Cañon Gauss de baterias casero
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REPORTE (PROYECTO) CAÑON GAUSS UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN FACULTAD DE INGENIERÍA LABORATORIO DE FÍSICA II PROFESOR: Rodrigo Augusto King Denis Reporte de Proyecto “Cañón de Gauss” Fecha de entrega: 22/Mayo/2013 INTEGRANTES DEL EQUIPO Guillermo Barahona Enrique Carballo Luis Lozano
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Una explicacion de que es un cañon gauss y como fabricarlo de manera facil y eficiente.
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REPORTE (PROYECTO) CAÑON GAUSS
UNIVERSIDAD AUTÓNOMA DE YUCATÁN
FACULTAD DE INGENIERÍA
LABORATORIO DE FÍSICA II
PROFESOR: Rodrigo Augusto King Denis
Reporte de Proyecto
“Cañón de Gauss”
Fecha de entrega: 22/Mayo/2013
INTEGRANTES DEL EQUIPO
Guillermo Barahona
Enrique Carballo
Luis Lozano
REPORTE (PROYECTO) CAÑON GAUSS
Resumen
En el Laboratorio de Mecánica de la Facultad de Ingeniería de la Universidad Autónoma de
Yucatán se les pidió a los alumnos que escogieran y desarrollen un proyecto a lo largo del
curso, con el cual el alumno pudo ser capaz de poner en práctica los conocimientos
aprendidos durante el curso mediante dicho proyecto final.
Introducción
En esta práctica se plantea la realización de un cañón Gauss, que es un dispositivo que
dispara proyectiles metálicos a través de un embobinado mediante el uso de un campo
magnético.
Este proyecto tiene como objetivo poner en práctica los conocimientos y temas
impartidos durante el curso de Física II.
Objetivo
Armar un cañón Gauss con ayuda de los conocimientos aprendidos durante el
curso de Física II, y ponerlos en práctica.
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Materiales
o Veinte metros de cobre insulado calibre 24.
o Dos capacitores de 470f 250v.
o Dos baterías D. o Dos circuitos de flash de cámara desechable.
o Armazón de una pluma.
o Pistola de agua.
o Cable para circuitos rojo, blanco y negro.
o Un metro de cobre insulado calibre 14.
o Switch.
o Botón.
o Cinta aislante roja y negra.
o Cautín. o Dremmel.
o Estaño.
o SCR (Rectificador Controlado de Silicio). o Silicon.
o Bateria de 9V.
o Ventilador de 50 mm.
Marco teórico
Para la siguiente práctica serán de gran utilidad los siguientes conocimientos:
El rectificador controlado de silicio es un tipo de tiristor formado por cuatro capas de
material semiconductor con estructura PNPN o bien NPNP. 1
El SCR (Rectificador controlado de silicio) es un interruptor de estado sólido unidireccional que
puede funcionar tanto con corriente continua como con corriente alterna.
Si no se le aplica corriente a la compuerta, el SCR se comporta como un interruptor abierto en
cualquier dirección.
1 http://www.unicrom.com/Tut_scr.asp
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Corriente directa Corriente alterna
La ley de Gauss afirma que el flujo del campo eléctrico a través de una superficie cerrada es
proporcional a la magnitud de las fuentes de dicho campo que hay en el interior de dicha
superficie
Un capacitor es un dispositivo capaz de almacenar energía sustentando un campo
eléctrico. Está formado por dos placas conductoras separadas por un dieléctrico o por el
vacío
Un transformador de voltaje es un0 dispositivo para cambiar el voltaje de la electricidad
que influye en un circuito, se usan para aumentar o disminuir el voltaje.
Símbolo y terminales del SCR
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Procedimiento
Se realizaron múltiples prototipos, los cuales se fueron mejorando y optimizando poco a poco
hasta que se llegó a uno con las características deseadas y éste se volvió el prototipo final, el cual
se utilizó para el cañón gauss a entregar.
Al principio, después de realizar varias investigaciones, se empezó con la realización de los
prototipos con cosas disponibles, sin comprar nada, para observar su comportamiento
directamente. Se utilizó un cobre insulado muy grueso (calibre 14), baterías de 9v, capacitores un
tanto débiles (50v 4700f) y una resistencia con un led para mostrar cuando estuviesen cargados
los capacitores. Luego se cambiaron los capacitores por unos más potentes (100v 4700f), el
método de carga por un circuito de flash de cámara desechable y el método de disparo por un
SCR. Debido al cambio en el método de carga, ya no se podía utilizar un led indicador de la carga
debido a que la fuente cargaba, muy lentamente, el capacitor a más de su voltaje máximo, por lo
que el corriente en el resto del circuito no desaparecía y el led no se apagaba. Los nuevos
capacitores eran muy potentes, pero el circuito de carga no los lograba cargar hasta el máximo por
lo que una gran cantidad de su potencial era perdido. Debido a esto, se decidió cambiar los
capacitores por unos de 250v 470f, conseguir otro circuito de carga para aumentar la velocidad
de carga y se consiguió cobre insulado calibre 20 y calibre 22. Este nuevo embobinado y
capacitores, además de que se cargaban mucho más rápido, aumentaron la eficacia y fuerza del
cañón por un gran margen, posiblemente más del 300%. Después se consiguió un cobre insulado
más delgado, calibre 24, el cual permitió un embobinado con más vueltas y más eficaz y, al notarse
que los transistores de los circuitos de carga se calentaban, se anexó un pequeño ventilador. Éste
fue nuestro prototipo final, el cual superó las expectativas originales.
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Para armar el cañón gauss final, desde cero:
Se empezó desarmando la cámara desechable y sacando su
circuito, y a este se le quitaron todas las partes innecesarias.
Estos se conectan en serie y cada uno es alimentado por una
batería tipo D de 1.5v; pero el voltaje positivo está separado por
un switch. Con esto, se obtiene una fuente de voltaje de 600v y
extremadamente poca corriente.
Se agarra el armazón de la pluma y con los veinte metros de cobre
insulado calibre 24 se hace un embobinado de 4 centímetros de largo y
ocho capas de grosor; cuidando que cada vuelta quede pegada a la
anterior y que cada capa este separada.
El cobre insulado calibre 14 va a servir como riel o eje para el circuito. Se cortan
dos pedazos de 15 centímetros y se les lima las puntas y tres secciones en medio;
dos para los capacitores y una para la medición del multímetro. Una tira es el
carril positivo y la otra el negativo. Se procede a soldar los capacitores en
paralelo, luego un pedazo de cable rojo en el carril positivo y cable negro en el
negativo, para medir con el multímetro. Luego uno de los extremos de los carriles
se unen al circuito de carga. Del otro extremo, en el carril positivo, se suelda la
pata central del SCR.
Se agarra la pistola de agua, se desarma y se quitan las partes innecesarias. Luego se le corta y/o
lima en la parte donde va a ir el embobinado, se le hace un hueco para posicionar el botón que
activa es SCR y se le corta la parte de arriba del tanque, para poder acomodar todas las partes
dentro. En un costado del tanque se hacen tres orificios más; uno para el switch del ventilador,
otro para la medición del multímetro y el ultimo para el switch que controla el SCR y los circuitos
de carga. Luego, se procede en hacer un hueco de 50mm por 50mm en la tapa del tanque para
poner el ventilador. Por último, se pone el botón y el embobinado en su lugar y se vuelve a armar
la pistola.
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La última parte es poner el circuito ya hecho dentro del tanque la
pistola y asegurar todas las partes con silicon. Luego se une un
extremo del botón al switch donde están conectadas las baterías y
el otro extremo a la pata derecha del SCR; los cables para
medición a la base para medición; y un extremo del embobinado
se conecta con el carril negativo del circuito y el otro extremo con
la pata izquierda del SCR.
Para finalizar, se coloca el ventilador, se asegura con silicon y se
conecta a la batería de 9v separado por un switch; se asegura la
batería con silicon y se cierra la tapa.
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Conclusión
Se apreció de una manera práctica el campo magnético, producido por el dispositivo, y como este interactúa, en este caso con un material metálico que fue utilizado como proyectil.
Con este proyecto, también se pusieron en práctica otros temas vistos durante el curso, como lo son: circuitos eléctricos, capacitancia, campo magnético, entre otros.
REPORTE (PROYECTO) CAÑON GAUSS
Bibliografía
L. Tarásov, A. Tarásova. “Preguntas y Problemas de Física”, Editorial Mir.
Moscú.1988.
Resnick, Halliday, Krane. Física Volumen I. Cuarta Edición. Editorial CECSA, grupo
editorial Patria. Agosto 2001
Bueche Frederick J. “Física General”. Serie SCHAUM. Ed. McGraw Hill. 1988.
México.
Física: Una ciencia mágica (UADY) Peniche-Pérez-Salazar-Solís.
http://apuntes.rincondelvago.com/circuitos-electricos.html
http://www.todoelectronica.8k.com/capitulo_2.htm
http://www.tryengineering.org/lang/spanish/lessons/serpar.pdf
http://definicion.de/potencial-electrico/#ixzz2KcgUjRp
http://hyperphysics.phy-astr.gsu.edu/hbasees/electric/elecur.html
