Gaußgewehr

Gaußgewehr Status: unstable
Beschreibung	Kondensatorentladung über eine Spule
Autor:	lurk
Version	1
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Nicht zuhause nachmachen, geladene Kondensatoren können sehr wehtun und töten.

Funktionsweise

Eine sehr gute Erklärung hierzu ist auf Wikipedia zu finden: WP: Gaußgewehr

Meine Apparatur hat bis jetzt nur eine Spule und nicht mehrere, wie normalerweise üblich.

Knapp zusammengefasst: Mehrere Kondensatoren sind parallel geschalten, um eine möglichst hohe Kapazität zu erreichen. Die Kondensatoren werden aufgeladen und schlagartig über eine Spule, die um einen nicht magnetischen Lauf (aus Kunststoff, Aluminium oder Papier) gewickelt ist, entladen. Im Lauf neben der Spule liegt das Projektil, welches von der stromdurchflossenen Spule in deren Zentrum gezogen wird (Elektromagnet). Da der Strom nur sehr kurz fließt, aber enorm hoch ist, wird das Projektil auf eine hohe Geschwindigkeit beschleunigt.

Kondensatoren

Insgesamt sind 176 Elektrolytkondensatoren, auch ELKOs genannt, verbaut.

Davon sind:

• 168 Elkos mit je 22µF und 400 Volt Maximalspannung
• 5 verschiedene Elkos aus Einwegkameras mit insgesamt 535 µF und 330V
• 2 Elkos mit je 220 µF und 450V (die blauen auf dem Bild)
• 1 Elko aus einem großen externen Kamerablitz mit 650 µF und 330V

Wenn man alle Kondensatoren direkt ohne Widerstand entläd, verdampft das Metall an den Elektroden und es entsteht ein heller, lauter Blitz. Eine Entladung bei 123 Volt ist hier zu sehen: http://youtu.be/BLW9WLh8N7Y

Spule

Desto kleiner der Querschnitt des Spulendrahtes ist, desto größer ist der Widerstand und die Entladung dauert länger. Wenn die Entladung zu lange dauert, wird das Projektil nach passieren der Spule abgebremst und die Mündungsgeschwindigkeit dadurch gesenkt. Ist der Draht zu dick, ist das Magnetfeld schwächer, die Induktivität herabgesetzt und aufgrund der Dicke bei gleicher Windungsanzahl und gleichem Innendurchmesser wird mehr Draht benötigt, was zu einem erhöhten Widerstand führt. Abhängig von diesen Faktoren gilt es die perfekte Spule zu finden. Momentan wird einfach rumprobiert.

Projektil

Das Projektil muss magnetisch sein, damit es von der Spule angezogen werden kann. Wenn es selbst ein Magnet ist, wir dieser Effekt verstärkt. Leider verlieren aber Magnete durch heftige Beschleunigung ihren Magnetismus. Geschossene Magnete waren nach mehreren Schüssen wesentlich schwächer als davor.

• Neodym Magnete mit Metallstab: http://youtu.be/ebGCmcH5la4
• Edelstahlkugel 12mm wurde bei 180V ca. 2 Meter senkrecht hochgeschossen.

Schaltung

Das Netzteil (Gleichstrom, 0-330V, 0-2A) ist parallel zu der Kondensatorenbank und der Spule geschalten. Die Spule wird momentan mit einem einfachen Draht mit dem Rest verbunden, optimal wäre aber eine MOSFET-Schaltung, da selbst bei hoher Spannung kein Blitz am Schalter entsteht, wodurch jedes Mal Energie verloren geht. Es ist geplant mehrere Spulen hintereinander zu setzen und diese der Reihe nach mit einem Microcontroller anzusteuern, damit das Projektil mehrmals beschleunigt wird.