电磁炮
电磁炮
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． 与传统的大炮将火药燃气压力 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，其作用的时间要长得多，可大 大提高弹丸的速度和射程．因而引起了世界各国军事家们的关注。自 80 年代初期以来，电 磁炮在未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分。2010 年 12 月，美国海军宣布成 功试射电磁炮，这种电磁炮的炮弹速度达 5 倍音速，射程远达 110 海里(200 公里)。
电磁炮 - 介绍
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。 目前实验用的能源有蓄电池组、 磁通压缩 装置、单极发电机，其中单极发电机是近期内最有前途的能源。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 开关是接通能源和加速器的装置， 能在几 和离散或连续线圈结构的同轴同步加速器两大类。 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。 早在 19 世纪，科学家已发现在磁场中的电荷和电流会受到洛仑兹力的作用。20 世纪初，有 人提出利用洛仑兹力发射炮弹的设想。在两次世界大战中，法国、德国和日本都曾研究过电 磁炮。第二次世界大战以后，其他国家也进行过这方面的研究。自 70 年代初以来，与电磁 发射有关的技术取得了重大进展。澳大利亚国立大学建造了第一台电磁发射装置，将 3 克 重的塑料块（炮弹）加速到 6000 米／秒的速度。此后，澳、美科学家制造了不同类型的实
验样机，并进行过多次发射实验。用单极发电机供电的电磁炮，已能把 318 克重的炮弹加速 到 4200 米／秒的速度。 磁通压缩型电磁炮已能将 2 克重的炮弹加速到 11000 米／秒的速度。
电磁炮 - 原理
基本原理
电磁炮原理示意图 电磁炮的原理非常简单，19 世纪，英国科学家法拉第发现，位于磁场中的导线在通电时会 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。 技术问题
电磁炮原理 将这一理论上的可能变为实际，还需要解决以下几个问题：首先，那台实验电磁炮的加速度 太大，人无法承受。这个问题只有一个解决方法，那就是延长加速时间。然而这必须以采用 更长的轨道为代价。 由于人体只能承受大约 3 倍重力加速度的长时间加速， 满足人体耐受能 力的电磁炮所需的轨道长度(经计算，为达到第一宇宙速度，约需 1000 千米！)在技术上难 以实现。
第二，如果把电磁炮水平安装在地面上，飞出炮口后的炮弹仍然会在大气阻力下很快减速， 难以顺利达到环绕地球轨道， 为此， 用于航天发射的电磁炮必须将出口设置在空气稀薄的高 山之巅。
第三，目前电磁炮能够发射的炮弹质量仍然不大，这是加速能力不足造成的。加速炮弹的力 与磁场和电流之积成正比， 要获得足够强的加速磁场一般靠超导磁体。 用超导线圈产生磁场 已是相对成熟的技术，但超导磁体需要冷却到很低温度(如液氦温度，约-269°C)才能发挥 作用，这对于军事应用是个问题，因为会大大降低发射装置的灵活性，但作为固定使用的航 天发射装置，基本上可以不必考虑这些，而且如果高温超导强磁体能够研制成功，对低温条 件的要求也可放宽。
关于电磁炮的第四个技术问题和第三个相关， 因为在磁场不够强的情况下， 要想提高加速能 力就只能让炮弹通过足够大的电流。 于是就产生了大电流发热和炮身烧蚀等麻烦。 幸好这些 麻烦对于航天发射不太重要，因为作为武器的电磁炮得严格限制长度，而作为发射工具，几 千米甚至十几千米的炮身并不算问题，只是对建设施工时的作业精度要求较高罢了。 此外，延长轨道也可使炮弹承受的加速度降低。经过计算，用 5 千米长的轨道使炮弹由静止 加速到第一宇宙速度， 加速度是重力加速度的 600 倍， 这已经比普通迫击炮发射时的加速度 还小了，可人显然还是无法忍受，而长 1000 千米的加速轨道在地球上几乎无法建造，因此 用电磁炮发射人的想法还是放弃算了。
最后，有人觉得建造公里级长度，配备强磁场的加速轨道可能会有技术困难，但这只是不了 解人类现有技术水平的臆测，实际上为数众多的粒子加速器、对撞机等多半具有几千米，甚 至几十千米长的加速和聚能环。 而且它们除了对环道施工的精度要求极高外， 各转弯和控制 点等处也均需要设置强磁场。换句话说，在建造宇宙电磁炮的基本技术方面，人们早已充分 掌握了， 仅仅是所用领域不同而已。 真正的困难倒是， 从来没谁把超级加速器放在高寒山区， 而且青藏高原的交通条件目前也不大好。 至于电磁炮的发射成本， 如果不考虑产生强磁场的低温液体费用， 仅仅是电和不可回收的炮 弹壳体而已， 日常维护成本也大概和同长度的高速地铁相仿， 最多开口处一小段需要要配备 专职扫雪人员，要么加个活动盖子，也就都解决了。
电磁炮 - 特点
电磁炮结构 (1)电磁推动力大，弹丸速度高。电磁发射的脉冲动力约为火炮发射力的 10 倍,所以用它发 射的弹丸速度很高。 一般火炮的射击速度约为 0.8 千米/秒， 步枪子弹的射击速度为 l 千米/ 秒。而电磁炮可将 3 克重的弹丸加速到 11 千米/秒，将 300 克的弹丸加速到 4 千米/秒。有 的专家甚至预言，将来的速度可达 100 千米/秒。速度对于天基反导弹系统来说尤为重要。 因为栏载器速度越高，不仅拦截的效率高。而且可大大减少天基武器的数量。 (2)弹丸稳定性好。电磁炮弹丸在炮管中受到的推力是电磁力, 这种力量是非常均匀的，而 电磁推力容易控制，所以弹丸稳定性好，这有利于提高命中精度。 （3）隐蔽性好。电磁炮在发射时不产生火焰和烟雾，也不产生冲击波，所以作战中比较隐 蔽，不易被敌人发现。而且，它采用低级燃料作能源，而不是常规火药。这有利于发射阵地 的安全、 (4)弹丸发射能量可调。可根据目标性质和射称大小可快速调节电磁力的大小，从而控制弹 丸的发射能量。 (5) 比较经济。与常规武器比较，火炮发射药产生每焦耳能量需要 10 美元， 而电磁炮只需 要 0.1 美元。如果与其他太空武器相比，电磁炮就更经济了。
电磁炮 - 分类
国外所研制的电磁炮，根据结构和原理的不同，可分为以下几种类型：
用电磁炮发射宇宙飞船的设想图
线圈炮 线圈炮又称交流同轴线圈炮．它是电磁炮的最早形式，由加速线圈和弹丸线圈构成．根据通 电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的．加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时， 产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流． 感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互 相作用，产生磁场力，使弹丸加速运动并发射出去． 轨道炮 轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去．它由两条平行的长直导轨组 成， 导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸． 当两轨接入电源时， 强大的电流从一导轨流入， 经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下， 弹丸会以很大的速度射出，这就是轨道炮的发射原理． 电热炮 电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮， 其结构也有多种形式． 最简单的一种是采用一般 的炮管，管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极，燃烧器安装在炮后膛的末端．当等离子 体燃烧器两极间加上高压时，会产生一道电弧，使放在两极间的等离子体生成材料（如聚乙 烯）蒸发．蒸发后的材料变成过热的高压等离子体，从而使弹丸加速． 重接炮 重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置， 没有炮管， 但要求弹丸在进入重接炮之前应 有一定的初速度．其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置，之间有间隙．长方形的 “炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用，穿过间隙在其中加速前进．重 接炮是电磁炮的最新发展形式．
电磁炮 - 研制
在 1845 年，查尔斯·惠斯通制作出了世界第一台磁阻直流电动机，并用它把金属棒抛射到 20 米远。此后，德国数学家柯比又提出了用电磁推进方法制造"电气炮"的设想。而第一个 正式提出电磁发射／电磁炮概念并进行试验的是挪威奥斯陆大学物理学教授伯克兰。他在 1901 年获得了"电火炮"专利。1920 年，法国的福琼·维莱普勒发表了《电气火炮》文章。 几乎同时，美国费城的电炮公司研制了用于火炮的电磁加速器。 二战期间，在军事需求的刺激下，德国、日本都研制过电磁炮。德国的汉斯莱曾将 10 克弹 丸用电磁炮加速到 1.2 公里／秒的初速。但是在２战后，关于电磁炮的消息就比较少了，人 们似乎更加关心磁悬浮与高温超导技术了。 纠其原因， 大概是解决不了瞬时巨大能源供应的 稳定性和小型化问题，20 世纪 70 年代，澳大利亚国立大学的查里德·马歇尔博士运用新技 术， 3 克弹丸加速到了 5.9 公里／秒。 把 这一成就从实验上证明了用电磁力把物体推进到超 高速度是可行的。他的成就 1978 年公布后，引起了各国军方的特别关注，美国国防委员会 得出"未来高性能武器必然以电能为基础"的结论。 美国防部成立了"电磁炮联合委员会"， 协 调军队、能源部、国防原子能局及战略防御倡议机构分散进行的电炮研究工作。1992 年，
美国已把一门口径 90 毫米、炮口动能 9 兆焦的电磁炮样炮推到尤马靶场进行试验。电磁炮 从实验室到靶场说明，电源小型化技术已有所突破。
电磁炮 - 用途
电磁炮作为发展中的高技术兵器，其军事用途十分广泛． （一）用于天基反导系统：电磁炮由于初速度极高，可用于摧毁空间的低轨道卫星和导弹， 还可以拦截由舰只和装甲发射的导弹．因此，在美国的“星球大战”计划中，电磁轨道炮成 为一项主要研究的任务． （二）用于防空系统：美军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹遂行防空任务．美国正 在研制长 7.5 米、发射速度为 500 发／分、射程达几十千米的电磁炮，准备替代舰上的“火 神——方阵防空系统” 用它不仅能打击临空的各种飞机， ． 还能在远距离拦截空对舰导弹． 英 国也正在积极研制用于装甲车的防空电磁炮． （三）用于反装甲武器：美国的打靶试验证明，电磁炮是对付坦克装甲的有效手段．发射质 量为 50 克、速度为 3km/s 的炮弹，可穿透 25.4mm 厚的装甲．有关资料还报道，用一种电磁 炮做试验，完全可以穿透模拟的 T－72、T－80 坦克的装甲厚度．由此可见，电磁炮具有很 强的穿透能力，是非常优良的反装甲武器． （四） 用于改装常规火炮： 随着电磁发射技术的发展， 在普通火炮的炮口加装电磁加速系统， 可大大提高火炮的射程．美国利用这一技术，已将火炮射程加大到 150km．
电磁炮 - 试射
2010 年 12 月 11 日消息，美国海军 10 日宣布成功试射电磁炮，这种电磁炮的炮弹速度达 5 倍音速，射程远达 110 海里(200 公里)。美国海军研究部门负责人卡尔(Nevin Carr)少将表 示：“这次试射成功，对未来将这先进武器运用于海上又往前迈进一步。”
美国弗吉尼亚州达格伦海军地对武器中心， 2010 年 12 月 10 日，美国弗吉尼亚州达格伦海军地对武器中心，高速摄像机拍摄的电磁炮 发射场景。 发射场景。 这项未来武器的推力来自电流，让非爆裂性子弹顺着弹道，以超音速发射出去。试射地点 在美国弗吉尼亚州达格伦海军地对武器中心(Dahlgren Surface Warfare Center)。
最新这项测试包括 33 兆焦耳射击， 为爆破尝试能量最高的一次， 且是上一次 2008 年 1 月测 试的 3 倍。 兆焦耳相当于 1 吨重的车， 1 以每小时 160 公里速度冲撞墙壁所释放出来的能量。
美国弗吉尼亚州达格伦海军地对武器中心。 美国弗吉尼亚州达格伦海军地对武器中心。
卡尔表示：“33 兆焦耳试射，意味海军将可在至少 110 海里的距离发射炮弹，让水手与海 军保持安全对峙距离，远离险境。”[1]
电磁炮 - 发展前景
由于电磁炮具有上述特点，所以，所以才被世界各国海军所相中，把它作为未来新式武器， 它的应用前景广泛。 1.电磁炮可用于天基反导系统。由于电磁炮初速度极高，可用于摧毁低轨道卫星和导弹，也 还可以用它来拦截军舰发射的导弹． 2.用于防空系统。由于电磁炮初速度高，射速也高，所以，有军事专家美军认为可用电磁炮 代替高射武器和防空导弹，执行防空任务．如美国正在研制一种电磁炮，其发射速度为 500 发／分，射程达几十千米的电磁炮，准备替代舰上的“密集阵防空系统”．用它不仅能打击 临空的各种飞机， 还能在远距离拦截空对舰导弹． 英国也正在积极研制用于装甲车的防空电 磁炮． 3.用于反坦克武器。由于电磁炮初速极高，所以，它的穿甲能力极强，能有效地穿过坦克装 甲， 成为反坦克厉器。 美国曾进行过电磁炮打靶试验： 电磁炮发射质量为 50 克、 速度为 3km/s 的炮弹，可穿透 25.4mm 厚的装甲．有关资料还报道，用一种电磁炮做试验，完全可以穿透 模拟的 T－72、T－80 坦克的装甲厚度．由此可见，电磁炮具有很强的穿透能力，是非常优 良的反坦克武器． 4.用于装备炮兵部队。随着电磁发射技术的发展，在普通火炮的炮口加装电磁加速系统，可 大大提高火炮的射程， 这样． 电磁炮可望装备炮兵部队。 美国海军陆战队也对电磁炮感兴趣。 美国海军陆战队经常在海外执行作战任务， 需要电磁炮这样的远程快速打击武器， 对沿岸作 战的士兵进行火力支援。美国陆军也在研发较小型的电磁炮用于陆战。 5.用于装备海军舰艇。由于电磁炮具有的特点，它有望替代火炮，成为新型舰炮，装备海军 舰艇。美国海军准备将电磁炮装备美国舰艇，美国的军事有专家认为，电磁炮有可能成为为
未来美国海军新式武器。所以，美国前海军作战部长拉夫黑德上将称它为会带来“海军战法 的革命。
注释与参考： 注释与参考： http://tech.si
新浪网：连载十四：存在廉价发射方式之电磁炮(组图)，2004 年 09 月 21 日 铁血网：谈谈“电磁炮” 前沿科学：电磁炮 http://bbs.tie
http://jpkc.de http://gb.cri.
美军成功试射电磁炮 速度达音速 5 倍射程 200 公里(高清组图)
电磁炮原理科普
电磁炮原理科普 Document number【980KGB-6898YT-769T8CB-246UT-18GG08】
并不神秘的电磁炮 笔者混迹科吧数月，阅贴不少，多有受教于众吧友。常希望用自己所学回馈吧众。幸亏寸有所长，总算写成此科普拙文。笔者将使用不超过中学物理课本的知识对大家喜闻乐见的电磁炮的基本原理和技术做一介绍。因能力所限，时间所限（笔者马上要出差了），只能浮光掠影、走马观花，不足和不正确之处，请各位指正。 电磁炮是科幻迷们喜闻乐见的未来武器。也被各国军方所重视。它具有很多优秀特性。 1.速度常规火药发射的炮弹受火药气体燃烧速度的限制，初速度很难超过2km 每秒（根据具体的使用需要从某些迫击炮的不到200米每秒到坦克炮发射大口径穿甲弹时的接近2km每秒），即使加大装药量也无济于事。炮口动能则一般不超过10MJ。而电磁炮没有这个限制，它由电流与磁场的相互作用力提供动力而非高温气体膨胀，理论发射速度可达光速。考虑到空气的阻力，大气层内的实用初速也可以超过4km每秒。这样的速度无疑带来了巨大的摧毁能力和更远的射程。 2. 电磁炮没有后坐力，更小的震动使得它更加精确。基于更快的速度，它的弹道更加笔直，易于瞄准，大大提高了命中率。 3. 射击时没有爆炸的声音和火光，攻击更加隐蔽。 4. 因为炮弹没有发射药，更加轻便，可携带更多弹药，减轻后勤压力（不过这一点嘛，电源的重量可就另算了。。。。。。）。 5. 炮口初速度可以通过电流大小进行调整。 6. 电能比火药要便宜。
常见的电磁炮 1.轨道炮 结构和原理最简单的电磁炮，因而技术也越成熟，距离实用化越近。 此结构由两根平行导轨组成，带有电枢的炮弹在轨道上滑动。当大电流（可达数百万安培或更多）通过一根导轨经电枢流向另一根导轨时，在导轨间形成强磁场。电枢受洛伦兹力作用前进。多级导轨炮串联可获得更高初速度。单级的导轨电流毕竟有现实方面的限制，可以增加多级导轨，不管速度如何，只要这个电流还在，就能不断加速（火药炮就没这点好处）。 它的基本原理十分简单，就是左手定则和安培定则。 （1）左手定则 左手放入磁场中，让磁感线垂直穿入手心，手心面向N极（叉进点出），四指指向电流所指方向，则大拇指的方向就是导体受力的方向。 这个就很好理解了吧！ 好了，现在我们有了一个超级电源和能受得了超大电流的导轨。还有了能导电的炮弹。可磁场从哪里来呢要知道普通磁体产生的磁场可是不够的，能产生几个特斯拉强磁场的磁体都是巨无霸级别的，几吨重没压力。没关系，我们的安培定则出场了。 1、假设用右手握住通电，大拇指指向电流方向，那么弯曲的四指就表示导线周围的 磁场方向。 2、假设用右手握住，弯曲的四指指向电流方向，那么大拇指的指向就是通电螺线管内部的磁场方向。
电磁炮的前世今生与未来
电磁炮的前世今生与未来 2011年01月24日 16:58 来源：解放军报作者：任旭侯亚铭 字号:T|T 0条评论打印转发 32兆焦电磁轨道炮炮弹出炮口瞬间 【新闻提示】去年底，美海军再次成功进行了电磁轨道炮（下文简称电磁炮）试验，标志着其发展电磁炮“三步走”计划已实现了第二步目标。它还传递了一个信息：在不久的将来，电磁发射技术将再次改写人类的兵器史、战争史。或许，传统火炮将走向终结。以电能为动力的电磁炮必将让“战争之王”焕然一新。 ●冷兵器时代，利用原始机械抛射物体，速度只有每秒几十米； ●热兵器时代，利用化学能的火炮可以使弹丸初速达到1.8千米/秒； ●目前，利用电能的电磁炮可将弹丸加速到2.5千米/秒，这还远非极限。 且看海军装备研究院高级工程师张世英为您讲述—— 了不起：速度超过5倍音速，射程达200公里 去年12月中旬，美国海军成功试射了电磁炮。法新社报道，其速度超过5倍音速，射程达200公里。而最抢眼之处是，其炮口动能创造了一个新高，达到33兆焦耳。
一兆焦耳的能量相当于一辆一吨左右重的车以160公里的时速撞向一堵墙。 这一幕似曾相识。电影《变形金刚2》中有个情节，美军最后动用了一件神秘兵器，从战舰上发射了超高速炮弹，对金字塔顶的“大力神”予以毁灭性打击。该武器就是新概念动能武器——电磁炮。 这种新型武器的动力来自电流，其作战原理是让“非爆炸性子弹”沿着弹道超音速冲向敌方目标。据美联社报道，装备新型电磁炮可以让美军舰队在更安全的海域射击敌方目标，且具有极大的破坏力。 外行看热闹，内行看门道。这次试射，足以令已有600多岁高龄的传统火炮“坐卧不安”。 多年来，传统火炮一直在改进之中，但已没有多少潜力可挖掘，特别是两项重要指标——炮弹初速和炮口动能已近极限。 由于它使用固体火药，受火药燃气的膨胀速度限制，其炮弹初速度在理论上很难超过2千米/秒。而随着新技术的发展，电磁炮轻而易举地将这一纪录改写：目前试验性电磁炮已可将弹丸加速到10.10千米/秒——这还远非电磁炮的真正实力。 其实，美国国防科学委员会早在25年前就“警告”传统火炮：未来的高性能武器，必然以电能为基础。 电磁轨道炮结构原理示意图 这个说法当然有原因。与传统火炮相比，电磁炮优势明显： 炮弹速度非常高。可以把弹丸加速到几十千米每秒的超高速，而且射程可与导弹相媲美。这样就大大缩短了炮弹飞行时间，提高了对运动目标的命中精度和摧毁能力。
军事领域的一些电磁学应用
军事领域的一些电磁学应用 09级地球物理专业PB09007126 sidpx 内容简介 本文将介绍电磁学在军事领域的一些应用。 首先将介绍的是未来将取代火炮的电磁炮技术，这一部分包括电磁线圈炮以及电磁轨道跑的发射原理以及多方面的应用。 其次将会简略介绍特斯拉线圈，以及其产生人工闪电的基本原理，文中附带实物图以及电路图，有兴趣的同学可以搜集一些详细资料进行制作。 关键词：电磁轨道炮电磁线圈炮特斯拉线圈 引言 电磁学理论经过人类数百年的探索已形成非常完备的理论体系，对于理论物理中电磁学的问题由于本人水平所限无法加以探讨，本文将着重介绍电磁学在军事领域的一些应用，电磁炮武器是当今军事领域比较热门的话题，很多军事强国都对电磁炮进行不少研究实验，本文将介绍一些粗浅的总体知识；其次将介绍特斯拉线圈，特斯拉在电磁学的理论和应用领域为全人类做出过卓绝的贡献，在国防军事领域的尖端领域也有不少涉足，比如外界传闻中神秘的“死光”武器（并非激光），以及发现特斯拉效应（恐怖的地球物理武器的理论依据），文章所选取的特斯拉线圈并非现实军事领域的武器（不过在游戏中被引作武器），在这里写这个确有点不切题，在此写下略抒对这位伟大天才的敬仰，还望见谅。 电磁炮 电磁线圈炮 电磁线圈炮是由环绕炮膛的一系列固定线圈与环绕弹丸的弹体线圈所组成。炮弹发射时，电源依次给环绕炮膛的一系列固定线圈供电，产生一个沿炮管运动的移动磁场，使得在环绕弹丸的弹体线圈中产生感应电流，感应电流也形成一个磁场，产生加速力，使弹丸在炮管整个长度上得到加速。弹丸就这样高速地被发射了出去。 基本发射原理 如下示意图，发射时先接通线圈1的电流，然后断开并接通线圈2的电流，而后断开2的电流接通线圈3的电流，从而产生一个沿炮管运动的移动磁场，使得在环绕弹丸的弹体线圈中产生感应电流，炮弹向减少内线圈磁通量减少的方向运动（向前推进），从而炮弹被不断加速发射。 电磁轨道炮
电磁炮的基本原理及发展趋势(带图带公式)
随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。 电磁炮的基本原理 电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力) 作用的基本原理来加速弹丸的。根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。 图1 导轨炮工作原理 导轨炮导轨炮的工作原理如图1 所示。主要由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。电枢弹丸所受的力可表示为 F = L′I2/ 2 , (1) 其中F 为洛伦兹力(N) 、L′为导轨电感梯度( H/m) 、I 为电流强度(A) 。弹丸的加速度则为
a = F/ m = L′I2/ 2 m , (2) 式中a 为加速度(m/ s2) 、m 为电枢与弹丸的质量之和(kg) 。由(2) 式可见,导轨中的电流强度越大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。 导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制。 线圈炮线圈炮的工作原理如图3 所示。主要由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。
电磁炮
精心整理 实验名称：电磁炮 【实验目的】 探究电磁炮的基本原理 【实验器材】 1.2.3. 根据通电线圈磁场的相互作用原理，加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生交变磁场就会在线圈中产生感应电流，感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场相互作用，使弹丸加速运动并发射出去。 发射时，电流由一条导轨流经电枢，再由另一条导轨流回，而构成闭合回路。
强大的电流流经两平行导轨时，在两导轨间产生强大的磁场，这个磁场与流经电枢的电流相互作用，产生强大的电磁力，该力推动电枢和置于电枢前面的弹丸沿导轨加速运动，从而获得高速度。根据毕奥--萨伐尔定律和安培定律可推得，电枢受到的电磁场的作用力与电流强度的平方成正比，即F=KL2由此可见，要想获得弹丸的高速度，必须供给轨道强大的电流。通常该电流的数值在兆安级。而电流的脉冲宽 1. 2. 1. )在通电后能获得一个电场力F,再除去自身重量m,就能获得一个加速度a，炮弹在弹膛(准确来说是电磁系统)里会有一段加速距离，初速度v=at。而加速度a和电流I，场强B，还有导体长度(炮弹长度)L有关。 2.如何提高电磁炮的初速度？ 增大场强B，电流I，导体长度（炮弹长度）L。减小炮弹的质量。
3.在炮弹的初速度一定的条件下，如何改变炮弹的射程？ 可以通过改变电磁炮和水平方向的夹角大小来改变炮弹的射程，但夹角并不是越大越好。 【实验总结】 4千 总之，电磁炮已经100多岁了，但至今还未长成。就美国的研究成果而言,电磁轨道炮系统将以7马赫的速度发射电磁炮弹，射程达370千米.可以预见随技术的进步,射程还将延长.在弹药的选择上,电磁炮具有与普通舰炮相比更宽广的选择面,能利用电磁能或电热能发射各种弹丸.更能用来打击飞机、卫星和导弹等各种目标,完成更多的任务.具有初速高、加速快、飞行时间短、火力猛、抗电子干扰能力强和毁伤效果好等特点。
电磁炮及其相关材料技术--实验报告
电磁炮及其相关材料技术 物理学理论的不断发展与完善，促进了军事能源的不断变革，促进作战兵器的不断更新。枪、炮是作战的主要武器之一。随着作战空间的不断加大，火药对提高炮弹在炮口的发射速度的能力已很有限，很有必要另辟新径。 1985年，美国国防科学委员会在装甲/ 反装甲技术讨论会上就做出结论:“未来的高性能兵器必然以电能为基础。”电磁炮是利用电磁发射技术制成一种先进的杀伤武器，在未来战争中有着广阔的应用前景。 本次试验以电磁炮为切入点，通过对电磁炮原理和性能的分析讲解，引出电磁炮广阔的应用前景和发展阻碍，并提出解决相关问题的材料学途径，包括实验用的可控硅开关、超级电容器、超导材料、纳米技术等等，“一个实验，多项技术”是在设计整个试验时的思路。 实验目的 1、理解电磁炮的组成结构及工作原理； 2、熟悉增强电磁炮威力的相关技术手段； 3、理解可控硅开关控制电路通断和电容器的原理； 4、了解在实用化道路上电磁炮需要解决的诸多材料学难题及其解决方案； 5、了解电磁炮的优缺点及其在未来战争中的应用。 实验原理 1、电磁炮的简介及分类 电磁炮是利用电磁发射技术制成的一种先进动能杀伤武器。与传统大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产生的洛伦兹力来对金属炮弹进行加速，使其达到打击目标所需的动能，与传统的火药推动的大炮，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。 根据加速方式，电磁炮分为线圈炮、轨道炮、电热炮和重接炮。本次试验重点演示的便是线圈炮。 2、基本原理 （1）线圈炮
图 1 B沿轴线方向的分布 线圈炮的主要部件是螺线管，它是线圈均匀地密绕在炮筒上，螺线管的单位长度的匝数为n，炮筒的内半径为R，螺线管的长度为l。螺线管通入电流i时，根据电磁学理论，螺线管沿轴的B - x 关系如图1，在螺线管中部磁场均匀，端口附近磁场发散。螺线管端口附近p点B的轴向分量为 （1） 式中μo为真空磁导率，x为p点坐标。 图 2 线圈炮简单电路图 线圈炮的简单电路图如图2所示：220V交流电经过整流器的整流之后变成直流电，K1接通后，电容C开始充电，等到电容充电完成后，断开K1。线圈相当于炮身,在线圈的合适部位装上弹丸，接通K2，在线圈处便会产生一个由脉冲电流产生的强大磁场，如公式（1）所示，磁场会驱动铁制弹丸前进，从而将弹丸发射出去。 （2）轨道炮
电磁炮的原理与技术发展(1)
电磁炮的原理与技术发展 黄 强 郭东桥 卞光荣 随着材料科学的发展,复合装甲、高强度陶瓷装 甲、贫铀装甲的使用,以及爆炸反应装甲的出现,大大提高了装甲的抗毁能力,对破甲技术提出更高的要求。为此,人们在相继研制出一系列新型破、穿甲战斗部的同时,也注意开发研究某些新概念超高速动能穿甲武器,电磁炮就是其中一种。 一、电磁炮的基本原理 电磁炮是利用物理学中运动电荷或载流导体在磁场中受到电磁力(即洛伦兹力) 作用的基本原理来加速弹丸的。根据加速方式,电磁炮可分为导轨炮和线圈炮。 图1 导轨炮工作原理 导轨炮 导轨炮的工作原理如图1所示。主要 由一对平行导轨和夹在其间可移动的电枢及电源、开关等组成。当开关闭合时,向一条导轨输入强大的电流,经过电枢沿另一条导轨流回。载流电枢在导轨电流产生的磁场中受到洛伦兹力的作用而被加速,将弹丸射出。电枢弹丸所受的力可表示为 F =L ′I 2/2, (1)其中F 为洛伦兹力(N )、L ′为导轨电感梯度(H/m )、I 为电流强度(A )。弹丸的加速度则为 a =F/m =L ′I 2 /2m , (2)式中a 为加速度(m/s 2)、m 为电枢与弹丸的质量之 图2 和(kg )。由(2)式可见,导轨中的电流强度越 大,弹丸的加速度就越大,弹丸的运动速度越快。 导轨炮的导轨有单一、串联、并联和多层等不同结构形式,根据导轨的形式,炮口截面可选用方形、圆形和椭圆形等。电枢主要有固态金属电枢、等离子体电枢和混合型电枢等种类。提供脉冲功率的电源主要有电容器组、高性能蓄电池、各种单极发电机、脉冲变压器、强制发电机和爆炸发电机,以及计划研制的超导储能系统等。整个系统结构复杂,人工操作比较困难,通常由计算机控制(见图2)。 图3 线圈炮工作原理 线圈炮 线圈炮的工作原理如图3所示。主要 由感应耦合的固定线圈、可动线圈、储能器以及开关等组成。固定线圈相当于炮身,可动线圈相当于弹丸。当固定线圈接通电源时,所产生的磁场与可动线圈上的感应电流相互作用,产生洛伦兹力,推动可动弹丸线圈加速射出。弹丸所受的力可表示为 F =I f ?I p ?d M /d x ,(3)其中F 为洛伦兹力(N )、I f 为固定线圈中的电流强 度(A )、I p 为弹丸线圈中的电流强度(A )、M 为固定与可动线圈的互感(H )、d M /d x 为互感梯度(H/m )。由(3)式可知,固定线圈中的电流强度越大,弹丸线圈中的感应电流强度就越大,弹丸所受的电磁力就越大。 线圈炮的结构有同轴式、扁平式、滑动接触式和磁性加速体式等。电磁炮从原理上讲主要有上述两种类型,但在结构上可以采用混合方式。 二、电磁炮的主要特点 超高速、大动能 采用物理学电磁推进原理的电磁炮,弹丸速度突破了普通火炮(弹丸速度在 ? 34?19卷1期(总109期)
1.《电磁炮》教学设计
实践（实验）主题教学设计 课题名称电磁炮 课型实验课实践活动课□ 课时共（1）课时完成 1.教学内容分析 本节《电磁炮》选自《北京市初中开放性科学实践活动项目手册》第15节《磁现象》中的部分内容，授课对象是七年级学生。通过从“原理”到“现实”向学生介绍电磁炮的发展过程，使学生对“电磁之间相互作用”的实际应用有一个初步的了解，让学生明白“学有所用”， 激发他们的学习兴趣。为培养学生的探索与创新能力，结合教材的地位和作用，让学生在课堂上 动手制作线圈炮，使他们在参与中体会科学的乐趣，并了解“科教兴国”对实现“中国梦”的重 要性。 2.学习者分析 学生在学习本节课之前，在知识结构、学习能力和生活经验等方面都有了一定的认知和能 力。 3.学习目标确定 知识与技能 1.通过实验观察和学案自主学习，使学生了解电磁炮的原理及分类，并能简单说出电磁轨道 炮和线圈炮的区别。 2.利用学案自主学习，使学生自己动手制作简易的线圈炮。 过程与方法 通过制作线圈炮，使学生体会自主学习的模式，并感受“分享与交流”的快乐。 情感态度与价值观 通过了解我国电磁炮的发展过程，激发学生的爱国热情，树立科教兴国的中国梦。
4.学习重点难点 重点是：电磁炮的原理及线圈炮的制作； 难点是：线圈炮的原理及制作。 5.学习评价设计 评价量规 Ⅰ.知道线圈炮的组成材料 Ⅱ.成功制作并发射线圈炮 Ⅲ.知道电磁炮的原理及分类 优秀：完成ⅠⅡⅢ 良好：完成ⅠⅡ或ⅠⅢ或ⅡⅢ 及格：Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ 6.学习活动设计 教师活动学生活动 活动一：创设情景 教师活动 1 学生活动 1 播放一小段关于《变形金刚2》的视 观看视频频，然后使学生回答：视频中的人类 回答：电磁炮利用什么武器打败了正在破坏金字塔 的霸天虎呢？
电磁炮的原理与技术发展
电磁炮的原理与技术发展 电磁炮是一种无需火药瞬间爆发出冲击能量的一种最新火炮。美国己试验成功。电磁炮的主要工作原理雷同磁悬浮列车的直线平面电机。但在电磁炮里用的是多个大功率聚能偏转线圈将磁弹发送出去。比炮好处是无汚染。优奌是电磁炮能做到连续发射，如同机枪、航炮。每分钟可发N次到数千次。某种意义上耒讲一门电磁炮将大于一个炮兵团以上发送的能量。电磁炮耗能非常可观。 目前，以美国为代表的许多发达国家正在针对电磁炮研究中存在的问题，有计划地开展电磁炮实用性研究和野外试验。具体的研究方向有以下几个。 能源小型化 体积和重量是电磁炮武器化和战术应用的主要障碍之一，而这两者主要由脉冲功率源及功率调节装置的能量密度和功率密度所决定。要减小体积、降低重量，必须实现能源小型化。因此，今后将进一步开发高能量密度和高功率密度材料，以研制小型轻质脉冲功率源。 采用高新技术、提高系统效率 高新技术的发展为电磁炮的研制提供了条件，将超导材料用于电磁炮是新的发展趋势。超导材料的电流密度和储能密度极高，储能效率达60％～90％，将其用于储能线圈、发电机、磁体和开关等，不仅有利于电磁炮小型化、提高射速，而且可减小能量损失、大大提高系统效率。另外，采用多级、多层、多段（节）和分布电源多模块结构的导轨也是一条重要途径。多模块结构可以减小导轨的能量损失，提高系统的能量转换效率至两倍左右。 加紧新材料的研究、提高系统寿命与性能 新型材料的研究主要有：电池用新型电化学材料，电容器用聚合物电介质材料，脉冲发电机储能用石墨-环氧等复合材料，耐高温、高强度、高能量密度电感储能材料；高强度、耐烧蚀、耐腐蚀的导轨、电枢和电极材料，石墨、陶瓷等耐高温、耐烧蚀炮管绝缘材料；大载流、高强度、高频率开关和大功率脉冲固态开关材料。 经过近20年的研究，电磁炮技术在理论上已基本成熟，开始向武器化、实用化发展。电磁炮的穿甲能力已被实验所证实，武器化的电磁炮可以击毁火炮所不能击毁的新型坦克装甲。预计在不远的将来电磁炮将会作为新一代重要的穿甲武器出现在战场上，在未来战争中起到极其重要的作用，并产生深远的影响。 自动化2班0905010213 夏博洋
基于STM32模拟电磁曲射炮系统的设计 王东寅
基于STM32模拟电磁曲射炮系统的设计王东寅 发表时间：2020-03-16T10:56:49.523Z 来源：《电力设备》2019年第20期作者：王东寅刘涛孟青田帅康牛献渝郭烜博[导读] 摘要:系统采用STM32F407作为控制核心，实现了模拟电磁曲射炮（以下简称电磁炮）的能量管理与发射控制，电磁炮可在水平方向及垂直方向调节并自动瞄准目标进行发射。 (中北大学朔州校区山西省朔州市朔城区中北大学朔州校区) 摘要:系统采用STM32F407作为控制核心，实现了模拟电磁曲射炮（以下简称电磁炮）的能量管理与发射控制，电磁炮可在水平方向及垂直方向调节并自动瞄准目标进行发射。硬件电路由单片机最小系统、电源模块、触摸显示模块、摄像头模块、舵机稳压模块、云台、电磁炮构成，通过串行同步数据收发接口进行各模块间的通信。 关键词： STM32F407、电磁炮、摄像头、云台 一、设计方案工作原理 1.预期实现目标定位 制作一个模拟电磁曲射炮装置，能够实现题目中的基本要求，完成发挥部分，使电磁炮能顺利发射炮弹并自动搜寻目标，击中环形靶。 2.系统方案的选择与设计 本装置主要由处理器，显示模块，电磁炮电容模块，舵机模块，摄像头模块组成。下面分别论证这几个模块的选择与设计 (1)处理器选择 方案1：采用51单片机作为主控芯片。传统的51单片机广为应用,具有使用简便，价格便宜等优点，但是其运算能力较低，片上资源少,处理速度较慢，功能相对单一，难以实现较复杂的任务要求。方案2:采用FPGA做主控制器。由FPGA来完成采集和信号处理等底层的核心计算。优点是计算速度快,功能强大;缺点是成本高，制作耗时长,不易控制。 方案3:采用STM32F407单片机做主控芯片。该系列具有动态功耗调整功能，资料丰富，外设功能丰富（ADC、DAC、PWM、内部flash 等），运算速度快，运行可靠，成本控制好。综合比较以上方案，在控制同样较为复杂的FPGA与STM32F407中，我们选择性能更为优良，可满足本系统要求的STM32F407作为系统控制器。 (2)显示系统选择 方案1：LCD液晶屏幕。LCD12864仍然是现在大多数单片机入门学习者的首选，但是因为年代悠久，对控制器占用过高，刷新率慢，色彩单一，无法触摸，LCD液晶屏无法满足需求。方案2：TFT液晶显示屏。TFT液晶显示器可以做到高速度、高亮度、高对比度显示屏幕信息。其使用特性好:低压应用，低驱动电压,固体化使用安全性和可靠性提高;低功耗，它的功耗约为CRT显示器的十分之一。综合以上方案比较，TFT液晶显示器便于操作，显示功能齐全，能够满足本系统的显示要求。因此我们选用方案2的TFT液晶显示屏作为显示系统。 (3)电磁炮电容模块选择 方案：使用4个低电压电容组成电容组。该方案的电容装置可轻松满足本装置要求，且操作简单，可直接用学生电源充电，解决了方案一中的不安全因素，使得整个装置更为安全可控。 (4) 控制部件选择 方案一：步进电机。采用步进电机进行控制，具有控制精度高、带载能力强的特点，但是由于体积庞大不便于对云台控制，对单片机IO占用过多，成本高，并不适合这次的比赛。方案二：舵机。舵机具有控制方法简单，响应速度快，噪音小，成本低而且一个舵机仅仅占用一个IO口，更加重要的是舵机本身就是一个闭环控制系统，适用于云台而且在官方采购清单中。总以上方案比较，我们选择方案二中舵机作为我们的控制系统。 (5)摄像头模块选择 OpenMV摄像头是一款小巧，低功耗，低成本的电路板，采用了STM32H7高性能微控制器。可扩展，支持Python的机器视觉模块，OpenMV搭载MicroPython解释器，允许在嵌入式上使用Python来编程 (Python 3 to be precise). Python使机器视觉算法的编程变得简单得多。同时可以使用OpenMV专用的IDE，它有有一个图像窗口可以直接看到摄像头的图像，有终端可以debug，还有一个包含图像信息的直方图。在本题中OpenMV4可完成引导标识的识别追踪，同时测算其与目标位置的距离，因此，我们选用OpenMV4作为摄像模块。 3.系统结构工作原理 系统总体框图如图所示： 二、理论分析与计算 1.电磁炮参数分析 线圈层数：4圈单层匝数：30圈
探究电磁炮威力大小影响因素(学生研究性报告)
探 究 电 磁 炮 威 力 大 小 影 响 因 素 组员；陈康迪，张权，何莎， 陈嫚娟，罗琳，赵娇娇 指导教师；刘廷平
探究电磁炮（线圈炮）威力大小影响因素 一，提出背景。 我们组的同学们最近对电磁炮产生的极大的兴趣，于是我们自己动手做了一个电磁炮，可威力实在是太小了，经过调整现在已近很不错了。我们在想如何才能使它的威力更大呢？它的威力大小与哪些因素有关呢？对于这些问题我们展开了激烈的探讨与精确的实验。 二．电磁炮（线圈炮）基本原理； 使电容瞬间放电产生极大的电流，电流经过线圈产生超强的磁场，从而将炮弹（铁·钴·镍）吸出去。 能量转换;电能→磁能→动能。 三．作出假设。 1.首先想到的便是电压；电压对射程的影响应该会很大。 2.线圈匝数；毋庸质疑，线圈匝数对电磁炮的射程一定有影响，那影响到底怎样呢？ 3. 炮弹质量；炮弹的质量对射程也有一定影响。 4.炮弹的初始位置这个影响应该很大。 5．当然还有许多其他因素如；摩擦，炮弹材料，炮管材料，炮弹长度，线圈长度等。 四．实验验证。 实验道具；电磁炮，万用表，被子，铁钉，尺子，卷尺 实验装置图； 炮管 线圈 45o 炮弹（铁钉）被子 实验步骤； 1，根据探究的问题，改变相应的条件然后发射炮弹。（被子作用；炮弹落地后使其不会弹跑，便于测量落地点。） 2，测量炮弹飞行距离。 3，填写表格
实验电路图； 电路图说明； 插头直接插国家电网，经过二极管桥接将交流电转变为直流电给电容充电，电压表可看出已充入的电压的大小。然后断开充电开关，打开发射开关，即可发射。 1探究电压对电磁炮威力大小影响程度。 注意事项； ①本实验采用控制变量法，即只改变电压大小其他条件均不变。 ②炮管以45度抛射角射出炮弹 ③测量炮弹射程，即能反映出电磁炮威力大小。 ④线圈匝数约为300匝。 ⑤其他条件；线圈长度4.5cm·线圈匝数300匝·炮弹长度5cm·炮弹质量5g·电 压200v 以下是实验数据 实验次数 1 2 3 4 5 平均值 射程 电压 50V 0.2m 0.15m 0.25m 0.2m 0.2m 0.2m 100V 1.2m 1.1m 1.2m 1.2m 1.0m 1.18m 150V 5.4m 6m 5.4m 5.5m 6.3m 5.72m 200V 9.6m 10.2m 9.8m 10.0m 10.2m 9.96m 220V 12.2m 12.5m 12.0m 12.0m 13.0m 12.34m 实验数据表明，随电压升高，射程明显增大。说明电压大小是提高电磁炮威力的关键因素。理由；由电容电能公式W=1/2CU2和能量守恒定律，电压越高转换的磁能就会越大相应的炮弹所获得的动能也会越大。
2019年全国大学生电子设计竞赛赛题J题_模拟电磁曲射炮
2019年全国大学生电子设计竞赛试题 参赛注意事项 （1）8月7日8:00竞赛正式开始。本科组参赛队只能在【本科组】题目中任选一题；高职高专组参赛队在【高职高专组】题目中任选一题，也可以选择【本科组】题目。（2）参赛队认真填写《登记表》内容，填写好的《登记表》交赛场巡视员暂时保存。（3）参赛者必须是有正式学籍的全日制在校本、专科学生，应出示能够证明参赛者学生身份的有效证件（如学生证）随时备查。 （4）每队严格限制3人，开赛后不得中途更换队员。 （5）竞赛期间，可使用各种图书资料和网络资源，但不得在学校指定竞赛场地外进行设计制作，不得以任何方式与他人交流，包括教师在内的非参赛队员必须迴避，对违纪参赛队取消评审资格。 （6）8月10日20:00竞赛结束，上交设计报告、制作实物及《登记表》，由专人封存。 模拟电磁曲射炮（J题） 【高职高专组】 一、任务 自行设计并制作一模拟电磁曲射炮（以下简称电磁炮），炮管水平方位及垂直仰角方向可调节，用电磁力将弹丸射出，击中目标环形靶（见图3），发射周期不得超过30秒。电磁炮由直流稳压电源供电，电磁炮系统内允许使用容性储能元件。
引 二、要求 电磁炮与环形靶的位置示意如图1及图2所示。电磁炮放置在定标点处，炮管初始水平方向与中轴线夹角为0°、垂直方向仰角为0°。环形靶水平放置在地面，靶心位置在与定标点距离200cm≤d≤300cm，与中心轴线夹角a≤±30°的范围内。 1.基本要求 （1）电磁炮能够将弹丸射出炮口。 （2）环形靶放置在靶心距离定标点200~300cm间，且在中心轴线上的位置，键盘输入距离d值，电磁炮将弹丸发射至该位置，距离偏差的绝 对值不大于50cm。 （3）环形靶放置在中心轴线上，用键盘给电磁炮输入环形靶中心与定标点的距离d，一键启动后，电磁炮自动瞄准射击，按击中环形靶环数计 分；若脱靶则不计分。 2.发挥部分 （1）环形靶位置参见图2，用键盘给电磁炮输入环形靶中心与定标点的距离d及与中心轴线的偏离角度a，一键启动后，电磁炮自动瞄准射击， 按击中环形靶环数计分；若脱靶则不计分。 （2）在指定范围内任给环形靶（有引导标识，参见说明2）的位置，一键启动后，电磁炮自动搜寻目标并炮击环形靶，按击中环形靶环数计分，
1.《电磁炮 》教学设计
4. 学习重点难点 重点是：电磁炮的原理及线圈炮的制作；难点是：线圈炮的原理及制作。 5.学习评价设计 评价量规 Ⅰ.知道线圈炮的组成材料 Ⅱ.成功制作并发射线圈炮 Ⅲ.知道电磁炮的原理及分类 优秀：完成ⅠⅡⅢ 良好：完成ⅠⅡ或ⅠⅢ或ⅡⅢ 及格：Ⅰ或Ⅱ或Ⅲ 6.学习活动设计 教师活动学生活动活动一：创设情景 教师活动1 播放一小段关于《变形金刚2》的视频，然后使学生回答：视频中的人类利用什么武器打败了正在破坏金字塔的霸天虎呢？学生活动1 观看视频 回答：电磁炮
紧接着，再播放一段关于“中国电磁 炮上舰试验成功”的消息，使学生初 步了解我国在电磁炮方面取得的成 果。 活动意图说明： 利用视频引入新课，可激发学生的学习兴趣，使他们迅速进入课堂。让学生了解我国电磁炮技术已处于世界领先水平的地位，激发学生的民族自豪感和爱国情怀。 活动二：新课讲解 教师活动2 利用PPT展示电磁炮的实物图，并使 学生思考：电磁炮强大的动力来源是 什么？ 一、电磁炮的原理 验证学生的猜想：铜棒静止在平行导 轨上，在电或磁的作用下能否使铜棒 运动起来？播放实验视频，使学生观 察并描述实验现象。 学生活动2 回答：与电或磁有关 观看演示实验，回答问题： （1）铜棒没有动；
实验1 ：将磁铁放置在铜棒附近， 观察铜棒是否运动； 实验2：将平行导轨、开关、电源 利用导线连接起来，闭合开关，观察 铜棒是否运动。 引导学生思考：如何才能使铜棒运动 起来呢？ 现场演示“通电导体在磁场中受力” 的实验，请学生观察并描述实验现 象。 播放视频，让学生观看以下两组实 验：（1）当条形磁铁慢慢靠近小磁 针时，观察小磁针的运动情况； （2）将小磁针放置在一段导线附 近，闭合开关，观察小磁针的运动情 况。 二、电磁炮的类型 展示电磁轨道炮的工作原理图，并与 “通电导体在磁场中受力”的原理图 进行对比，强调从原理到现实的技术 变革。 （2）铜棒没有动 猜想：同时有电和磁时，铜棒才会动起来。 观看实验，发现铜棒由静到动；在学案上填 写电磁炮的工作原理 描述实验现象： （1）条形磁铁靠近小磁针时，小磁针开始旋 转； （2）闭合开关，小磁针开始旋转 回答学案2.1的问题 了解电磁轨道炮的工作原理
中国电磁炮发展历程.
中国电磁炮发展历程 经过17年的研究和实验，中国的新概念武器“超高速动能电炮”的研制已经到了最后阶段，即将问世，2007进入局部试用阶段。据透露，现在世界一些主要的国家如美、俄等，都在研究这种新概念武器，中国虽起步稍晚，但有长足的进展，电磁发射技术并不比先进国家落后，更有可能首先拥有这种超高速动能武器。 电炮分为“电磁炮”和“电热炮”两类。电磁炮是利用电磁力推进弹头到每秒50公里的超高速状态，常规武器望尘莫及，具有战略性武器的功能，分轨道炮、线圈炮和重接炮三种形式。电热炮是利用电热能量来推动弹头，最高射速每秒约3公里左右(传统火炮每秒2公里)，可作为战术武器使用，分直热式和间热式两种形式。 我国的电磁炮的理论论证在上世纪80年代中期就基本完成，从那时起就开始进行实用化的研究，经过近20年的努力，已经结出丰硕的成果，2007年进部分装备部队进行量产前的定型试用。 一种电磁炮是口径20MM左右的车载反坦克电磁炮（也可能实现机载），该炮的核心设备包括**MW级的高脉冲发电机、超导线圈和高速装弹机，可以把超过120g的实心穿甲弹加速到3.5km/s以上,射速在10发/分到15发/分之间(射速和弹头初速要求有关)。实验表明，弹头虽小，但是由于初速高，完全击穿现役所有主战坦克装甲，效果就和用AK47扫射本田轿车一样。 这使人们不禁联想到在伊拉克战争中一辆M1A2侧甲上的神秘弹孔，该孔的直径和一发12.7MM弹丸类似。虽然这肯定不是中国电磁炮的杰作，但是我们可以猜想，其他国家的类似装备已经进入使用阶段的研究。
另有资料表明，我国高脉冲发电机的研究，已经为激光武器的实用提供了保证。与上述反坦克电磁炮采用相同发电机的高功率战术激光器已经达到了车载的水平，可以有效攻击近距离的空中飞行目标。 另外一种更具战略价值的电磁炮，口径在250MM-280MM之间，核心设备高脉冲发电机达到了**MW的水平，超大孔径超导磁体的储能达到了**兆焦耳以上，可以把超过150kg的弹丸加速到**km/s以上，射程超过300公里。 该炮在研制过程中，遇到了许多技术难题，在解决电磁发射的实现及可靠性方面的问题后，一个重大的课题就是研制与之配套的弹丸，需要解决的问题就是消除强电磁场和高温（弹丸高速运动时产生）对弹丸内部设备的影响。最后研制出了特殊的高分子材料解决了这一问题，由这种材料制作的外壳可以保护弹丸内部。同时，弹丸装药的配方也进行了改进。 超高速弹丸的弹道特性我们也已经掌握，弹丸在发射后接近目标区时，屏蔽外壳脱落，打开尾翼以实现减速和姿态控制，进入滑翔状态，此时可以利用卫星定位信息进行精确打击。显然，在这时我们遇到了另外的瓶颈---卫星导航，这只有等“伽利略”或“北斗2”了解决了。 毫无疑问，在本世纪的头十年以后，战争的模式将发生根本的变化。那时，美国DDX上的155MM超级大炮将实现200公里以上的射程，而我们的“超级大炮”也没有落在后面。
2020年中考物理第一轮复习《电磁转换》
第十六章电磁转换 【知识点梳理】 （一）、磁体与磁极 1、磁性：能够吸引等物质的性质。 2、磁体：具有的物质叫磁体。通常按磁性的来源可将磁体分为和磁体，按形状可将磁体分为，和等。 3、磁极：磁体上磁性分布，磁性最强的部分叫；由于自由转动的小磁针静止时总是一端指，一端指，所以把指极叫南的一极称为极，指北的一极叫极。（磁体上两极磁性最强，中间磁性最弱，几乎没有磁性） 4、磁极间的作用规律：，。 4、磁化：使的过程叫磁化。（使物体磁化可用与磁体摩擦或接触的方式，但撞击或火烧会使有磁性的物体失去磁性，称为去磁） 5、磁场：（1）叫磁场；（磁场看不见摸不着，但是客观存在的特殊物质）（2）磁场的方向的：小磁针在磁场中静止时极所指的方向为该处磁场方向。
（3）地磁场：地球相当于一个庞大的，我们把这个磁体产生的磁场叫地磁场。地磁场的南极在地理的极附近，地磁场的北极在地理极附近；地磁两极和地理两极（重合/不重合），这一现象是由我国的宋代学者最先发现的。 6、磁感线：磁感线是人们为了方便研究磁场而引入的曲线，是一个物理模型，实际上并不存在。在磁体外部磁感线的方向从极出来回到极。（磁感线上任意一点的切线方向代表该点的磁场方向） （二）、电流的磁场 1、奥斯特实验证明通，磁场的方向与有关，这种现象叫做电流的磁效应。（电功率大表示电流做功快，电功率大电流做功不一定多，还要看时间） 2、通电螺线管的磁场：（1）通电螺线管外部磁场和 磁场一样；（通电螺线管两端相当于磁体两极）（2）磁极的性质与有关；（3）磁极的方向可用安培定则来判断：用手握住螺线管，让四指指向螺线管中，则大拇指所指的那端就是螺线管的极。 3、电磁铁：（1）带有铁芯的通电螺线管构成了电磁铁；（2） 电磁铁的优点：a.电磁铁磁性的有无，可以由来控制（电磁起重机、电铃及电磁继电器都是根据这一特点
电磁炮相关知识
电磁炮 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．与传统的大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，其作用的时间要长得多，可大大提高弹丸的速度和射程．因而引起了世界各国军事家们的关注．自80年代初期以来，电磁炮在未来武器的发展计划中，已成为越来越重要的部分． 一、电磁炮的结构和原理 电磁炮听起来很神秘，其实它的结构和原理很简单．电磁炮是利用电磁力代替火药曝炸力来加速弹丸的电磁发射系统，它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成．目前，国外所研制的电磁炮，根据结构和原理的不同，可分为以下几种类型： （一）线圈炮：线圈炮又称交流同轴线圈炮．它是电磁炮的最早形式，由加速线圈和弹丸线圈构成．根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的．加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流．感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用，产生洛仑兹力，使弹丸加速运动并发射出去． （二）轨道炮：轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去．它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸．当两轨接人电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，这就是轨道炮的发射原理． （三）电热炮：电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮，其结构也有多种形式．最简单的一种是采用一般的炮管，管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极，燃烧器安装在炮后膛的末端．当等离子体燃烧器两极间加上高压时，会产生一道电弧，使放在两极间的等离子体生成材料（如聚乙烯）蒸发．蒸发后的材料变成过热的高压等离子体，从而使弹丸加速． （四）重接炮：重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置，没有炮管，但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度．其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置，之间有间隙．长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用，穿过间隙在其中加速前进．重接炮是电磁炮的最新发展形式． 二、电磁炮的特点及用途 电磁泡与常规火炮相比，有以下特点： 电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性．电磁炮可根据目标的性质和距离，调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程． 电磁炮没有圆形炮管，弹丸体积小，重量轻，使其在飞行时的空气阻力很小，因而电磁炮的发射稳定性好，初速度高，射程远．由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制，弹头又装有激光制导或其他制导装置，所以具有很高的射击精度． 从发射能量的成本来看，常规火炮的发射药产生每兆焦耳能量需10美元，而电磁炮只需0.1美元．而且电磁炮还可以省去火炮的药筒和发射装置，故而重量轻、体积小、结构简单、运输以及后勤保障等方面更为安全可靠和方便． 电磁炮作为发展中的高技术兵器，其军事用途十分广泛． （一）用于天基反导系统：电磁炮由于初速度极高，可用于摧毁空间的低轨道卫星和导弹，还可以拦截由舰只和装甲发射的导弹．因此，在美国的“星球大战”计划中，电磁轨道炮成为一项主要研究的任务．（二）用于防空系统：美军认为可用电磁炮代替高射武器和防空导弹遂行防空任务．美国正在研制长7.5米、发射速度为500发／分、射程达几十千米的电磁炮，准备替代舰上的“火神——方阵防空系统”．用它不仅能打击临空的各种飞机，还能在远距离拦截空对舰导弹．英国也正在积极研制用于装甲车的防空电磁炮． （三）用于反装甲武器：美国的打靶试验证明，电磁炮是对付坦克装甲的有效手段．发射质量为50克、速度为3km/s的炮弹，可穿透25.4mm厚的装甲．有关资料还报道，用一种电磁炮做试验，完全可以穿透模拟
电磁炮原理
1.炮筒上绕上线圈，炮筒内装上铁芯。线圈得电后，使铁芯迅速上移，推动弹丸（或者弹壳本身就是导磁材料，则不需另外的铁芯）射出炮筒。 2. 一、电磁炮的结构和原理 电磁炮听起来很神秘，其实它的结构和原理很简单．电磁炮是利用电磁力代替火药曝炸力来加速弹丸的电磁发射系统，它主要由电源、高速开关、加速装置和炮弹四部分组成．目前，国外所研制的电磁炮，根据结构和原理的不同，可分为以下几种类型： （一）线圈炮：线圈炮又称交流同轴线圈炮．它是电磁炮的最早形式，由加速线圈和弹丸线圈构成．根据通电线圈之间磁场的相互作用原理而工作的．加速线圈固定在炮管中，当它通入交变电流时，产生的交变磁场就会在弹丸线圈中产生感应电流．感应电流的磁场与加速线圈电流的磁场互相作用，产生洛仑兹力，使弹丸加速运动并发射出去． （二）轨道炮：轨道炮是利用轨道电流间相互作用的安培力把弹丸发射出去．它由两条平行的长直导轨组成，导轨间放置一质量较小的滑块作为弹丸．当两轨接人电源时，强大的电流从一导轨流入，经滑块从另一导轨流回时，在两导轨平面间产生强磁场，通电流的滑块在安培力的作用下，弹丸会以很大的速度射出，这就是轨道炮的发射原理． （三）电热炮：电热炮的原理完全不同于上述两种电磁炮，其结构也有多种形式．最简单的一种是采用一般的炮管，管内设置有接到等离子体燃烧器上的电极，燃烧器安装在炮后膛的末端．当等离子体燃烧器两极间加上高压时，会产生一道电弧，使放在两极间的等离子体生成材料（如聚乙烯）蒸发．蒸发后的材料变成过热的高压等离子体，从而使弹丸加速． （四）重接炮：重接炮是一种多级加速的无接触电磁发射装置，没有炮管，但要求弹丸在进入重接炮之前应有一定的初速度．其结构和工作原理是利用两个矩形线圈上下分置，之间有间隙．长方形的“炮弹”在两个矩形线圈产生的磁场中受到强磁场力的作用，穿过间隙在其中加速前进．重接炮是电磁炮的最新发展形式． 二、电磁炮的特点及用途 电磁泡与常规火炮相比，有以下特点： 电磁炮利用电磁力所作的功作为发射能量，不会产生强大的冲击波和弥漫的烟雾，因而具有良好的隐蔽性．电磁炮可根据目标的性质和距离，调节、选择适当的能量来调整弹丸的射程． 电磁炮没有圆形炮管，弹丸体积小，重量轻，使其在飞行时的空气阻力很小，因而电磁炮的发射稳定性好，初速度高，射程远．由于电磁炮的发射过程全部由计算机控制，弹头又装有
炮姐!壮哉我的超电磁炮!【炮姐细致简介】
炮姐！壮哉我的超电磁炮！【炮姐细致简介】 御坂美琴 动漫作品《魔法禁书目录》中主要人物、外传《科学超电磁炮》中主人公。学园都市中仅有的七名超才干者中排名第三位，学园都市最强“电击使”，代号“超电磁炮”。贵族女校常盘台中学二年级生，有“常盘台的王牌”和“最强无敌的电击公主”之称。性格好胜、正义感强，有着男孩子般的爽朗性格，但是却没有耐烦，十分不坦率。 身份设定 学园都市名门贵族女校常盘台中学二年级生，天真生动、爱唠叨的14岁少女。有着一头及肩的茶色发丝、同样是茶色的瞳孔、绝不服输的眼神、不需求化装也很美丽的面孔。由于外形秀丽加上成果优秀，因而成为校学生的偶像。素常都是衣着常盘台的制服，而裙底的安全裤则是美琴生动的意味，但是作为常盘台的大小姐这却着实是个“令人遗憾的衣着”。慌的时分说话会像只猫，句尾会有“~喵”。 学园都市中仅有七名的超才干者（Level 5）中排名第三位，学园都市最强“电击使”，能够随意支配十亿伏特高压电流、电磁波和磁力。招牌特技是以3倍音速射出游戏币构成的“超电磁炮”，通称“（常盘台的）超电磁炮”，有“常盘台的王牌”、“最强无敌的电击公主”之称。也是都市传说“风力发电的推进器回转时可发作异变”的正体。 在动画中美琴的拳击力度抵达325kg。 性格属性 传言中“独一（人格）正常的等级5超才干者”。平常总是豪迈不羁的容貌，有着男孩子般的爽朗性格，很没有耐烦。同时又十分不坦率，有着容易害臊的另一面。表面固然看不出来，美琴跟上条当麻一样具有好管闲事的省事体质。 具有高度的自尊。个性好胜且不服输，关于自己的才干抱持绝对的自信。仅仅由于“我不允许有人比我还要强”这种理由，经常向能够轻松消弭其才干的上条当麻发起应战。有着独断专行的性格，喜欢一个人单独处置问题，不愿将他人卷入其中。 不属于常盘台的任何派阀，对任何人都以厚此薄彼的态度看待。在大家眼中是性格温柔、平易近人、没有大小姐气度的好人。在大小姐遍地的常盘台中学乃至整个学舍之园中有着极大人气，有着被学妹们所敬慕、令学姐们刮目相看的大小姐形象。 实践上，美琴有着一旦启齿说话就二十分钟也停不下来的嘴巴，一不快乐就会狂放电的个性。经常会做出普通千金小姐不会有的举措，有时的行为更是相当粗鲁。明明是个会做出些破天荒事情的人，却都由于传言和媒体把美琴的形象美化过头了。随着御坂美琴的知名度的上升，美琴的不雅举止的目睹情报也一个接着一个，因而面对大霸星祭运营委员会对其担任大霸星祭的选手宣誓工作的约请也因而被校方解雇了。 日常生活日常 喜欢油腻的食物，逃避那些油腻不堪脂肪堆积的食物。在母亲御坂美铃酒后的丑态被上条当麻目睹后，上条曾暗暗发誓决不能让美琴喝酒精类饮料。 胸围相当凄惨。原本对胸围不太在意，但是由于某个少年的缘故对贫乳在意起来。完整不把减肥当一回事，却还能坚持圆满的身体，被白井黑子狐疑“有什么应用体电流充沛熄灭脂肪的独门秘技”。 为了活动便当，经常在常盘台的制服裙下衣着安全裤。由于贫乳，穿的是稚气的衣而不是胸罩。固然心底里不喜欢，但是素常里还会选择显露度比较低的泳衣。不喜欢过热浴池。 常盘台中学基本遏止学生化装，但是美琴还是会采取“旁人简直看不出来的淡妆”这种战略，每天用护唇膏擦嘴唇（这种化装手法被称作“淑女之礼”）。会把诸如香水之类许多违背校规的东西都藏在布偶“杀人熊”中。 常盘台中学倡导学生搭乘校园巴士上下学，但是美琴向来不坐校园巴士，所以也不会在意末班车时间。