Пушка Гаусса была названа так в честь немецкого математика Карла Фридриха Гаусса. Гаусс-пушка представляет из себя ствол, сделанный, например, из пластика, на котором намотана катушка. Внутри ствола находится снаряд из ферромагнитного материала. Когда на катушку подаётся напряжение, она начинает работать как магнит, притягивая снаряд. Снаряд притягивается к центру катушки (там, где наивысшая концентрация магнитного поля) и останавливается.
Но если в тот момент, когда снаряд достигнет центра катушки, отключить катушку от источника тока (или разрядить источник тока), то катушка прекращает свою работу. Магнитного поля нет. Но снаряд все ещё продолжает двигаться, его никто не останавливал! И он продолжает движение и вылетает из ствола. Вот принцип действия и разница:
Тогда почему же гаусс-пушку всё ещё не используют, ведь применений можно найти великое множество, даже не считая оружия?!

Вот преимущества гаусс-пушки (при использовании как оружие):
1)Нет движущихся частей
2)Бесшумность выстрела
3)Отсутствие отдачи
4)Большая надёжность
5)будет работать при практически любых условиях
Недостатки:
1)Низкий коэффициент полезного действия (1-8% у одноступенчатой пушки) из-за сопротивления катушки и проводов
2)Большие габариты
3)Необходим мощный источник питания
Эти недостатки не позволяют носить с собой достаточно мощную гаусс-пушку, в первую очередь из-за низкого КПД, т. к. гаусс-пушка потребляет много энергии. Использование сверхпроводников повысит КПД как минимум на 50%, но пока что высокотемпературных сверхпроводников нет, а использование тех, которые есть сейчас, существенно снижает мобильность гаусс-пушки.

Но всё-таки, как сделать гаусс-пушку самому? Самую простую гаусс-пушку можно собрать за пару минут из подручных средств! Для этого нам потребуются:
-батарейка типа "Крона" на 9В;
-колодка к ней
-соломинка из-под сока
-половинка распрямлённой канцелярской скрепки
-немного тонкого провода (желательно в эмалевой изоляции)
Наматываем на соломинке катушку (надеюсь все знают, как это делать). Зачищаем концы провода. Один привязываем к колодке, другой пока что не трогаем. Вставляем снаряд так, чтобы он был слегка позади катушки. Теперь берём второй провод колодки в руки и быстро чиркаем по второму выводу катушки. При "удачном" чирке скрепка будет вылетать из ствола на 10-15см - весьма неплохой результат для начала!
Ну вот, мы собрали миниатюрную гаусс-пушку и доказали то, что возможно собрать подобное, но более мощное устройство.

Какие же элементы должна включать в себя более мощная гаусс-пушка? В первую очередь правильно намотанную катушку. Намотать правильную катушку - проблема для начинающих и опытных гауссостроителей. Мы с вами не будем учить множество формул и просто рассмотрим два варианта.
Если в катушке будет много витков тонкого провода, снаряд большого диаметра и большой массы, то КПД будет достаточно высоким, но снаряд будет пролетать незначительные расстояния из-за большой массы, т. е. быстро терять свою скорость. Почему? Смотрим:

Это формула кинетической энергии, где m - масса (в кг), а v - скорость снаряда (в м/с).

Если же снаряд будет очень маленьким, а катушка включать в себя немного витков толстого провода, то снаряд будет лететь с относительно высокой скоростью, но КПД будет очень низким. Сгруппируем две ситуации и найдём баланс:
Оптимальная длина катушки - 4-8см, снаряд желательно такой же длины. Диаметр - 6-12мм, снаряд такого же диаметра для увеличения КПД. Общий диаметр катушки - в 3-4 раза больше диаметра ствола. Оптимальный диаметр провода - 0,8-1,2мм. Для тяжелых снарядов (как мы стреляем) диаметр провода - 1,5мм.
Мотать катушки надо аккуратно, виток к витку эмалированным проводом. Если напряжение высокое(>350В), то между слоями надо прокладывать бумагу или лакоткань.
Надеюсь, не надо говорить, что снаряд должен быть сделан из магнитного материала

В нашем опыте мы использовали батарейку. Но на высоких напряжениях надо ставить "батарейки, которые способны быстро отдавать большой ток, долговечны, быстро заряжаться и выдерживать высокое напряжение. Этим требованиям удовлетворяет электролитический конденсатор. Он представляет из себя алюминиевую пластину, покрытую оксидной плёнкой(диэлектрик). Всё это опущено в электролит. У конденсатора есть два вывода: + и -. Нельзя путать полярность конденсатора, перегревать его, перезаряжать (более высоким напряжением), и бить его молотком во время зарядки. Иначе - БАБАХ!
Конденсатор будет заряжаться от источника питания, затем разряжаться в катушку.

Но как-то надо разряжать конденсаторы на катушку. Для низких напряжений (<50В) можно использовать выключатель. Для более высоких (до 800В) - тиристоры.
У тиристора есть три вывода: управляющий, анод и катод. Когда мы подаём низкое напряжение на управляющий электрод тиристора и, например, анод, тиристор открывается, область анод-катод проводит ток, конденсатор разряжается в катушку. Когда конденсатор разрядится тиристор закроется. Кратковременно тиристор способен выдерживать большие токи (например, Т122-25-6-4, который бы использовали в гаусс-пушке на 400В, выдерживает в импульсном режиме 350А!). Т. е. они - почти идеальный вариант для коммутации. И не надо держать под рукой 400-вольтовую кнопку. И ничего не искрит.

Конденсаторы надо как-то заряжать. Можно сделать преобразователь, а можно и настольный источник питания. Идеально подходят трансформаторы с ламповых телевизоров. У них есть анодная обмотка с напряжением 250-300В (для зарядки) и накальная для управления тиристором (6В).

А вот и примерная схема гаусс-пушки:


Примечание: перед тем, как нажать кнопку выстрела, надо выключить трансформатор из розетки. Представим себе, что мы этого не сделали конденсаторы разрядятся, но трансформатор опять зарядит их. Произойдёт короткое замыкание. Поэтому надо отключать трансформатор.
И ещё одно: в схеме не указано диода против ЭДС.

Мы с другом решили сделать Гаусс-пушку на 800В ,было очень интересно, так как никто не знал что выйдет из этого.
Всю силовую часть Гаусс-пушки мы собрали на плате ,для комутации такого высокого напряжения и большого тока на катушку с капов мы взяли мощный зелёный тиристор Т25.Конденсаторы были соединены последовательно для повышения рабочего напряжения,общая ёмкость 500мкФ.
Катушка была намотана толстенным эмалированным проводом на старой бобине от провода.
Естественно, при таком высоком напряжении нужно зашунтировать катушку против ЭДС, были поставлены диоды с общим напряжением 2кВ на 1А.

При при испытании с пониженным напряжением сей прибор показал себя хорошо, ни чего не сгорело :D .Далее мы повысили напряжение до номинального,и она выстрелила .
Второй выстрел оказался менее удачным .Мы зарядили конденсаторы, нажали кнопку выстрела, но что-то громко жахнуло .Первая мысль была о том что пробило катушку,но все оказалось менее плачевно.Это стрельнули диоды против эдс.От них остались только черные выводы .
А вот и фотография (фрагмент из видео):

После долгих раздумий у нас было несколько вариантов защитить тиристор от ЭДС:
1)Разрядник
2)Селеновый столб
3)Столб из нескольких диодов 1N4007

В конце концов мы выбрали селеновый столб из-за его высокого пробивного напряжения и сопротивления.
Гаусс пушка работала без поломок но мощность была низкая, снаряд летел всего 3 метра.
Мы решили увеличить емкость до 1000мкФ.Теперь снаряд летел 4-5м. Пробовали поэкспериментировать с положением снаряда в катушке. От этого очень много зависит. При самом удачном расположении снаряд летит 6 метров (дальность резко увеличивается почти на метр).

Что у нее внутри

Пушка сделана в нереальном стиле Unreal Tournament.
Сделана она из прозрачного оргстекла с синей светодиодной подсветкой.


Технические характеристики:

Полный полу-автомат, до 14 выстрелов.
Съемный магазин.
Энергия выстрела 18 джоулей, скорость выстела до 110км/ч! (масса пули 42 грамма).
Это одноступенчатая, использует 8800uF(4×2200) конденсаторную батарею, напряжение 400В (704 Дж).
Максимальное КПД 2.8%, но может достигать 4% на меньших напряжениях.

Время зарядки до 300 вольт - 8 секунд при соединении с сетью 220 в,
и полторы минуты если использовать батарейки. Также есть цифровой вольтметр/счетчик выстрелов.
В цепь зарядки также включена обычная лампа накаливания, так как заряжать конденсаторы желательно через сопротивление (см. теорию)

Краткие ТТХ:

Соленоид перегрелся после 14 выстрелов при 300 В.
Общая масса: 5 кг.
Приблизительная стоимость материалов: ~~ 100 Euro
Время постройки: ~~40 часов
Тип патрона: 12 x 50 mm стальные прутки по 42 грамма
Объем магазина: 14 патронов



Приблизительная схема:

Показаны:
Батарея конденсаторов;
Блок зарядки конденсаторов;
Катушка и диод (параллельно к ней);
Тиристор;
Курок.
Подробная схема:

Выключатели 1-3 это обычные кнопки питания. Три из них можно посмотреть на фотографии выше. Кнопка S4- микровыключатель, находящийся в курке. Используемые диоды могут быть любыми высокоскоростными, я использовал mur 860 из одной из моих пушек Теслы. Они нужны, чтобы предотвратить зарядку конденсаторов после разрядки (тк конденсатор и катушка составляют колебательный контур).

К1 и К2 - двухконтактные реле (можно купить в автозапчастях).

Зарядку для вспышки я взял из фотоаппарата с внешней вспышкой, напряжение 6 вольт, вытягивает на 8 ампер от батареек.

Лампочка используется как сопротивление зарядки, сейчас у меня 150-ваттная лампочка, более мощная уменьшит время зарядки конденсатора, менее мощная- увеличит.

Лампочка- практически идеальный резистор, тк помимо собственного сопротивления, она также показывает степень зарядки конденсаторов (тусклее=больше).

Ну и, напоследок, небольшое видео.
http://youtu.be/In6PM6OtHQc