cañón de gauss


Cañón de Gauss
Electromagnetismo
Pablo Ulloa Palacios, Ricardo Campusano Saravia Estudiantes de Licenciatura en Ciencias Exactas
1. Descripción
Un cañón Gauss, consiste en una bobina de alambre o solenoide con un proyectil de acero colocado a mediados de la bobina inicial. Una gran corriente es pulsada por la bobinacreando un fuerte campo magnético, atrayendo el proyectil al centro de la bobina. Cuando el proyectil se acerca a este punto, la bobina es desconectada y la siguiente puede ser encendida (si se usan más bobinas), acelerando cada vez más el proyectil con las etapas sucesivas. La energía es suministrada a los imanes por algún tipo de descarga rápida de un dispositivo de almacenaje, normalmente unabatería con condensadores de alto voltaje y capacidad diseñados para la rápida descarga de energía. Un diodo se utiliza para proteger los componentes sensibles a la polaridad (como los semiconductores o los condensadores electrolíticos) de daños debidos a la inversión de polaridad de la tensión después de apagar la bobina.
En un circuito magnético cerrado:

Donde:
N es el número de vueltasdel cable en torno al electroimán.
I es la corriente en amperios.
L es la longitud del circuito magnético.
Si el campo magnético está confinado dentro de un material de alta permeabilidad, como es el caso de ciertas aleaciones de acero, la fuerza máxima viene dada por:

Donde:
F es la fuerza en newtons.
B es el campo magnético en teslas.
A es el área de las caras de los polos en m².
 esla permeabilidad magnética del espacio libre.
Sustituyendo, se obtiene:


2. Diseño
Modelo: Aquí se agrega una imagen digitalizada y completa del diseño de su proyecto. Ésta debe indicar los nombres de todas las partes de forma clara y precisa.
Proyecto:
foto final.
3. Construcción
3.1 Materiales y costos aproximados
Tres resistencias. Una de 1200 Ω y 0,25 W y dos cerámicas de 100 Ω y 5W.Un diodo LED de cualquier color, recomendable rojo.
Seis condensadores de 4.700 µF cada uno y 25 V.
Un bobinado de cobre.
Un puente rectificador de cuatro diodos para transformar la corriente de alterna a continua.
Un interruptor y un pulsador.
Al menos un polímetro digital.
Aproximadamente va entre un precio de $7000 a $8500



3.2 Proceso de construcción
El funcionamiento es muysencillo, les daremos las funciones de cada aparato:
Con el transformador reducimos la tensión de 230 a 24 V. Con el puente rectificador hacemos que la corriente alterna que da el transformador pase a ser continua (en alterna los condensadores se cargarían y descargarían constantemente). Luego el interruptor que permite o no la carga de los condensadores. Tres resistencias, las cerámicas sirvenpara disipar la mayor energía posible, mientras que la resistencia piro lítica sirve para reducir mucho la intensidad de corriente porque sino el LED no luciría (funciona solo en un rango de 10 a 20 mA).
Luego van los condensadores, lo que hacen es almacenar carga. Gracias al pulsador que hay después, lo que conseguiremos es una descarga rápida y potente sobre la bobina que genere un campomagnético en su interior lo suficientemente fuerte como para disparar el proyectil con una cierta velocidad. En nuestro caso los condensadores descargan con una intensidad de corriente máxima de 4,56 A lo cual es extremadamente peligroso.
El siguiente esquema muestra como se forma el circuito de caños de Gauss de nuestro trabajo

El procedimiento paso a paso para construir mi cañón. Comenzamos con eltransformador. Debemos utilizar una borna para unir los cables salientes del transformador con unos cables nuevos unidos a la clavija de enchufe macho. De esta manera conseguiremos que nuevos transformador sea alimentado por la corriente eléctrica al enchufarlo. En el circuito secundario también tenemos otros dos cables (tres en realidad pero el del medio es para conexiones a 12 V). Los dos...