Novel Electromagnetic Gun
武器在现代战争中越来越重要，先进武器能改变战争的走向。电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤性武器。与传统的火炮将火药燃气压力作用于弹丸不同，电磁炮是利用电磁系统中电磁场的作用力，可大大提高弹丸的速度和射程。目前电磁炮炮弹出膛速度可达到7～8倍的音速，射程有400～500km，因而引起了世界各国军事家们的关注。电磁炮在未来战争中，将会扮演越来越重要的角色。
实验装置
电磁炮演示仪一套，如图1所示。它包括高功率脉冲电源、炮弹（弹丸）若干、炮管，炮管线圈、底座和靶等。
图1 电磁炮演示仪
现象观察
把靶放在炮弹前进方向，预测炮弹应打到的位置。把金属炮弹放进炮膛中，为便于炮弹射出，要确保炮弹全部进入炮膛。按下高功率脉冲电源的触发开关，炮管中的线圈瞬间通入强电流，穿过闭合线圈的磁通量发生巨大变化。由于电磁感应，置于线圈中金属炮弹会产生感生电流。于是在通电线圈的磁场作用下，炮弹得到加速而飞速射出。
现象解密
电磁炮发射是一种利用电磁能加速炮弹的发射技术，按发射原理电磁炮可分为轨道炮和线圈炮，本实验中采用的是线圈炮。如图2所示，线圈炮由多组加速线圈和炮弹组成。发射时，电流自左往右延迟通入线圈。当加速线圈1通以强脉冲电流时，线圈内的磁通量和通过炮弹内的磁通量在短时间内急剧增加，由楞次定律可知，炮弹表面将因电磁感应产生涡流，涡流激发的磁场阻碍炮弹内磁通量的增加，即线圈上脉冲电流所激发的磁场与炮弹上涡流所激发的磁场相互排斥，推动炮弹向右前进。当炮弹离开线圈1、2之间，前进到线圈2、3之间时，给线圈2通以强脉冲电流，再一次加速炮弹……于是炮弹经过一系列加速线圈的推进，获得了很高的发射速度。(www.xing528.com)
图2 线圈电磁炮原理示意图
应用拓展
电磁炮的原理从能量的角度来看，是将电能转化为炮弹的动能。并且炮弹和炮筒间没有接触，两者间几乎没有摩擦，电能转化为动能的效率高，适合推动较重的物体，如航空母舰上的飞机弹射器，能在几秒钟内把一架几十吨的F14战斗机高速弹射出去。
思考题
1.还有一类电磁炮叫轨道电磁炮，你知道其设计原理吗？它有何优缺点？
2.线圈电磁炮中各级线圈同时通以脉冲电流，对炮弹的运动速度有什么影响？
3.如果加在线圈中的是稳恒电流，能加速炮弹吗？
4.电磁炮炮筒如果水平放置，对炮弹的速度会产生影响吗？
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