一、电磁炮的原理是什么?
位于磁场中的导线在通电磁炮原理示意图电时会受到一个力的推动,同时,如果让导线在磁场中作切割磁力线的运动,导线上也会产生电流。这就是著名的法拉第电磁感应定律。正是根据这一定律人们发明了现在广泛应用的发电机和电动机,它也是电磁炮的基本原理,或者说,电磁炮不过是一种比较特殊的电动机,因为它的转子不是旋转的,而是作直线加速运动的炮弹。 那么如何产生驱动炮弹的磁场,并让电流经过炮弹,使它获得前进的动力呢?一个最简单的电磁炮设计如下:用两根导体制成轨道,中间放置炮弹,使电流可以通过三者建立回路。把这个装置放在磁场中,并给炮弹通电,炮弹就会加速向前飞出。在1980年,美国西屋公司为“星球大战”建造的实验电磁炮基本就是这样的结构。它把质量为300克的炮弹加速到了每秒约4千米。如果是在真空中,这个速度还可提高到每秒8~10千米,这已经超过了第一宇宙速度,具备了作为一种新型航天发射装置的理论资格。
二、电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进的动能杀伤武器,它的主要原理如图所示,把待发射的炮弹(导体)
(1)由题设条件,炮弹水平方向受恒定磁场力作用,由动能定理有:
FB?S=mvm2-0
又安培力大小为 FB=BIL
即得:BILS=mvm2,
则得:B===55T
(2)由题知,当弹体被加速到最大速度时,磁场力有最大功率,则:
Pm=BIL?vm=55×10×2×104W=1.1×107W
答:(1)所加的匀强磁场磁感应强度是55T.
(2)发射炮弹过程中,磁场力的最大功率是1.1×107W.
三、电磁炮的发展过程是怎样的?
早在19世纪,科学家就已发现了电磁力。后来,许多国家做了相关的研究,但没有取得进展。直至20世纪70年代,与电磁发射有关的技术才取得了重大进展。2010年12月12日,美国研发的强力武器电磁轨道炮离成功再迈进一步。海军在试射中,将电磁炮以音速5倍的极速,击向200千米外目标,射程为海军常规武器的10倍,而且破坏力惊人,是试射的最佳成果。
美军希望在8年内进行海上实测,并于2025年前正式配备于军舰上。
由此可见,电磁炮可能会成为未来的新式武器,从而代替火药火炮。
四、电磁炮的组成结构
电磁炮利用电磁力(洛仑兹力)沿导轨发射炮弹的武器。它主要由能源、加速器、开关三部分组成。能源通常采用可蓄存10~100兆焦耳能量的装置。当前实验用的能源有蓄电池组、磁通压缩装置、单极发电机,其中单极发电机是最有前途的能源。
加速器是把电磁能量转换成炮弹动能,使炮弹达到高速的装置。主要有:使用低压直流单极发电机供电的轨道炮加速器和离散或连续线圈结构的同轴同步加速器两大类。开关是接通能源和加速器的装置,能在几毫秒之内把兆安级电流引进加速器中,其中的一种是由两根铜轨和一个可在其中滑动的滑块组成。
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