在很多电影里,电磁炮都被赋予了一个光环作为神器。被视为神器的电磁炮是如何工作的?其实也没那么神秘。今天我给大家科普一些电磁炮的知识。并且说说简易电磁炮系统的制造和使用的材料。是的,你可以很容易地做出一个简单的电磁炮系统。
第一个问题:电能如何转化为动能?
根据原理和结构的不同,电磁炮使用的磁力可分为以下几种:
(1)外磁场中“外电路直接提供的弹丸电流”的力。该力可以是排斥力或吸引力,例如轨道炮应用。
(2)变化的磁场排斥良导体,即外磁场中“弹丸感应电流”的作用力。弹丸电流不是由外部电路直接提供,而是由电磁感应产生。这种力通常是排斥的。比如物理教材中的“跳圈实验”和“感应枪的应用”。
(3)磁场吸铁:由铁磁性材料(如钢、铁、铁氧体)制成的抛射体在外磁场中所受的力。一般吸引力,如磁阻枪应用。
根据上述原理的不同,电磁炮的分类可以概括如下:
感应枪示意图
第二个问题:如何理解“磁场中的力”
外磁场中“外电路直接提供弹丸电流”的力——安培力
DC电流中的安培力
环流右手定则
安培力,即“弹丸电流在外磁场中的作用力”,可以用来更准确地解释磁阻枪的电磁力,思路如下。首先,外部磁场明显来自线圈。然后,要引入“磁化电流”的概念来解释弹丸电流。参考下图,
弹丸表面磁化电流
当铁磁性介质置于外磁场中时,其分子会产生与外磁场方向相同的分子磁场。考虑这些分子磁场对应的分子电流,会发现均匀磁化时,总会有方向相反的分子电流流过介质,相互抵消;只有截面边缘的分子电流没有偏移,形成一层与截面边缘重合的电流-磁化电流。
在引入“磁化电流”的概念后,磁阻枪的电磁力可以解释为“磁化电流在线圈产生的磁场中对弹丸的安培力”。抛射体之所以被吸引,是因为铁磁体的磁化电流有这样一个方向,它产生的磁场的方向与外界磁场的方向相同,所以安培力方向是朝向线圈的。
第三个问题:制作电磁炮的材料和工具有哪些?
以上材料可以创建一个简单的电磁炮系统。
具体测试套件的来源和制作方法以及系统电磁炮的理论讲解,这篇短文太单薄了。所以推荐一本书——你好,电磁炮,可以提供具体的测试资料和系统知识。