title: Railgun
text: Een railgun is een elektrisch geweer dat een elektrisch geleidend projectiel tussen metalen rails wegschiet.
  
  Methode 
  
  Railguns gebruiken twee sleepcontacten die een sterke elektrische stroom door het projectiel laten lopen. Dit ondergaat een lorentzkracht door het sterke magnetische veld ten gevolge van de stroom door de rails en wordt zo versneld. De Amerikaanse marine heeft een railgun getest die een kogel van 3,5 kg versnelt tot Mach 7..
  
  Railguns moeten niet verward worden met het verwante spoelgeweer (coilguns/Gauss guns), die zonder contacten werken en een magnetisch veld gebruiken dat wordt aangelegd met uitwendige spoelen langs de loop om een magnetisch projectiel voort te stuwen.
  
  In tegenstelling tot kogels die gebruik maken van buskruit om af te vuren, die gelimiteerd zijn door de snelheid waaraan het gas dat de kogel doorreist kan uitzetten, is een railgun alleen beperkt door de hoeveelheid energie die je in een keer in het systeem kan dumpen. Hierdoor zijn er testschoten afgevuurd met railguns die twee tot drie keer de maximumsnelheid bereikten die een gewone kogel kan halen.
  
  Berekening
  De elektrische stroom door de rails veroorzaakt een magneetveld, dat samen met de elektrische stroom door het projectiel een lorentzkracht opwekt die het projectiel voortstuwt. Omdat de elektrische stroom tweemaal gebruikt wordt, verwachten we dat die kracht evenredig is met het kwadraat van de stroomsterkte.
  
  De grootte van deze krachtvector kan in een ideaal geval berekend worden met
   de formule voor het magnetisch veld veroorzaakt door een gelijkstroom (de wet van Biot-Savart, de rechterhandregel voor een stroomdraad) en
   de lorentzkracht op een stroomdraad of geleider in een magneetveld.
  
  We hebben de volgende constante en variabelen nodig:
   de magnetische permeabiliteit  van lucht of vacuüm,
   de straal van de rails (hier met ronde dwarsdoorsnede genomen) ,
   de tussenafstand van de middens van de rails , tevens de breedte van het projectiel, en
   de elektrische stroomsterkte in ampère door het geheel 
  
  In de berekening wordt de situatie vereenvoudigd: de rails hebben een begin maar zijn oneindig lang (half-oneindige draden). Volgens de wet van Biot-Savart wekt een half-oneindige stroomdragende draad (hier rail) op een afstand  een magnetisch veld  op die gegeven is door:
  
  waarin
   de richting van het magneetveld rond de stroomdraad (rail) aangeeft.
  
  Daarom is de sterkte van het magneetveld  in het gebied tussen twee half-oneindige draden (rails) met een tussenafstand  de som van de losse magneetvelden van de enkele draden (rails):
  
  Om het gemiddelde magnetische veldsterkte in de ruimte tussen de twee draden (rails) te berekenen, nemen we aan dat  klein is vergeleken met . We tellen alle bijdragen tot het magneetveld op en berekenen het dus met een integraal:
  
  Vanwege de formule voor de lorentzkracht wordt de kracht op de stroomdragende draad (rail) gegeven door . Omdat de breedte van het projectiel  is, volgt voor de kracht 
  
  De formule gaat uit van de veronderstelling dat de afstand  tussen het punt waar de kracht  gemeten wordt en het begin van de rails 3 of 4 maal groter is dan de tussenafstand tussen de rails . Om de kracht nauwkeurig te berekenen, moet de vorm en ligging van de rails en projectiel erbij betrokken worden.
  
  Verwijzingen
  
  Verder lezen 
   Biezeveld, H. en Mathot, L.: Scoop Natuurkunde voor de bovenbouw 5/6 vwo, Wolters-Noordhoff Groningen, 1997 vijfde druk
  
  Externe links
  
  Theorie 
    Theorie van de railgun door Matthew E. Massey
    howstuffworks.com - Uitleg met animaties
    iop.org - Theoretische limiet voor de uittreesnelheid
    Jengel and Fatro's Rail Gun Page
  
  Pogingen van amateurs
   PowerLabs Rail Gun research
   Railgun theory, design, construction, and testing
   Railgun Blog by Jason Rollette
   Miniature Experimental Railgun
   Tim Ventura's 90's-era Railgun Designs
   American Antigravity's Mass-Driver Demo + Video
   +EML Laboratory－ Japanese Experiment＋Video
  
  Universitair onderwijs en onderzoek
   The University of Texas at Austin Rail Gun
   Auburn University Rail Gun
  
  Militaire toepassing
   Electromagnetic Railgun: An Innovative Naval Program
  
  Pers en media
  What next? The Electromagnetic Gun? But perhaps we have had our last world war, Popular Science Monthly, February 1919, p18-19, Scanned by Google Books: http://books.google.com/books?id=7igDAAAAMBAJ&pg=PA18
   USN sets five-year target to develop electromagnetic gun Jane's Defence Weekly, 20 juli 2006
   US Navy Invents Railgun Wired News blog article, Thurs January 18 2007
   Electromagnetic Railgun Popular Science Article
   Video of Navy railgun test firing, Navy Electromagnetic Launch Facility, Test Shot #1, 2 oktober 2006. Source: Fredericksburg.com, accessed 30 januari 2007
   World’s Most Powerful Rail Gun Delivered to Navy, 14 november 2007
  
  Afbeeldingen
   Plaatjes van Google images
  
  Artillerie
  Wapen
  Elektrotechniek