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  • 1 # 哨兵ZH

    電磁炮的基本原理是磁場力,即磁場會對帶電的物體產生力的效應。這種磁場力在微觀上的體現是洛侖磁力,即磁場對運動電荷產生的作用力;而在宏觀上的體現則是安培力,即磁場對電流/通電導體產生的力的作用。所以,對於題目中提到的電磁炮來說,其工作原理其實就是安培力在實際應用中的體現,為什麼不說是洛侖磁力?因為電荷的定向移動形成電流,所以,所謂的安培力其實就是帶電導體內部大量定向移動的電荷在磁場中所受到的洛侖磁力的合力,也就說,安培力是洛侖磁力在宏觀上的體現。

    ▲帶電導體在磁場中受到力的作用

    那麼什麼是安培力呢?這裡先簡單介紹一下,來看上圖,圖中方向向下的箭頭表示的是磁體N、S產生的磁場方向,磁場中的那個圓柱體則表示的是帶電導體,電流方向由箭頭i表示(向前),那麼,在這種情況下,磁場中的那個帶電導體就會受到一個力的作用,並且這個力的方向是向左的,即圖中的箭頭F。那如何判斷這個安培力的方向呢?用“左手定則”就可以了,這個我們在中學物理中就有學過,即攤開左手手掌,其他四指併攏,且與大拇指垂直(同一平面),接著讓磁感線方向垂直穿過手心,同時四根併攏的手指指向導體的電流方向,此時,大拇指所指的方向,就是導體的受力方向,也就是安培力的方向。

    ▲電流的磁效應

    解釋完安培力的原理,我們還要再簡單來了解一個物理概念:電流的磁效應。所謂的電流的磁效應其實就是“電生磁”,即任何的帶電導體周圍,都會產生磁場,這種現象就是電流的磁效應。而有關電流和產生的磁場之間的關係,我們可以用“安培定則”(右手定則)來幫助理解,來看上圖,圖中藍色的圓柱表示一根導體,導體上白色的箭頭則是表示流過導體的電流的方向,這時只要用右手握住這根通電導體,同時大拇指的方向要指向電流的方向,那麼,此時其餘四根手指指向的方向,就是產生的磁場的方向,如圖中的紅色的箭頭所示。

    ▲電磁軌道炮結構原理圖

    因此,瞭解了安培力與電流的磁效應,我們就可以來解釋電磁炮的工作原理了。目前研究的電磁炮主要是軌道式電磁炮,其結構原理簡圖如上圖所示,圖中白色的是兩根導軌,導軌中間的是電樞,這個電樞可以直接是彈丸,也可以是一個彈丸的載體。說到這裡我們要注意,在這個電樞放到兩根導軌中間之前,導軌之間是不連通的,而把電樞放上去後,就相當於是一個導體把兩根導軌給連線在了一起,這時才會形成一個閉合的迴路,此時再給導軌通電的話(左邊為正極、右邊的為負極),電流就可從正極導軌出發,透過中間的電樞/彈丸,再回到負極導軌。如下圖所示:

    ▲電磁軌道炮的工作原理簡圖

    我們先來看圖中流過兩根導軌的電流的方向,這時透過用“右手定則”可以判斷出兩根導軌產生的磁場方向都是“自下而上”的,圖中藍色的箭頭表示的就是磁感線方向,正極導軌磁感線為“逆時針”方向,負極導軌的磁感線方向則是“順時針”。知道了磁場的方向,我們就可以透過“左手定則”來判斷電樞/彈丸(看成是一個通電導體)受到的安培力的方向了:伸出左手,左手掌心平行導軌朝下,讓磁感線垂直穿過手心,併攏的四根手指指向負極導軌的方向,此時,與四根手指垂直的大拇指的方向,就是彈丸/電樞艘受到的力的方向,這個彈丸受到的“安培力”的方向其實就是炮口的方向,如圖中所示。

    ▲電磁軌道炮的炮彈

    因此,所謂的電磁軌道炮,其實最主要的就是利用了“磁場力”和“電流的磁效應”這兩個物理規律,即通電導軌產生的磁場,對(通電)彈丸產生一個力的作用,這個力對彈丸產生加速度,從而獲得巨大的動能,使彈丸可以發射出去。至於最後一個問題,電磁炮的炮彈/彈丸是什麼構造的?其實電磁炮的炮彈就是一個實心的金屬疙瘩,裡面是沒有裝藥的,完全依靠巨大的動能來對目標造成毀傷,如上圖所示,圖中所示的炮彈中,只有內部圓錐狀的才是炮彈主題,外殼部分是用來幫助炮彈在導軌中滑動的,出膛後會自己脫落。

  • 2 # 甜甜向上精心創作

    詳細的說不上,畢竟是當今的尖端技術,但基本原理還能說出一二。可能有人不相信,初中物理知識就能擺平。下圖就是初中物理的一個實驗,將金屬棒放在導軌上,閉合開關,金屬棒就可沿著導軌運動,實驗表明,磁場對電流有力的作用。試想一下,如果金屬棒換成炮彈,這個裝置不是就可以發射炮彈嗎?所以,電磁炮就是利用磁場對電流的作用的原理製成的。其實就是一個直線電動機,並且,電磁彈射、磁懸浮列車的驅動實質上都是利用直流電動機。

    至於炮彈與現在普通炮彈需要裝炸藥不同,到有點復古的色彩,是實心彈,主要依靠發射時獲得的巨大的動能,集中目標後,將目標摧毀。

  • 中秋節和大豐收的關聯?
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