритель сразу обнаружит это. Поэтому перед укладкой пластин в каркас покройте их эпоксидным клеем. Сердечник mohjho сделать и из кусков стальной отожженной проволоки диаметром 2-3 мм. Выбирайте только мягкую проволоку» упругая, сталистая не годится. Куски проволоки покрасьте краской. Если вы будете собирать сердечник из проволоки, отверстие в каркасе катушки нужно увеличить до площади 36 см 2 . Перед укладкой проволоку тоже смажьте эпоксидным клеем, чтобы получился монолитный пучок-сердечник.

Испытывать готовую катушку можно только после того, как

Представьте себе сцену, на ней - стол, покрытый скатертью. Вы кладете на стол алюминиевое кольцо, и оно вдруг неожиданно взлетает вверх. Сковорода, поставленная на стол, сама по себе нагревается, и вода, налитая в нее, закипает: Вспыхивает поднесенная к столу электрическая лампа, хотя к ней и не тянутся провода... Вот такие забавные опыты демонстрировали школьники... спрятав катушку Томсона под стол (рис.1). Надеемся, они украсят и ваш школьный вечер. Правда, катушка Томсона сохранилась, вероятно, не во всех физических кабинетах, поэтому придется вам изготовить ее самим.

Хотелось бы сразу предупредить: этот прибор рассчитан на большой ток, примерно 10- 13 ампер, поэтому пользоваться катушкой Томсона можно только в помещении, где имеется соответствующая силовая проводка. И конечно, в присутствии учителя. Работать будем с напряжением 127В, поэтому вам потребуется понижающий трансформатор.

Сначала расскажем, как сделать катушку Томсона. Она собирается из деревянного каркаса, железного сердечника и обмотки (рис. 1). Сердечник набран из пластин трансформаторной стали шириною 50 мм и длиной 380 мм. (Если в вашем распоряжении окажутся пластины другой ширины, количество их должно быть таким, чтобы площадь сердечника была не менее 25 см 2 .)

Пластины покройте лаком с каждой стороны. Заизолированные таким образом пластины соберите в пакет, вставьте его в каркас.

Неплотно подогнанные пластины будут «гудеть», и зритель сразу обнаружит это. Поэтому перед укладкой пластин в каркас покройте их эпоксидным клеем. Сердечник можно сделать и из кусков стальной отожженной проволоки диаметром 2-3 мм. Выбирайте только мягкую проволоку, упругая, сталистая не годится. Куски проволоки покрасьте краской. Если вы будете собирать сердечник из проволоки, отверстие в каркасе катушки нужно, увеличить до площади 36 см 2 . Перед укладкой проволоку тоже смажьте эпоксидным клеем, чтобы получился монолитный пучок-сердечник.

По собранному сердечнику склейте из фанеры каркас катушки. Обмотка выполняется виток к витку проводом диаметром в 2,4 мм с двойной(бумажной изоляцией. В одном слое должно уместиться около 90 витков. А всего их 9. Каждый слой промажьте быстросохнущим лаком, а потом оберните обмотку калькой. И так каждый слой.

Испытывать готовую катушку можно только после того, как лак затвердеет. При демонстрации опытов следите, чтобы обмотка не перегревалась.

А теперь расскажем о самих опытах-фокусах.

Опыт I

Итак, катушка спрятана подстолом. Вы берете массивную алюминиевую сковороду, наливаете в нее немного воды и ставите на стол предварительно положив на него кусок асбеста. По вашему (конечно, незаметному для зрителя) сигналу находящийся за кулисами помощник включает ток, и через некоторое время вода в сковороде закипает (рис. 2). Происходит это потому, что под действием переменного магнитного поля катушки в сковороде возникают вихревые токи. Их ЭДС (электродвижущая сила) - доли вольта, зато величина токов большая. В результате, несмотря на незначительное сопротивление самой сковороды, на поверхности ее происходит интенсивное выделение тепла. Если вода выкипит, сковорода может сильно нагреться. Поэтому опыт нужно проводить с осторожностью и не забывать про асбестовую прокладку.

А теперь зададим себе вопрос: почему нагревается сковорода, а не крышка стола, почему к столу можно свободно поднести руку, если, конечно, на ней нет металлических предметов, например, часов или колечка! Ведь и в крышке стола, и в руке тоже возникают вихревые токи, но из-за высокого сопротивления величина их незначительная, и тепла выделяется немного.

Если же частоту тока переменного магнитного поля увеличить, что вполне возможно в промышленных условиях, то соответственно возрастет и получаемое тепло. И тогда можно, например, сушить сырые доски. Дерево прогревается при этом равномерно - изнутри и снаружи - и быстро высыхает. Этим же способом врачи в кабинетах физиотерапии лечат насморк {УВЧ).

Переменное электромагнитное поле используется и в металлургии, например, при выплавке качественных сортов стали.

Опыт II

На столе лежит алюминиевое кольцо. Вдруг оно высоко подпрыгивает и падает. Причина такого необычного поведения кольца - тоже вихревые токи. Протекая по кольцу, они превращают его в электромагнит (рис. 3). Направление тока в кольце и в катушке Томсона меняется 50 раз в секунду. Причем, если на верхнем конце сердечника катушки возникает северный магнитный полюс, то на нижней поверхности кольца тоже устанавливается такой же полюс. И наоборот.

Одноименные магнитные полюса, как известно, отталкиваются. Вот поэтому кольцо и подпрыгивает над столом.

Этот же опыт можно показать и по-другому. Пропустите через кольцо тонкую незаметную нить, и кольцо будет висеть над столом, слегка вибрируя. А можно заставить его свободно парить.

В книге Тринга и Лейтуэйта «Как изобретать?», выпущенной в русском переводе издательством «Мир» в 1980 году, описаны устройства, "благодаря которым это можно сделать. Две индукционные катушки, набранные на Ш-образных сердечниках и соединенные параллельна, создают электромагнитное поле, в котором может устойчиво парить (левитировать) прямоугольная металлическая пластина (рис. 4).

На одной из международных выставок в начале пятидесятых годов с помощью подобного устройства демонстрировалась парящая в воздухе сковорода, на которой жарили яичницу.

Красивый фокус, и только - скажете вы. Но фокус этот, как показало время, пригодился в технике, в частности в металлургии, при плавке сверхчистых металлов. Металлурги знают, как трудно сохранить выплавляемый металл чистым: любое прикосновение к тиглю (емкости для металла) приводит к загрязнению. И они нашли выход - плавку без тигля. Используя левитацию, кусок металла подвешивают в вакууме, и он плавится, нагреваемый вихревыми токами.

Опыт III

Сделайте из фанеры или кар-тона катушку, назовем ее прием-ной (рис. 5). Наберитесь терпе-ния - намотайте на катушку 1500 витков лакированной прово-локи диаметром 0,25 мм и со-едините концы с электропатро-ном. Затем привинтите к верх-ней щеке катушки патрон и вставьте в него 15-ваттную лам-пу на 127 В. Катушкуи патрон обклейтецветнойбумагой,что-быполучиласьконусообразная коробочка.Медленноприбли-жайте лампу к столу - по мере приближениякспрятаннойпод столом катушке она будет загораться все ярче и ярче. Объяснение все просто: индукционные токивпеременноммагнитном поле образовали в витках катуш-ки ток, от него и загорается лам-па. Все это устройство напомина-ет трансформатор, первичная об-моткакоторогоспрятанапод столом, а вторичная - в руках экспериментатора.Можновзять лампуменьшеймощности,на-пример,откарманногофонаря илинеоновую.Свечениеихбу-детзаметнонаещебольшем расстоянииотстола.Особенно интересный результат, получается, от применения светодиода, ведь для его свечения достаточно сов-сем немного энергии. Приемную катушкувэтомслучаеможно сделатьразмеромсперстень.

Опыт IV

Приклейте приемную катушку к дну бумажной модели автомо-биля. Через любой диод, способ-ный выдержать ток 0,5А, присо-едините ее к микроэлектродвига-телю (рис. 6). Автомобиль в этом случае будет ездить по столу без батарей, получая энергию от электромагнитного поля. При этом учтите, что электродвига-тель и другие металлические де-тали игрушки могут перегреться и выйти из строя, поэтому пока-зывайте опыт не более 30-40 се-кунд.

Этот опыт демонстрирует ста-рую идею передачи энергии без проводов. Помните, еще герои романа «Аэлита» А. Толстого ле-тели над Марсом на корабле, пи-таемом энергией электромагнит-ного поля. Над этой идеей рабо-тали и работают многие изобре-татели разных стран.

Всередине60-хгодовво Франции проводились опыты по питаниюдвигателянебольшого вертолета пучком сантиметровых радиоволн.(Напомним:всякое переменноеэлектромагнитное поле можнорассматриватькак радиоволны).Хотявертолети летал, но питающее его устрой-ствополучилосьслишкомгро-моздким, дорогим и малоэффек-тивным.Иот негоотказались. Сталоясно,чтонеобходимо уменьшить длину радиоволн. То-гда размеры передающих и при-емных антенн станут приемлемы-ми,апотериприпередаче уменьшатся. Сейчас мы умеем получать электромагнитные волны длиною в несколько микрон и даже меньше. Это излучение создается лазерами. Во многих странах разрабатываются проек-ты космических ракет, получаю-щих энергию по лучу лазера. Предполагают, что такой способ передачи энергии будет полезен даже при межзвездных переле-тах.

Опыт V

На стол ставят стеклянную ча-шу с водой. 8 нее пускают по-лый металлический шар (рис. 7). При включении катушки Томсона шар начинает вращаться вокруг горизонтальной оси. Опыт де-монстрирует принцип действия простейших двигателей перемен-ного тока. Возникающие на по-верхности шара индукционные токи как бы стремятся поднять одну из его половинок. Так воз-никает вращение. На этом принципе работает электросчетчик, у которого рото-ром служит обычный алюминие-вый диск.

Кстати, в высокочастотном электромагнитном поле ротор двигателя можно раскрутить до миллионов оборотов в минуту. Этот принцип вращения зало-жен, например, в установках, применяющихсядляизучения прочностиконструкцийимате-риалов.

Опыт VI

Налейте в тарелку соленую во-ду и поставьте ее на стол. Вклю-чите катушку Томсона, и на по-верхности воды появятся волны. Чтобы их хорошо было видно зрителям, направьте на тарелку свет от фонаря так, чтобы отражение от поверхности воды спроецировалось на стене (рис. 8).

Объяснение этому опыту вы, вероятно, легко дадите сами. Скажем лишь, что вихревые токи электромагнитного поля, возни-кающие в жидкости, оказывают на нее такое же действие, как на обычные проводники.

В промышленности это явление используют при перемешивании расплавленной стали. Вот, пожалуй, и все, что нам удалось вспомнить об опытах с катушкой Томсона. Может быть, кто-то из вас, ребята, дополнит их?

А. ИЛЬИН, инженер. Из журнала «Юный техник» №10 1983г.

Катушка Томсона - несложный прибор, с которым раньше демонстрировали на уроках физики различные эффекты, возникающие при взаимодействии проводников с переменным магнитным полем. На школьных концертах с его помощью показывали забавные электрофокусы, устраивали веселые вечера занимательной науки.
Представьте себе сцену, на ней - стол, покрытый скатертью. Вы кладете на стол алюминиевое кольцо, и оно вдруг неожиданно взлетает вверх. Сковорода, поставленная на стол, сама по себе нагревается, и вода, налитая в нее, закипает, вспыхивает поднесенная к столу электрическая лампа, хотя к ней и не тянутся провода… Вот такие забавные опыты демонстрировали школьники… спрятав катушку Томсона под стол (рис.1).

Сначала расскажем, как сделать катушку Томсона. Она собирается из -деревянного каркаса, железного сердечника и обмотки (рис. 1), Сердечник набран из пластин’ трансформаторной стали шириною 50 мм и- длиной 380 мм. (Если в вашем распоряжении окажутся пластины другой ширины, количество их должно быть таким, чтобы площадь сердечника была не менее 25 см2.)

Пластины покройте лаком -с каждой стороны. Заизолированные таким образом пластины соберите в пакет, вставьте его в каркас.
Неплотно подогнанные пластины будут «гудеть», и зритель срезу обнаружит это. Поэтому перед укладкой пластин в каркас покройте их эпоксидным клеем. Сердечник можно сделать м из кусков стальной отожженной проволоки диаметром 2-3 мм. Выбирайте только мягкую проволоку» упругая, сталистая не годится. Куски проволоки покрасьте краской. Если вы будете собирать сердечник из проволоки, отверстие в каркасе катушки нужно увеличить до площади 36 см2. Перед укладкой проволоку тоже смажьте эпоксидным клеем, чтобы получился монолитный пучок-сердечник.

По собранному сердечнику склейте из фанеры каркас катушки. Обмотка выполняется виток к витку проводом диаметром в 2,4 мм с двойной бумажной изоляцией. В одном слое должно уместиться около 90 витков. А всего их 9. Каждый слой промажьте быстросохнущим лаком, а потом оберните обмотку калькой. И так каждый слой. Испытывать готовую катушку можно только после того, как лак затвердеет. При демонстрации опытов следите, чтобы обмотка не перегревалась. А теперь расскажем о самих опытах-фокусах.

Опыт I
Итак, катушка -Спрятана под столом. Вы берете массивную алюминиевую сковороду, наливаете в нее немного воды и ставите на стол, предварительно положив на него кусок асбеста. По вашему (конечно, незаметному для зрителя) сигналу находящийся за кулисами помощник включает ток, и через некоторое время вода в сковороде закипает (рис. 2). Происходит это потому, что под действием переменного магнитного поля катушки в сковороде возникают вихревые токи. Их ЭДС (электродвижущая сила) - доли вольта, зато величина токов большая. В результате, несмотря на незначительное сопротивление самой сковороды, на поверхности ее происходит интенсивное выделение тепла.

Если вода выкипит, сковорода может сильно нагреться. Поэтому опыт нужно проводить с осторожностью и не забывать про асбестовую прокладку.
А теперь зададим себе вопрос: почему нагревается сковорода, а не крышка стола, почему к столу можно свободно поднести руку, если, конечно, на ней нет металлических предметов, например, часов или колечка! Ведь и в крышке стола, и в руке тоже возникают вихревые токи, но из-за высокого сопротивления величина их незначительная, и тепла выделяется немного.
Если же частоту тока переменного магнитного поля увеличить, что вполне возможно в промышленных условиях, то соответственно возрастет и получаемое тепло. И тогда можно, например, сушить сырые доски. Дерево прогревается при этом равномерно - изнутри и снаружи - и быстро высыхает. Этим же способом врачи в кабинетах физиотерапии лечат насморк (УВЧ). Переменное электромагнитное поле используется и в металлургии, например, при выплавке качественных сортов стали.

Опыт II
На столе лежит алюминиевое кольцо. Вдруг оно высоко подпрыгивает и падает. Причина такого необычного поведения кольца - тоже вихревые токи. Протекая по кольцу, они превращают его в электромагнит (рис. 3). Направление тока в кольце и в катушке Томсона меняется 50 раз в секунду. Причем, если на верхнем конце сердечника катушки возникает северный магнитный полюс, то на нижней поверхности кольца тоже устанавливается такой же полюс. И наоборот.
Одноименные магнитные полюса, как известно, отталкиваются. Вот поэтому кольцо и подпрыгивает над столом.
Этот же опыт можно показать и по-другому. Пропустите через кольцо тонкую незаметную нить, и кольцо будет висеть над столом, слегка вибрируя. А можно заставить его свободно парить.

В книге Тринга и Лейтуэйта «Как изобретать?», выпущенной в русском переводе издательством «Мир» в 1980 году, описаны устройства, благодаря которым это можно сделать. Две индукционные катушки, набранные на Ш-образных сердечниках и соединенные параллельно создают электромагнитное поле, в котором может устойчиво парить (ле-витировать) ‘прямоугольная металлическая пластина (рис. 4).
На одной из международных выставок в начале пятидесятых годов с помощью подобного устройства демонстрировалась парящая в воздухе сковорода, на которой жарили яичницу.

Красивый фокус, и только - скажете вы. Но фокус этот, как показало время, пригодился в технике, в частности в металлургии, при плавке сверхчистых металлов. Металлурги знают, как трудно сохранить выплавляемый металл чистым – любое прикосновение к тиглю (емкости для металла) приводит к загрязнению. И они нашли выход – плавку без тигля. Используя левитацию, кусок металла подвешивают в вакууме, и он плавится, нагреваемый вихревыми токами.

Опыт III
Сделайте из фанеры или картона катушку, назовем ее приемной (рис. 5). Наберитесь Терпения - намотайте на катушку 1500 витков лакированной проволоки диаметром 0,25 мм и соедините концы с электропатроном. Затем привинтите к верхней щеке катушки патрон и вставьте в него 15-ваттную лампу на 127 В. Катушку и патрон обклейте цветной бумагой, чтобы получилась конусообразная коробочка. Медленно приближайте лампу к столу - по мере приближения к спрятанной под столом катушке она будет загораться все ярче и ярче. Объясняется все просто: индукционные токи в переменном магнитном поле образовали в витках катушки ток, от него и загорается лампа. Все это устройство напоминает.трансформатор, первичная обмотка которого спрятана под столом, а вторичная - в руках экспериментатора. Можно взять лампу меньшей мощности, например, от карманного фонаря или неоновую. Свечение их будет заметно на еще большем расстоянии от стола. Особенно интересный результат получается от применения светодиода, ведь для его свечения достаточно совсем немного энергии. Приемную катушку в этом случае можно сделать размером с перстень.

Опыт IV
Приклейте приемную катушку к,дну бумажной модели автомобиля. Через любой, диод, способный выдержать ток 0,5 А, присоедините ее к микроэлектродвигателю (рис. 6). Автомобиль в этом случае будет ездить по столу без батарей, получая энергию от электромагнитного поля. При этом учтите, что электродвигатель и другие металлические детали игрушки могут перегреться и выйти из строя, поэтому показывайте опыт не более 30-40 секунд.
Этот опыт демонстрирует старую идею передачи энергии без проводов. Помните, еще герои романа «Аэлита» А. Толстого летели над Марсом на корабле, питаемом энергией электромагнитного поля. Над этой идеей работали и работают многие изобретатели разных стран.

В середине 60-х годов во Франции проводились опыты по питанию двигателя небольшого вертолета пучком сантиметровых радиоволн. (Напомним: всякое переменное электромагнитное поле можно рассматривать как радиоволны.) Хотя вертолет и летал, но питающее его устройство лог’«шилось слишком громоздким, дорогим и малоэффективным. И от него отказались. Стало ясно, что необходимо уменьшить длину радиоволн. Тогда размеры передающих и приемных антенн станут приемлемыми, а потери при передаче уменьшатся. Сейчас мы умеем получать электромагнитные волны длиною в несколько микрон и даже меньше. Это излучение создается лазерами. Во многих странах разрабатываются проекты космических ракет, получающих энергию по лучу лазера. Предполагают, что такой способ передачи энергии будет полезен даже при межзвездных перелетах.

Опыт V
На стол ставят стеклянную чашу с водой. В нее пускают полый металлический шар (рис. 7). При включении катушки Томсона шар начинает вращаться вокруг горизонтальной оси. Опыт демонстрирует принцип действия простейших двигателей переменного тока. Возникающие на поверхности шара индукционные токи как бы стремятся поднять одну из его половинок. Так возникает вращение.

На этом принципе работает электросчетчик, у которого ротором служит обычный алюминиевый диск.
Кстати, в высокочастотном электромагнитном поле ротор двигателя можно раскрутить до миллионов оборотов в минуту. Этот принцип вращения заложен, например, в установках, применяющихся для изучения прочности конструкций и материалов.

Опыт VI
Налейте в тарелку соленую воду и поставьте ее на стол. Включите катушку Томсона, и на поверхности воды появятся волны. Чтобы их хорошо было видно зрителям, направьте на тарелку свет, от фонаря так, чтобы отражение от поверхности воды спроецировалось на стене (рис. 8).

Объяснение этому опыту вы, вероятно, легко дадите сами. Скажем лишь, что вихревые токи электромагнитного поля, возникающие в жидкости, оказывают на нее такое же действие, как на обычные проводники. В промышленности это явление используют при перемешивании расплавленной стали.
Вот, пожалуй, и все, что нам удалось вспомнить об опытах с катушкой Томсона.
А. ИЛЬИН, инженер
Рисунки А. МАТРОСОВА. Журнал Юный техник.

Информация предоставлена исключительно в образовательных целях!
Администратор сайта не несет ответственности за возможные последствия использования предоставленной информации.

ЗАРЯЖЕННЫЕ КОНДЕНСАТОРЫ СМЕРТЕЛЬНО ОПАСНЫ!

Индукционный ускоритель (дискомёт) (induction coil gun ) представляет собой разновидность электромагнитного ускорителя масс и работает на основе взаимодействия вихревых токов, индуцируемых в замкнутом проводящем снаряде (диске) переменным магнитным полем, с током, создающим это магнитное поле. При этом взаимодействии возникает сила отталкивания, придающая ускорение снаряду. Чем быстрее скорость изменения магнитного потока, тем больше индуцированные вихревые токи и тем сильнее отталкивание снаряда.

Такое устройство было изобретено американским инженером и изобретателем Элиу Томпсоном (Elihu Thompson) :

Поэтому такой ускоритель часто называют "Thompson gun ".

В отличие от пушки Гаусса, в индукционном ускорителе используются неферромагнитные снаряды (из меди или алюминия). Причем алюминий предпочтительнее, чем медь, так как его плотность (2,7 г/см 3) меньше, чем у меди (8,9 г/см 3), в 3,3 раза, а удельное сопротивление (0,028 Ом·мм 2 /м) больше, чем у меди (0,0175 Ом·мм 2 /м), всего лишь в 1,6 раза.
Для уменьшения сопротивления снаряда и возрастания вихревых токов можно охладить его (например, в жидком азоте с температурой кипения 77 К). Уменьшение удельного электрического сопротивления материала снаряда при этом характеризуется коэффициентом $\alpha = {{{\rho}_{295 K}} \over {{\rho}_{77 K}}}$, показывающим уменьшение сопротивления охлажденного до 77 К по сравнению с комнатной температурой 295 К. Для алюминия и его сплавов $\alpha$ = 2 ... 15.

Прыгающее кольцо
В классическом варианте ("ring launcher " или "jumping ring ") индукционный ускоритель содержит катушку (2), намотанную на ферромагнитный сердечник (1). На сердечник надевается кольцо (5):

При замыкании ключа (4) заряженный конденсатор (3) разряжается на катушку, в которой возникает импульс тока. Создаваемое импульсом тока переменное магнитное поле, сконцентрированное в сердечнике, пронизывает кольцо и наводит в нем вихревые токи. Взаимодействие вихревых токов с магнитным полем приводит к возникновению силы отталкивания, заставляющей кольцо взлетать вверх.
Именно с таким устройством Томпсон провел первые опыты в 1887 году.

Вот схема такой установки из статьи Felix Waschke , Andreas Strunz и Jan-Peter Meyn "A safe and effective modification of Thomson"s jumping ring experiment ", опубликованной в журнале European Journal of Physics, Volume 33, Number 6 :

Такой опыт любят проводить в учебных заведениях, питая катушку L через изолирующий трансформатор TV от автотрансформатора LT , подключенного к электросети (через сетевую вилку XT ):

Использование автотрансформатора позволяет изменять напряжение (и ток) в катушке.

Вот пример такой установки, выпускаемой бразильской компанией Cidepe :

А вот демонстрационная установка университета King Fahd University of Petroleum & Minerals :
...

Дискомёт
Также интересен вариант индуционного ускорителя - дискомёта ("disc launcher "/"disk shooter " или "washer launcher "):

Переменный ток, протекающий по катушке (1) и создающий возле нее переменное магнитное поле, обычно генерируется при разряде заряженного конденсатора (2) на эту катушку. Для коммутации в качестве ключа (3) при этом можно использовать тиристор. Диск (4) под действием электромагнитной силы движется вверх.

Подобный дискомёт описан на странице PowerLabs исследователя Sam Barros :

Для питания плоской катушки из 7 витков, намотанной многожильным медным проводом диаметром 3 мм (сечение 16 мм 2), используется батарея из двух конденсаторов общей емкостью 12600 мкФ на напряжение 450 В (максимальная энергия 1,3 кДж). Конденсаторы коммутируются на катушку тиристором (300 А / 1200 В). В опытах использовался алюминиевый диск массой 70 г.

Описание еще одного дискомёта приведено на странице EMP HDD Launcher на сайте Instructables . В этом ускорителе используется батарея из 20 конденсаторов емкостью 100 мкФ, заряжаемых до напряжения 400 В. Алюминиевый диск при выстреле подбрасывался на 10 футов вверх. На этой фотографии изображен момент взлета диска:

Видна яркая вспышка при замыкании ключа. Ключ представляет собой оригинальную конструкцию, удерживаемую в выключенном состоянии натянутой нитью:

Индукционный дискомет с конденсаторной батареей, заряжаемой до напряжения 900 В, описан на странице Washer launchers исследователя :

Одним из высших достижений этого незаурядного исследователя можно считать дискомёт, содержащий батарею конденсаторов общей емкостью 1500 мкФ под напряжением 2кВ.

Достоинства и недостатки
Достоинством индукционного ускорителя является высокий КПД и отсутствие необходимости прерывать импульс тока (в отличие от пушки Гаусса).

Недостатком индукционного дискомёта можно считать неаэродинамическую форму снарядов.

Моя экспериментальная установка

Я создал экспериментальный индукционный ускоритель, основными элементами которого являются:

катушка - плоская спиралевидная катушка (flat spiral coil, часто называется pancake coil ):

Для повышения прочности катушки я залил ее "эпоксидкой", так как большая скорость изменения магнитного поля вызывает деформацию катушки.

Индуктивность $L$, мкГн, такой катушки определяется выражениями (http://www.deepfriedneon.com/tesla_f_calcspiral.html ):
$A = {{D_i + N (W + S)} \over {2}}$
$L = {{N^2 + A^2} \over {30 A - 11 D_i}}$,
где $D_i$ - внутренний диаметр в дюймах, $N$ - количество витков, $W$ - диаметр провода в дюймах, $S$ - расстояние между витками в дюймах

По формуле Wheeler (http://www.pulsedpower.eu/toolbox/toolbox_inductances.html ):
$L = 31,33 {\mu}_0 {N^2} {{{R}^2} \over {8 R + 11 W}}$

Также существует похожая формула (http://www.pulsedpower.eu/toolbox/toolbox_inductances.html ):
$L = {N^2} {{{R}^2} \over {8 R + 11 W}}$,
где $R$ - средний радиус катушки в дюймах, $N$ - количество витков, $W$ - ширина намотки в дюймах

Для моей катушки диаметр провода без изоляции = 0,7 мм, диаметр провода с изоляцией = 2 мм, число витков = 9, внутренний диаметр = 10 (?) мм, внешний диаметр = 48 мм, ширина намотки = 17 мм, средний радиус = ... мм.
Расчетная индуктивность катушки, мкГн:
по формуле (1) - ...,
по формуле (2) - ...,
по формуле (3) - .....

Омическое сопротивление катушки составляет менее 0,5 Ом.

конденсатор - батарея из двух конденсаторов:

680 мкФ на напряжение 400 В;
220 мкФ на напряжение 450 В
(общая емкость составила 900 мкФ)

тиристор - тиристор - тиристор быстродействующий штыревого исполнения: "125" означает максимально допустимый действующий ток (125 А); "9" означает класс тиристора, т.е. повторяющееся импульсное напряжение в сотнях вольт (900 В).
внешний вид:

размеры:

Для заряда конденсатора я собрал схему однополупериодного удвоителя напряжения с питанием от бытовой электросети:

Неоновая лампа La1 , подключенная через ограничивающий ток резистор R1 , используется для индикации наличия напряжения сети. Резистор R2 ограничивает зарядный ток. Конденсатор C1 и диоды D1 и D2 образуют умножитель напряжения для заряда конденсатора C2. Напряжение заряда контролируется мультиметром V .

Заряд батареи конденсаторов до 380 В длится 170 с.

Схема силовой части индукционного ускорителя выглядит таким образом:

Для включения тиристора VS я использую две батареи формата AA на 1,5 В (GB ).
Параллельно катушке включен защитный диод VD UF5406 .

Пиковое значение тока в катушке не превышает $I_{peak} = {U {\sqrt{{C} \over {}L}}}$.

Результаты экспериментов

Первые опыты я провел с вырезанным из металлической пробки от бутылки дном:
...

Результаты опытов оказались такими:

Напряжение, В	Высота подъема, см
300	22
350	33
380	47

Недостатками такого снаряда являются его малая толщина и неаэродинамическая форма.

Продолжение следует.