mini canon électrique

[invite6c250b59]

Bonjour,

Je cherche à calculer l'intensité nécessaire pour qu'un petit canon électrique (rail gun) déplace un mobile d'environ 1 gramme sur 10 mm en 10 ms. En négligeant les frottements ces informations permettent de trouver accélération, vitesse terminale et énergie cinétique.

d=(1/2).a.t²
<=> 0,01=0,5.a.0,01²
<=> a=200 m.s^-2 ou 20G

v=a.t
<=> v=200.0,01
<=> v=2 m.s^-1 ou 2 mm.ms^-1

E=(1/2).m.v²
<=> E=0,5.0,001.2²
<=> E=0,002 Joules ou 2 g.m².s^-2

Une première méthode pour calculer l'intensité passe par l'examen du condensateur alimentant la bête à 2 millijoules. En supposant un condensateur d'un milliFarad cela permet de trouver la résistance du canon telle que la décharge respecte une constante de temps de 2ms (afin que la décharge soit pratiquement achevée en 5*tau=10ms) ainsi que le voltage d'alimentation du condensateur, puis l'intensité de décharge.

tau=R.C
<=> 0,002=R.0,001
<=> R=2 ohms

E=(1/2).C.U²
<=> 0,002=0,5.0,001.U²
<=> U=2V

U=R.I
<=> 2=2.I
<=> I=1 Ampère

Ce résultat est contradictoire avec une seconde méthode de calcul qui passe par les forces pour, disons, deux rails de 1mm de rayon et 13 mm de séparation

F=m.a
<=> F=0,001.200
<=> F=0,2 Newton

F=mu₀.I².(1/2.pi).ln((d-r)/r)
<=> 0,2=4.pi.10^-7.I².(1/2.pi).ln((13-1)/1)
<=> I=632 Ampères

C'est normal que les deux méthodes donnent des résultats un peu différents car elles font des approximations différentes (j'aurais pu prendre 3 tau pour la décharge et des dimensions différentes pour l'armature). Mais un rapport de 632, ça m'étonnerait que ce soit normal.

Si je suppose un condensateur d'un microFarad, cela s'aggrave

tau=R.C
<=> 0,002=R.0,000001
<=> R=2000 ohms

E=(1/2).C.U²
<=> 0,002=0,5.0,000001.U²
<=> U=63V

U=R.I
<=> 63=2000.I
<=> I=0,013 Ampère

Alors que si je suppose un condensateur d'un Farad, ça se rapproche

tau=R.C
<=> 0,002=R.1
<=> R=0,002 ohms

E=(1/2).C.U²
<=> 0,002=0,5.0,002.U²
<=> U=1,4V

U=R.I
<=> 1,4=0,002.I
<=> I=707 Ampère

...mais je ne vois pas bien pourquoi le condensateur devrait être ajusté en fonction de la seconde méthode de calcul puisque les trois déchargent la même quantité d'énergie dans le même temps.

Une bonne âme pour démêler tout ça?



PS modos: possiblement mieux en électronique/[énergie]?
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[vincent66]

Bonjour,

Les modos déplaceront cette discussion à... la poubelle...!! Nous ne traitons pas ce genre de sujets potentiellement dangereux...

[invite6c250b59]

sujets potentiellement dangereux...

Les situations que j'ai décrites sont aussi dangereuses qu'une baudruche frottée sur la tête et moins qu'un allume-gaz électrique. Si tu as peur de mon post, crains les baudruches et les barbecues.

Bien sur je comprend que ton intention est louable et que tu n'as pas vraiment lu mon post avec attention, mais c'est bien cela le problème: si tu cries au loup pour des bêtises, tu décrédibilises ton message pour la fois où il sera justifié et important.

...mais je ne vois pas bien pourquoi le condensateur devrait être ajusté en fonction de la seconde méthode de calcul puisque les trois déchargent la même quantité d'énergie dans le même temps.

... tout simplement parce qu'une partie de l'énergie sera perdue en effet joule, et donc assumer que l'énergie est utilisée à 100% (méthode 1) ne peut mener qu'à des bêtises. La méthode 2 est à priori correcte mais ensuite la partie sur les condensateurs serait à revoir pour prendre en compte le décours temporel de la diminution du voltage en fonction du temps.

[Zozo_MP]

Bonjour JIav j'espère que tu vas bien.

Intuitivement j'ai l'impression que ton post aurait plus de chance d'avancer s'il était posté sur le forum Physique mais tu as une grande expérience du forum pour demander l'avis des modos.

Je fais un petit hors question puisque t'est sympa.

[HS On]

Sur une si petite distance et avec cette vitesse gigantesque par rapport à la taille, comment feras-tu pour mesurer la vitesse et ainsi valider une partie de la théorie et des calculs.

Autre chose aussi si tu as déjà regarder les Rail gun de l'us navy tu verra qu'il y a un sabot dans une matière spéciale qui sert de propulseur perdu. Je ne sais pas si avec une aussi petite taille tu n'a pas justement d'autre effets dus à la très petite taille (à discuter

[HS /Off]


Cordialement

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6c250b59]

Sur une si petite distance et avec cette vitesse gigantesque par rapport à la taille, comment feras-tu pour mesurer la vitesse et ainsi valider une partie de la théorie et des calculs.

Le plus simple me semble de mesurer le temps, par exemple en finissant les rails avec une partie non conductrice. La mesure du courant dans les rails donne alors le temps de parcours avec une excellente précision, et de là l'accélération donc la force et la vitesse.

Je ne sais pas si avec une aussi petite taille tu n'a pas justement d'autre effets dus à la très petite taille (à discuter

Je ne connais pas le feature dont tu parles, mais oui sans aucun doute! Les formules d'électromagnétique sont toujours un peu bâtardes à cause de dizaines et dizaines d'effets parasites possibles (effet peau, étincelles, environnement magnétique, inhomogénité du matériel, etc..), et là en plus on aurait du frottement et une incertitude non négligeable sur la masse. Mais les formules ne servent pas seulement à donner un premier "informed guess" pour construire les premiers prototypes, c'est aussi une façon de regarder comment les grandeurs varient les unes en fonction des autres. Par exemple si je divise le temps voulu par deux, les formules permettent de voir que cela multiplie la force nécessaire par quatre et l'intensité par huit. Comme le temps est justement quelque chose que je souhaite optimiser, cela suggère que ce n'est probablement pas la bonne technique.

PS: merci pour l'appréciation ça fait plaisir