Cannone elettromagnetico (magnetic gun)

La fortissima corrente che attraversa la bobina genera un campo magnetico variabile, che respinge il disco di alluminio, il quale viene proiettato in aria a grande velocità.

L'energia necessaria per il "lancio" viene accumulata in un grosso condensatore elettrolitico, caricandolo in corrente continua tramite un ponte raddrizzatore e una piccola lampadina per limitare la corrente.

Premendo il pulsante "fuoco" l'energia accumulata nel condensatore viene scaricata sulla bobina in pochissimo tempo (frazioni di secondo), con un impulso di grande potenza. La bobina è realizzata con 40 spire di filo smaltato grosso e deve essere piatta e larga quanto il disco circa.
Il relè deve essere molto robusto e con tutti i contatti collegati in parallelo, in modo da distribuire la corrente su tutti i contatti.
La fortissima corrente che percorre la bobina genera un campo magnetico variabile, che per la legge di Lenz induce nel disco di alluminio una f.e.m. (forza elettromotrice) che produce una corrente che a sua volta produce un campo magnetico opposto al primo. I due campi (quello della bobina e quello del disco) si respingono e il disco viene proiettato in aria a grande velocità. Il disco di alluminio finisce a sbattere violentemente sul soffitto con il condensatore caricato già solo a 90 V, ma la carica può continuare fino a 300 V.

Materiali:

Un condensatore elettrolitico 300 uF 350 Vdc, un relè trifase da 50 A, filo smaltato 1-2 mm di diametro, due pulsanti normalmente aperti ("carica" e "fuoco"), una lampadina 25W 230V, un ponte raddrizzatore 600 V 6-10A. È quasi tutto recuperabile da un grosso vecchio gruppo di continuità (UPS).

Energia in gioco

L'energia accumulata nel condensatore può essere calcolata come Qc=1/2*C*V^2, cioè a 90 V 13 Joule, a 150 V 37 J, a 200 V 66 J, a 300V 149 J.
L'energia dovuta alla velocià del disco, cioè la velocità di partenza del disco è l'energia cinetica, cioè Ec=1/2*m*v^2, dal quale si può calcolare la velocità iniziale del disco: v=sqrt(Ec*2/m). Se il disco pesa 20 g, con 13 J dovrebbe "decollare" a 36 m/s, cioè 130 km/h.

L'energia potenziale (Ep=M*g*h) di 13 J corrisponde, per una massa di 20g, a 66m. Ovviamente il disco non arriverà neanche alla metà per via del fortissimo attrito aerodinamico di questa forma "piatta" ad alta velocità. Nel mio caso, con un test all'aperto, il disco arriva a una decina di metri con il condensatore caricato a 200 V.

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