Six expériences avec une bobine Thomson. Mon lanceur de disque à induction

Six expériences avec une bobine Thomson

Imaginez cette scène, dessus il y a une table recouverte d'une nappe. Vous posez un anneau en aluminium sur la table et il s'envole soudainement. Une poêle posée sur la table se réchauffe toute seule et l'eau qui y est versée bout : Une lampe électrique apportée à la table clignote, bien qu'aucun fil n'y parvienne... Ce sont les expériences amusantes que les écoliers ont démontrées. . en cachant une bobine Thomson sous la table (Fig. -J). Nous espérons qu’ils égayeront également votre soirée scolaire. Certes, la bobine Thomson n'est probablement pas conservée dans toutes les classes de physique, vous devrez donc la fabriquer vous-même.

Je voudrais vous avertir immédiatement : cet appareil est conçu pour un courant élevé, environ 10-13 ampères, vous ne pouvez donc utiliser la bobine Thomson que dans une pièce où il y a un câblage électrique approprié. Et bien sûr, en présence d'un professeur. Nous travaillerons avec une tension de 127 V, vous aurez donc besoin d'un transformateur abaisseur.

Tout d'abord, nous allons vous expliquer comment fabriquer une bobine Thomson. Il est assemblé à partir d'un cadre en bois, d'un noyau en fer et d'un enroulement (Fig. 1). Le noyau est constitué de plaques d'acier pour transformateur de 50 mm de large et 380 mm de long (si vous disposez de plaques d'une largeur différente,

nous, leur nombre doit être tel que la zone centrale soit d'au moins 25 cm 2.)

Enduire les assiettes de vernis sur chaque face. Récupérez les plaques ainsi isolées dans un sac et insérez-le dans le cadre.

Des assiettes mal ajustées « bourdonneront » et le spectateur le remarquera immédiatement. Par conséquent, avant de poser les plaques dans le cadre, enduisez-les de colle époxy. Le noyau mohjho peut également être fabriqué à partir de morceaux de fil d'acier recuit d'un diamètre de 2 à 3 mm. Choisissez uniquement du fil souple ; le fil élastique ou en acier ne convient pas. Peignez les morceaux de fil avec de la peinture. Si vous assemblez une âme métallique, le trou dans le cadre de la bobine doit être agrandi jusqu'à une superficie de 36 cm 2. Avant la pose, lubrifiez également le fil avec de la colle époxy pour former un faisceau de noyau monolithique.

Vous ne pouvez tester la bobine finie qu'après

Imaginez une scène, dessus il y a une table recouverte d'une nappe. Vous posez un anneau en aluminium sur la table et il s'envole soudainement. Une poêle posée sur la table se réchauffe toute seule et l'eau qui y est versée bout : Une lampe électrique apportée à la table clignote, bien qu'aucun fil n'y parvienne... Ce sont les expériences amusantes que les écoliers ont démontrées. . en cachant une bobine Thomson sous la table (Fig. 1). Nous espérons qu’ils égayeront également votre soirée scolaire. Certes, la bobine Thomson n'est probablement pas conservée dans toutes les classes de physique, vous devrez donc la fabriquer vous-même.

Je tiens à vous prévenir tout de suite : cet appareil est conçu pour des courants élevés, environ 10-13 ampères, la bobine Thomson ne peut donc être utilisée que dans une pièce où il y a un câblage électrique approprié. Et bien sûr, en présence d'un professeur. Nous travaillerons avec une tension de 127V, vous aurez donc besoin d'un transformateur abaisseur.

Tout d'abord, nous allons vous expliquer comment fabriquer une bobine Thomson. Il est assemblé à partir d'un cadre en bois, d'un noyau en fer et d'un enroulement (Fig. 1). Le noyau est constitué de plaques d'acier de transformateur d'une largeur50 mm et longueur 380 mm. (Si vous disposez de plaques d'une largeur différente, leur nombre doit être tel que la surface centrale soit d'au moins 25 cm2.)

Enduire les assiettes de vernis sur chaque face. Récupérez les plaques ainsi isolées dans un sac et insérez-le dans le cadre.

Des assiettes mal ajustées « bourdonneront » et le spectateur le remarquera immédiatement. Par conséquent, avant de poser les plaques dans le cadre, enduisez-les de colle époxy. Le noyau peut également être constitué de morceaux de fil d'acier recuit d'un diamètre de 2 à 3 mm. Choisissez uniquement du fil souple ; le fil élastique ou en acier ne convient pas. Peignez les morceaux de fil avec de la peinture. Si vous assemblez une âme métallique, le trou dans le cadre de la bobine doit être agrandi jusqu'à une superficie de 36 cm2. Avant la pose, lubrifiez également le fil avec de la colle époxy pour former un faisceau de noyau monolithique.

À l'aide du noyau assemblé, collez le cadre de la bobine en contreplaqué. L'enroulement est réalisé tour à tour avec un fil d'un diamètre de 2,4 mm avec une double isolation en papier. Environ 90 tours doivent tenir en une seule couche et il y en a 9 au total. Enduisez chaque couche de vernis à séchage rapide. enroulement avec du papier calque et ainsi de suite pour chaque couche.

Vous ne pouvez tester la bobine finie qu'une fois le vernis durci. Lors de la démonstration d'expériences, assurez-vous que l'enroulement ne surchauffe pas.

Parlons maintenant des expériences astucieuses elles-mêmes.

Expérience I

La bobine est donc cachée sous la table. Vous prenez une énorme poêle à frire en aluminium, vous y versez de l'eau et vous la posez sur la table après avoir placé un morceau d'amiante dessus. À votre signal (bien sûr invisible pour le spectateur), l'assistant dans les coulisses allume le courant, et à travers L'eau dans la poêle bout pendant un certain temps (Fig. 2). Cela se produit parce que sous l'influence du champ magnétique alternatif de la bobine, des courants de Foucault apparaissent dans la poêle. Leur FEM (force électromotrice) est d'une fraction de volt, mais l'amplitude des courants est grande. En conséquence, malgré la légère résistance de la poêle elle-même, une intense génération de chaleur se produit à sa surface. Si l'eau bout, la casserole peut devenir très chaude. Par conséquent, l'expérience doit être effectuée avec prudence et ne pas oublier le joint en amiante.

Posons-nous maintenant la question : pourquoi la poêle chauffe-t-elle, et non le dessus de la table, pourquoi pouvez-vous librement amener votre main à la table, à moins, bien sûr, qu'il y ait des objets métalliques dessus, par exemple une montre ou une bague ! Après tout, des courants de Foucault apparaissent également dans le plateau de table et dans la main, mais en raison de la résistance élevée, leur ampleur est insignifiante et peu de chaleur est générée.

Si la fréquence du courant du champ magnétique alternatif augmente, ce qui est tout à fait possible dans des conditions industrielles, la chaleur résultante augmentera en conséquence. Et puis vous pouvez, par exemple, sécher des planches humides. Le bois se réchauffe uniformément – à l’intérieur comme à l’extérieur – et sèche rapidement. Les médecins des salles de physiothérapie traitent l'écoulement nasal (UHF) en utilisant la même méthode.

Un champ électromagnétique alternatif est également utilisé en métallurgie, par exemple dans la fusion d'acier de haute qualité.

Expérience II

Il y a un anneau en aluminium sur la table. Soudain, il saute haut et tombe. La raison de ce comportement inhabituel de l'anneau est également due aux courants de Foucault. En circulant à travers l'anneau, ils le transforment en électro-aimant (Fig. 3). La direction du courant dans l'anneau et dans la bobine Thomson change 50 fois par seconde. De plus, si un pôle magnétique nord apparaît à l’extrémité supérieure du noyau de la bobine, alors le même pôle est également installé sur la surface inférieure de l’anneau. Et vice versa.

Les pôles magnétiques du même nom sont connus pour se repousser. C'est pourquoi l'anneau rebondit sur la table.

La même expérience peut être montrée d'une autre manière. Passez un fil fin et invisible à travers l'anneau, et l'anneau pendra au-dessus de la table en vibrant légèrement. Ou vous pouvez le faire flotter librement.

Le livre de Thring et Laithwaite « Comment inventer ? », publié en traduction russe par la maison d'édition « Mir » en 1980, décrit des dispositifs « grâce auxquels cela peut être fait. Deux bobines d'induction, assemblées sur des noyaux en forme de W et. connecté en parallèle, créez un champ électromagnétique dans lequel une plaque métallique rectangulaire peut flotter (léviter) de manière stable (Fig. 4).

Lors de l'une des expositions internationales du début des années 50, un appareil similaire a été utilisé pour présenter une poêle à frire flottant dans les airs, sur laquelle étaient frits des œufs brouillés.

Un beau tour, c’est tout, dites-vous. Mais cette astuce, comme le temps l'a montré, s'est avérée utile en technologie, notamment en métallurgie, lors de la fusion de métaux ultra-purs. Les métallurgistes savent combien il est difficile de garder propre le métal fondu : tout contact avec le creuset (récipient pour le métal) entraîne une contamination. Et ils ont trouvé une issue : fondre sans creuset. Grâce à la lévitation, un morceau de métal est suspendu dans le vide et fond, chauffé par des courants de Foucault.

ExpérienceIII

Fabriquez une bobine en contreplaqué ou en carton, appelons-la récepteur (Fig. 5). Soyez patient - enroulez 1500 tours de fil verni d'un diamètre de 0,25 mm sur la bobine et connectez les extrémités Avec cartouche électrique no. Vissez ensuite la cartouche sur la joue supérieure de la bobine et insérez-y une lampe de 15 watts 127 V. Couvrez la bobine et la cartouche avec du papier de couleur pour former une boîte en forme de cône. Rapprochez lentement la lampe de la table. s'approche de la bobine cachée sous la table, elle s'éclairera de plus en plus fort. L'explication est simple : les courants d'induction dans un champ magnétique alternatif créent un courant dans les spires de la bobine, et la lampe s'en éclaire. L'ensemble de cet appareil ressemble à un transformateur dont l'enroulement primaire est caché sous la table et l'enroulement secondaire est entre les mains de l'expérimentateur. Vous pouvez prendre une lampe de moindre puissance, par exemple une lampe de poche ou une lampe au néon. . Un peu d'énergie suffit. Dans ce cas, la bobine réceptrice peut avoir la taille d'un anneau.

ExpérienceIV

Collez la bobine réceptrice au bas du modèle en papier de la voiture. Via n'importe quelle diode capable de supporter un courant de 0,5A, connectez-la au moteur microélectrique (Fig. 6). Dans ce cas, la voiture roulera sur une table sans piles, recevant l'énergie du champ électromagnétique. Veuillez noter que le moteur électrique et d'autres parties métalliques du jouet peuvent surchauffer et tomber en panne, alors montrez l'expérience pendant 30 à 40 secondes maximum.

Cette expérience démontre la vieille idée de transmettre de l'énergie sans fils. Souvenez-vous, les héros du roman « Aelita » d'A. Tolstoï ont survolé Mars à bord d'un vaisseau propulsé par l'énergie d'un champ électromagnétique. De nombreux inventeurs de différents pays ont travaillé et travaillent sur cette idée.

Au milieu des années 60 en France, des expériences ont été menées pour alimenter le moteur d'un petit hélicoptère avec un faisceau d'ondes radio centimétriques (Rappel : tout champ électromagnétique alternatif peut être considéré comme.ondes radio). Bien que l'hélicoptère ait volé, son alimentation électrique s'est avérée trop encombrante, coûteuse et inefficace. Elle a été abandonnée. Il est devenu évident qu’il était nécessaire de réduire la longueur des ondes radio. Les dimensions des antennes d'émission et de réception deviendront alors acceptables, et les pertes lors de l'émission va diminuer. Nous sommes désormais capables d’obtenir des ondes électromagnétiques d’une longueur de plusieurs microns, voire moins. C'est un rayonnementcréé par des lasers. Dans de nombreux pays, des projets sont en cours de développement pour des fusées spatiales recevant l'énergie d'un faisceau laser. On suppose que cette méthode de transfert d'énergie sera utile même lors de vols interstellaires.

ExpérienceV

Un bol en verre d'eau est posé sur la table. 8, une boule métallique creuse en est lancée (Fig. 7). Lorsque la bobine Thomson est allumée, la boule commence à tourner autour d'un axe horizontal. L'expérience démontre le principe de fonctionnement des moteurs à courant alternatif les plus simples. Les courants d'induction apparaissant à la surface de la boule semblent avoir tendance à soulever l'une de ses moitiés. C'est ainsi que se produit la rotation. Selon ce principe, fonctionne un compteur électrique dont le rotor est un disque ordinaire en aluminium.

À propos, dans un champ électromagnétique à haute fréquence, le rotor du moteur peut tourner jusqu'à des millions de tours par minute. Ce principe de rotation est intégré par exemple dans les installations utilisées pour étudier la résistance des structures et des matériaux.

ExpérienceVI

Versez de l'eau salée dans une assiette et placez-la sur la table. Allumez la bobine Thomson et des vagues apparaîtront à la surface de l'eau. Pour les rendre bien visibles au public, dirigez la lumière de la lampe de poche sur la plaque de manière à ce que le reflet de la surface de l'eau soit projeté sur le mur (Fig. 8).

Vous pouvez probablement facilement expliquer vous-même cette expérience. Disons simplement que les courants de Foucault du champ électromagnétique qui apparaissent dans le liquide ont le même effet sur celui-ci que sur les conducteurs ordinaires.

Dans l'industrie, ce phénomène est utilisé lors du mélange d'acier en fusion.C'est peut-être tout ce dont nous avons pu retenir des expériences Avec Bobine Thomson. Peut-être que certains d'entre vous pourront y ajouter quelque chose ?

A. ILYIN, ingénieur. Extrait du magazine « Jeune Technicien » n°10, 1983.

La bobine de Thomson est un appareil simple avec lequel divers effets résultant de l'interaction de conducteurs avec un champ magnétique alternatif ont déjà été démontrés dans des cours de physique. Lors de concerts à l'école, avec son aide, ils ont montré des tours électriques amusants et organisé des soirées scientifiques amusantes et divertissantes.
Imaginez une scène, dessus il y a une table recouverte d'une nappe. Vous posez un anneau en aluminium sur la table et il s'envole soudainement. Une poêle posée sur la table se réchauffe toute seule, et l'eau qui y est versée bout, une lampe électrique apportée à la table clignote, bien qu'aucun fil n'y parvienne... Ce sont les expériences amusantes que les écoliers ont démontrées. . en cachant une bobine Thomson sous la table (Fig. 1).

Tout d'abord, nous allons vous expliquer comment fabriquer une bobine Thomson. Il est assemblé à partir d'un cadre en bois, d'un noyau en fer et d'un enroulement (Fig. 1). Le noyau est constitué de plaques d'acier pour transformateur de 50 mm de large et 380 mm de long. (Si vous disposez de plaques d'une largeur différente, leur nombre doit être tel que la surface centrale soit d'au moins 25 cm2.)

Enduire les assiettes de vernis sur chaque face. Récupérez les plaques ainsi isolées dans un sac et insérez-le dans le cadre.
Les plaques mal ajustées « bourdonneront » et le spectateur le remarquera lors de la découpe. Par conséquent, avant de poser les plaques dans le cadre, enduisez-les de colle époxy. Le noyau peut être constitué de morceaux de fil d'acier recuit d'un diamètre de 2 à 3 mm. Choisissez uniquement du fil souple ; le fil élastique ou en acier ne convient pas. Peignez les morceaux de fil avec de la peinture. Si vous assemblez une âme métallique, le trou dans le cadre de la bobine doit être agrandi jusqu'à une superficie de 36 cm2. Avant la pose, lubrifiez également le fil avec de la colle époxy pour former un faisceau de noyau monolithique.

À l'aide du noyau assemblé, collez le cadre de la bobine en contreplaqué. Le bobinage est réalisé tour à tour à l'aide d'un fil d'un diamètre de 2,4 mm et d'une double isolation en papier. Environ 90 tours devraient tenir dans une seule couche. Et il y en a 9 au total. Enduisez chaque couche de vernis à séchage rapide, puis enveloppez le bobinage avec du papier calque. Et ainsi de suite pour chaque couche. Vous ne pouvez tester la bobine finie qu'une fois le vernis durci. Lors de la démonstration d'expériences, assurez-vous que l'enroulement ne surchauffe pas. Parlons maintenant des expériences astucieuses elles-mêmes.

Expérience I
La bobine est donc cachée sous la table. Vous prenez une énorme poêle à frire en aluminium, vous y versez de l'eau et vous la posez sur la table, après avoir placé dessus un morceau d'amiante. À votre signal (bien sûr invisible pour le spectateur), l'assistant en coulisses allume le courant et, au bout d'un moment, l'eau dans la poêle bout (Fig. 2). Cela se produit parce que sous l'influence du champ magnétique alternatif de la bobine, des courants de Foucault apparaissent dans la poêle. Leur FEM (force électromotrice) est d'une fraction de volt, mais l'amplitude des courants est grande. En conséquence, malgré la légère résistance de la poêle elle-même, une intense génération de chaleur se produit à sa surface.

Si l'eau bout, la casserole peut devenir très chaude. Par conséquent, l'expérience doit être effectuée avec prudence et ne pas oublier le joint en amiante.
Posons-nous maintenant la question : pourquoi la poêle chauffe-t-elle, et non le dessus de la table, pourquoi pouvez-vous librement amener votre main à la table, à moins, bien sûr, qu'il y ait des objets métalliques dessus, par exemple une montre ou une bague ! Après tout, des courants de Foucault apparaissent également dans le plateau de table et dans la main, mais en raison de la résistance élevée, leur ampleur est insignifiante et peu de chaleur est générée.
Si la fréquence du courant du champ magnétique alternatif augmente, ce qui est tout à fait possible dans des conditions industrielles, la chaleur résultante augmentera en conséquence. Et puis vous pouvez, par exemple, sécher des planches humides. Le bois se réchauffe uniformément – à l’intérieur comme à l’extérieur – et sèche rapidement. Les médecins des salles de physiothérapie traitent l'écoulement nasal (UHF) en utilisant la même méthode. Un champ électromagnétique alternatif est également utilisé en métallurgie, par exemple dans la fusion d'acier de haute qualité.

Expérience II
Il y a un anneau en aluminium sur la table. Soudain, il saute haut et tombe. La raison de ce comportement inhabituel de l'anneau est également due aux courants de Foucault. En circulant à travers l'anneau, ils le transforment en électro-aimant (Fig. 3). La direction du courant dans l'anneau et dans la bobine Thomson change 50 fois par seconde. De plus, si un pôle magnétique nord apparaît à l’extrémité supérieure du noyau de la bobine, alors le même pôle est également installé sur la surface inférieure de l’anneau. Et vice versa.
Les pôles magnétiques du même nom sont connus pour se repousser. C'est pourquoi l'anneau rebondit sur la table.
La même expérience peut être montrée d'une autre manière. Passez un fil fin et invisible à travers l'anneau, et l'anneau pendra au-dessus de la table en vibrant légèrement. Ou vous pouvez le faire flotter librement.

Le livre de Thring et Laithwaite « Comment inventer ? », publié en traduction russe par la maison d'édition « Mir » en 1980, décrit les dispositifs permettant de réaliser cela. Deux bobines d'induction montées sur des noyaux en forme de W et connectées en parallèle créent un champ électromagnétique dans lequel une plaque métallique rectangulaire peut flotter (léviter) de manière stable (Fig. 4).
Lors de l'une des expositions internationales du début des années 50, un appareil similaire a été utilisé pour présenter une poêle à frire flottant dans les airs, sur laquelle étaient frits des œufs brouillés.

Un beau tour, c’est tout, dites-vous. Mais cette astuce, comme le temps l'a montré, s'est avérée utile en technologie, notamment en métallurgie, lors de la fusion de métaux ultra-purs. Les métallurgistes savent combien il est difficile de garder le métal fondu propre : tout contact avec le creuset (récipient pour le métal) entraîne une contamination. Et ils ont trouvé une issue : fondre sans creuset. Grâce à la lévitation, un morceau de métal est suspendu dans le vide et fond, chauffé par des courants de Foucault.

Expérience III
Fabriquez une bobine en contreplaqué ou en carton, appelons-la bobine réceptrice (Fig. 5). Soyez patient - enroulez 1500 tours de fil verni d'un diamètre de 0,25 mm sur une bobine et connectez les extrémités au mandrin électrique. Vissez ensuite la cartouche sur la joue supérieure de la bobine et insérez-y une lampe de 15 watts 127 V. Recouvrez la bobine et la cartouche de papier de couleur pour former une boîte en forme de cône. Rapprochez lentement la lampe de la table - à mesure que vous vous approchez de la bobine cachée sous la table, elle s'allumera de plus en plus fort. L'explication est simple : les courants d'induction dans un champ magnétique alternatif créent un courant dans les spires de la bobine, et la lampe s'en éclaire. L'ensemble de cet appareil ressemble à un transformateur dont l'enroulement primaire est caché sous la table et l'enroulement secondaire est entre les mains de l'expérimentateur. Vous pouvez prendre une lampe de moindre puissance, par exemple une lampe de poche ou un néon. Leur éclat sera perceptible à une distance encore plus grande de la table. Un résultat particulièrement intéressant est obtenu grâce à l’utilisation d’une LED, car très peu d’énergie suffit pour l’allumer. Dans ce cas, la bobine réceptrice peut avoir la taille d'un anneau.

Expérience IV
Collez la bobine réceptrice au bas du modèle en papier de la voiture. Via n'importe quelle diode capable de supporter un courant de 0,5 A, connectez-la au moteur microélectrique (Fig. 6). Dans ce cas, la voiture roulera sur une table sans piles, recevant l'énergie du champ électromagnétique. Veuillez noter que le moteur électrique et d'autres parties métalliques du jouet peuvent surchauffer et tomber en panne, alors montrez l'expérience pendant 30 à 40 secondes maximum.
Cette expérience démontre la vieille idée de transmettre de l'énergie sans fils. Souvenez-vous, les héros du roman « Aelita » d'A. Tolstoï ont survolé Mars à bord d'un vaisseau propulsé par l'énergie d'un champ électromagnétique. De nombreux inventeurs de différents pays ont travaillé et travaillent sur cette idée.

Au milieu des années 60 en France, des expériences ont été menées pour alimenter le moteur d'un petit hélicoptère avec un faisceau d'ondes radio centimétriques. (Rappelez-vous : tout champ électromagnétique alternatif peut être considéré comme des ondes radio.) Bien que l'hélicoptère ait volé, le dispositif qui l'alimentait était trop encombrant, coûteux et inefficace. Et ils l'ont refusé. Il est devenu évident qu’il était nécessaire de réduire la longueur des ondes radio. Les tailles des antennes d'émission et de réception deviendront alors acceptables et les pertes de transmission diminueront. Nous sommes désormais capables d’obtenir des ondes électromagnétiques d’une longueur de plusieurs microns, voire moins. Ce rayonnement est créé par des lasers. Dans de nombreux pays, des projets sont en cours de développement pour des fusées spatiales recevant l'énergie d'un faisceau laser. On suppose que cette méthode de transfert d'énergie sera utile même lors de vols interstellaires.

Expérience V
Un bol en verre d'eau est posé sur la table. Une boule métallique creuse y est lancée (Fig. 7). Lorsque la bobine Thomson est allumée, la boule commence à tourner autour d'un axe horizontal. L'expérience démontre le principe de fonctionnement des moteurs à courant alternatif les plus simples. Les courants d'induction apparaissant à la surface de la boule semblent avoir tendance à soulever l'une de ses moitiés. C'est ainsi que se produit la rotation.

Selon ce principe, fonctionne un compteur électrique dont le rotor est un disque ordinaire en aluminium.
À propos, dans un champ électromagnétique à haute fréquence, le rotor du moteur peut tourner jusqu'à des millions de tours par minute. Ce principe de rotation est intégré par exemple dans les installations utilisées pour étudier la résistance des structures et des matériaux.

Expérience VI
Versez de l'eau salée dans une assiette et placez-la sur la table. Allumez la bobine Thomson et des vagues apparaîtront à la surface de l'eau. Pour les rendre bien visibles au public, dirigez la lumière de la lanterne sur la plaque de manière à ce que le reflet de la surface de l'eau soit projeté sur le mur (Fig. 8).

Vous pouvez probablement facilement expliquer vous-même cette expérience. Disons simplement que les courants de Foucault du champ électromagnétique apparaissant dans un liquide ont le même effet sur celui-ci que sur les conducteurs ordinaires. Dans l'industrie, ce phénomène est utilisé lors du mélange d'acier en fusion.
C'est peut-être tout ce que nous avons pu retenir des expériences avec la bobine Thomson.
A. ILYIN, ingénieur
Dessins de A. MATROSOV. Magazine Jeune Technicien.

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CONDENSATEURS CHARGÉS MORTEL DANGEREUX!

Accélérateur à induction (lanceur de disque) (pistolet à bobine d'induction) est un type d'accélérateur de masse électromagnétique et fonctionne sur la base de l'interaction de courants de Foucault induits dans un projectile conducteur fermé (disque) par un champ magnétique alternatif avec le courant créant ce champ magnétique. Avec cette interaction, une force répulsive apparaît, qui confère une accélération au projectile. Plus le taux de variation du flux magnétique est rapide, plus les courants de Foucault induits sont importants et plus la répulsion du projectile est forte.

Un tel dispositif a été inventé par l'ingénieur et inventeur américain Elihu Thompson ( Elihu Thompson):

C'est pourquoi un tel accélérateur est souvent appelé " Pistolet Thompson".

Contrairement au canon Gauss, l'accélérateur à induction utilise des projectiles non ferromagnétiques (en cuivre ou en aluminium). De plus, l'aluminium est préférable au cuivre, puisque sa densité (2,7 g/cm 3) est 3,3 fois inférieure à celle du cuivre (8,9 g/cm 3), et sa résistivité (0,028 Ohm mm 2 /m) supérieure à celle du cuivre (0,0175 Ohm mm 2 /m), seulement 1,6 fois.
Pour réduire la résistance du projectile et augmenter les courants de Foucault, vous pouvez le refroidir (par exemple, dans de l'azote liquide avec un point d'ébullition de 77 K). La diminution de la résistance électrique spécifique du matériau du projectile est caractérisée par le coefficient $\alpha = (((\rho)_(295 K)) \over ((\rho)_(77 K)))$, montrant un diminution de la résistance du refroidi à 77 K par rapport à la température ambiante 295 K. Pour l'aluminium et ses alliages $\alpha$ = 2 ... 15.

Anneau de saut
Dans la version classique (" lanceur d'anneaux" ou " anneau de saut") l'accélérateur à induction contient une bobine (2) enroulée sur un noyau ferromagnétique (1). Un anneau (5) est posé sur le noyau :

Lorsque la clé (4) est fermée, le condensateur chargé (3) est déchargé dans la bobine dans laquelle se produit une impulsion de courant. Le champ magnétique alternatif créé par l'impulsion de courant, concentré dans le noyau, pénètre dans l'anneau et y induit des courants de Foucault. L’interaction des courants de Foucault avec le champ magnétique génère une force répulsive qui fait voler l’anneau vers le haut.
C'est avec un tel appareil que Thompson réalisa ses premières expériences en 1887.

Voici un schéma d'une telle installation tiré de l'article Félix Waschke, Andreas Strunz Et Jan-Peter Meyn "Une modification sûre et efficace de l'expérience de l'anneau de saut de Thomson", publié dans le magazine Journal européen de physique, volume 33, numéro 6:

Ils aiment réaliser ce genre d'expérience dans les établissements d'enseignement, en alimentant une bobine L via transformateur d'isolement TV d'un autotransformateur LT branché au secteur (via une prise secteur) XT):

L'utilisation d'un autotransformateur vous permet de modifier la tension (et le courant) dans la bobine.

Voici un exemple d'une telle installation réalisée par une entreprise brésilienne Cidepé:

Et voici l'installation de démonstration de l'université Université Roi Fahd du Pétrole et des Minéraux:
...

Lanceur de disque
La variante de l'accélérateur à induction est également intéressante - le lanceur de disque (" lanceur de disque"/"tireur de disque" ou " lanceur de laveuse"):

Le courant alternatif circulant à travers la bobine (1) et créant un champ magnétique alternatif à proximité de celle-ci est généralement généré lorsqu'un condensateur chargé (2) est déchargé dans cette bobine. Pour la commutation, un thyristor peut être utilisé comme clé (3). Le disque (4) se déplace vers le haut sous l'influence d'une force électromagnétique.

Un lanceur de disque similaire est décrit sur la page Laboratoires Power chercheur Sam Barros:

Pour alimenter une bobine plate de 7 tours, enroulée avec du fil de cuivre toronné d'un diamètre de 3 mm (section 16 mm2), une batterie de deux condensateurs d'une capacité totale de 12600 μF pour une tension de 450 V (énergie maximale 1,3 kJ) est utilisé. Les condensateurs sont commutés sur une bobine par un thyristor (300 A / 1200 V). Un disque d'aluminium pesant 70 g a été utilisé dans les expériences.

Une description d'un autre lanceur de disque est donnée sur la page Lanceur de disque dur EMP sur le site Instructables. Cet accélérateur utilise une batterie de 20 condensateurs de 100 uF, chargés à une tension de 400 V. Lorsqu'il est tiré, un disque d'aluminium est projeté à 10 pieds dans les airs. Cette photo montre le moment où le disque décolle :

Un flash lumineux est visible lorsque la clé est fermée. La clé est d'une conception originale, maintenue à l'état éteint par un fil tendu :

Un lanceur de disque à induction avec une batterie de condensateurs chargée à une tension de 900 V est décrit à la page Lanceurs de laveuses chercheur :

L'une des plus hautes réalisations de cet extraordinaire chercheur peut être considérée comme un lanceur de disque contenant une batterie de condensateurs d'une capacité totale de 1 500 μF à une tension de 2 kV.

Avantages et inconvénients
Dignité L'accélérateur à induction est très efficace et il n'est pas nécessaire d'interrompre l'impulsion de courant (contrairement à un pistolet Gauss).

Inconvénient un lanceur de disque à induction peut être considéré comme une forme non aérodynamique de projectiles.

Ma configuration expérimentale

J'ai créé un accélérateur d'induction expérimental dont les principaux éléments sont :

bobine - bobine plate en spirale ( bobine en spirale plate, souvent appelé bobine de crêpe):

Pour augmenter la résistance de la bobine, je l'ai remplie d'« époxy », car le taux de changement élevé du champ magnétique provoque une déformation de la bobine.

L'inductance $L$, μH, d'une telle bobine est déterminée par les expressions ( http://www.deepfriedneon.com/tesla_f_calcspiral.html):
$A = ((D_i + N (W + S)) \over (2))$
$L = ((N^2 + A^2) \over (30 A - 11 D_i))$,
où $D_i$ est le diamètre interne en pouces, $N$ est le nombre de tours, $W$ est le diamètre du fil en pouces, $S$ est la distance entre les tours en pouces

D'après la formule Rouleur (http://www.pulsedpower.eu/toolbox/toolbox_inductances.html):
$L = 31,33 (\mu)_0 (N^2) (((R)^2) \over (8 R + 11 W))$

Il existe également une formule similaire ( http://www.pulsedpower.eu/toolbox/toolbox_inductances.html):
$L = (N^2) (((R)^2) \over (8 R + 11 W))$,
où $R$ est le rayon moyen de la bobine en pouces, $N$ est le nombre de tours, $W$ est la largeur d'enroulement en pouces

Pour ma bobine, diamètre fil sans isolant = 0,7 mm, diamètre fil avec isolant = 2 mm, nombre de tours = 9, diamètre intérieur = 10 (?) mm, diamètre extérieur = 48 mm, largeur d'enroulement = 17 mm, rayon moyen = ... mm.
Inductance de bobine estimée, µH :
selon la formule (1) - ...,
selon la formule (2) - ...,
selon la formule (3) - .....

La résistance ohmique de la bobine est inférieure à 0,5 ohm.

condensateur - batterie de deux condensateurs :

680 µF à 400 V ;
220 µF à 450 V
(la capacité totale était de 900 µF)

thyristor - thyristor - thyristor à broches rapides : « 125 » désigne le courant efficace maximum admissible (125 A) ; "9" désigne la classe du thyristor, c'est-à-dire tension d'impulsion répétitive en centaines de volts (900 V).
apparence:

dimensions:

Pour charger le condensateur, j'ai assemblé un circuit doubleur de tension demi-onde alimenté par une prise électrique domestique :

Lampe au néon La1, connecté via une résistance de limitation de courant R1, est utilisé pour indiquer la présence de tension secteur. Résistance R2 limite le courant de charge. Condensateur C1 et des diodes D1 Et D2 former un multiplicateur de tension pour charger le condensateur C2. La tension de charge est contrôlée par un multimètre V.

La charge d'une batterie de condensateurs jusqu'à 380 V dure 170 s.

Le schéma de la partie puissance de l'accélérateur à induction ressemble à ceci :

Pour allumer le thyristor CONTRE J'utilise des piles biformat Les AAà 1,5 V ( G.B.).
Une diode de protection est connectée en parallèle à la bobine VDUF5406.

La valeur maximale du courant dans la bobine ne dépasse pas $I_(peak) = (U (\sqrt((C) \over ()L)))$.

Résultats expérimentaux

J'ai réalisé mes premières expériences avec un fond découpé dans un bouchon de bouteille en métal :
...

Les résultats des expériences étaient les suivants :

Tension, V	Hauteur de levage, cm
300	22
350	33
380	47

Les inconvénients d'un tel projectile sont sa faible épaisseur et sa forme non aérodynamique.

À suivre.