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RAILGUN - EXPÉRIENCES
Mesure de B
mesure_champ_magnetique_avec_arduino.pdf
Mesure de R
Démonstration de la force de Laplace 9V
Démonstration de la force de Laplace 330V
Un projectile (4 agrafes dépliées) est posé sur deux rails d'aluminium reliés à une banque de condensateurs de 800uF. Lorsque le circuit est fermé le projectile subit systématiquement une vive accélération verticale ET en avant. Il est à noter que les étincelles sur la vidéo viennent du contact imparfait lors de la fermeture du circuit au niveau de la banque de condensateurs, les agrafes ne sont donc pas propulsées par une quelconque explosion. Les résultats sont constants mais varient en intensité, le projectile peut bondir d'une dizaine de centimètres comme de plus d'un mètre, ce qui met en évidence le caractère imprécis de l'expérience ainsi que les pertes colossales dans le système.
Premier tir
Mesures de B et U prototype 3
Nous nous sommes procuré la sonde à effet hall décrite plus haut, nous pouvons maintenant le relier à un arduino et un oscilloscope pour mesurer en même temps la tension et le champ magnétique dans notre circuit. Il s’agit de vérifier nos modélisations faites sur Python et les relations théoriques entre U, I et B. Nous aurions préféré effectuer les mesures directement via l’arduino mais la fréquence d'échantillonnage n’est pas assez bonne. Sur notre oscilloscope, nous observons un bruit faible mais qui peut gêner l’analyse de nos données. On effectue un moyennage pour régler ce problème grâce à l’onglet acquire. Nous réglons le lancement des mesures pour que celui-ci s’effectue après une chute brutale de la tension dans l’onglet trig. On place la sonde effet hall au plus proche du contact entre la banque de condensateurs, à la “sortie” de l’amorce. Il est important de noter que nôtre tension départ est limité par le pont de tension utilisé pour relier le circuit à l'oscilloscope. Nous ne sommes alors limité qu'à des tensions initiale entre 170 et 180 Volts au lieu des 330 Volts attendus. Nous récupérons les données que nous pouvons comparer avec nos modélisations pour la décharge du circuit avec un tournevis puis avec notre projectile en graphite.
Programmes et données utilisées (On utilise une version modifiée d'un programme proposé par Paul Méhaignerie) :
Courbes obtenues :
Nous discernons un premier pic du champ magnétique, réaction à la partie de la perte de tension la plus abrupte qui est malheureusement inexploitable aux vues du manque de mesures qui le caractérisent(un point unique forme son sommet, rendant son amplitude inconnue). Mais, après une oscillation inattendue, un second pic apparaît avec une meilleure décroissance exponentielle que nous confrontons à nos courbes théoriques. Le résultat est très proche de nos attentes, et pour l’évolution de la tension et pour4 celle du champ magnétique à l’exception de l’oscillation de la tension et du retard de la courbe du champ par rapport à nos prévisions. Peut-être est-ce dû à un délai de détection par un élément de notre montage ou bien peut-t-on théoriser l’existence d’une inductance propre au canon qui se comporterait davantage comme un circuit RLC. En effet, dans ce type de montage en régime transitoire, l’allure de la décharge dépend d’une valeurξ=R2Lω0(voir la fiche sur le RLC en régime transitoire sur le wiki pour plus de précisions). Siξ <1,donc si la résistance est suffisamment petit par rapport à L, nous pouvons nous trouvez dans un régime d’oscillations amorties de la tension. Cela pourrait être une raison de la fluctuation de cette dernière. Cependant, nous n’observons plus ce régime ensuite. On peut expliquer cette nouvelle allure par une variation de la résistance du système lors de la décharge. Avec l’effet Joule intense produit par le courant à l’interface rail/projectile, la résistance tend à augmenter pour amener le circuit dans un régime où ξ >1, On observe alors une décroissance proche de nos courbes théoriques.
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