很早就在書本上看到電磁炮的介紹,大致原理就是,用電磁場產生的力量能將彈頭射出去。在學習電磁鐵知識時,立刻勾起了我對電磁炮的興趣,決心要做一個。
我并不是頭腦發熱。
我曾經觀察過爺爺修電風扇,安裝在電風扇“腦袋”后面的電動機里有許多成捆的線圈,通電后產生的電磁力能驅動電磁場中的金屬橫軸轉動,從而帶動固定在軸上的葉片旋轉,葉片攪動空氣而形成風。
如果將橫軸換成金屬彈頭,將橫軸旋轉加速運動變成彈頭直線運動,彈頭沖出炮管,不就成了電磁炮?所以,我判斷線圈電磁炮實際上是一種比較特殊的電動機。
我還有一個優勢,爺爺動手能力超強,他能教我許多。
在爺爺的幫助下,我設計并繪制了炮塔、炮身、電容裝置、電源供給、按鈕開關、炮載體等圖紙。
根據圖紙,我們很快找齊了制作電磁炮要用到的主要材料:漆包線、電容(與所供電壓相匹配)、電池(5號電池4對)、塑料小管子(作炮管用)、鋁合金金屬炮彈(一頭尖一頭平,長1.5cm,直徑0.2cm)、電路板(安放電容用)、支架若干、膠帶(作固定用)、絕緣帶等。
還準備了其他小工具:螺絲刀、鉗子、小刀、剪刀、螺絲釘、電焊槍、錫絲等。
這些工具大多是在爸爸的工具箱里找到的,有些工具箱里沒有的材料,我就用家里的廢舊物品進行了改造。比如,電磁炮的載體就是自己小時候拼裝的越野吉普小汽車。
首先做炮管。將漆包線兩端各留出10 cm左右后,用小刀刮去表層的皮,然后按一個方向有序地緊緊纏繞在小塑料管的后半端,塑料管前半部分將伸出炮塔,扮出了大炮的樣子。末端要預留1.5 cm不繞導線,以便放置炮彈,讓炮彈在此處蓄勢待發。再將電容安放在電路板上,分別按正負極連接。最后將電池裝入匣子里,并按串聯方式聯通。
接下來,要使用電焊槍牢固連接各部分。這一步是需要耐心、小心和專心的細致活。
我是第一次使用電焊槍焊接,開始的時候很笨拙,不是接不上,就是接錯了。爺爺用手捻著兩根線頭,我一只手捏著錫絲,另一手拿著焊槍,熔化錫絲后滴到兩根線的交合處,一不小心,焊槍滾燙的槍頭觸到爺爺的手上,把爺爺的手指頭燙了個小泡。爺爺手把手地教我焊接,慢慢地越來越熟練,最后終于把所有接頭都牢固接好。
一架完整的電磁炮初步成形。
接著是測試。我按下啟動開關,炮管底端的炮彈紋絲不動,怎么回事?
我和爺爺仔細檢查,發現電容一根負極管插入電路板小孔內彎曲過來后,與另一電容的管子焊接時,連上了電路板上其他小孔的金屬邊,形成了電路短路,使電流不能到達線圈。找到問題后,我動手進行了整改,并將電路板包上一層絕緣膠帶,然后重新試射。我按下開關,炮彈沖出了炮筒,落到一米多遠的地方。
我驚喜地大叫:“成功了!”
在廚房忙碌的奶奶被吸引了過來。爺爺、奶奶各試了一炮,都成功了。接著,我們又試著接通了兩根炮管,雙炮齊發,炮彈雖然射了出去,但射程都減少了一半。這說明電流強度減弱,射程也就相應縮短了。
我又進行了其他實驗,數據記錄如下:
根據試射的結果,我優化了安裝方式:雙炮管只接通那根較細的炮管,將各部分安裝到位。然后固定在吉普車上,一門車載式雙管線圈電磁炮便宣告完成。
瞧,很帥氣吧!
這次制作活動讓我收獲很多:原本我只了解磁能吸引鐵,電能產生磁,磁極有正極和負極、同極相斥、異極相吸等簡單知識,現在我在動手活動中加深了對其原理、特性、方法及應用等多方面的了解。同學們都夸我是班里的“科學達人”,我學好科學的信心更足了!
指導老師:唐方 張竹青
湖南省湘潭市雨湖區金庭學校(411100)