家庭小实验丨科学小制造——电磁大炮

文摘   2024-10-12 19:44   四川  







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安培力来对金属炮弹进行加速,使其达到打击目标所需的动能,与传统用火药推动的大炮相比,电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。




实验材料



铜线圈、储能电容器、电池、电压显示表


实验过程


1.将金属块放进铜线圈做成的炮筒里
       2.按下黄色的放电按钮,电流会从电池流向储能电容

3.观察电压表,电压数值越大,释放的能量越大

4.按下红色的发射按钮,释放储能电容里的电流,电流流向铜线圈炮筒

5.瞬间产生的安培力会作用于金属块,金属块会像炮弹一样发射出去







观察实验中产生的神奇效果

实验中,没有火药爆炸,没有巨大的声音,金属块在静止的状态下,以极快的速度发射出去。



实验原理


铜线圈通电后产生电磁力的原因:当电流通过导体(铜线圈)时,会在导体周围产生一个磁场,这个磁场被称为电磁场。电流在铜线圈中流动时,与电磁场产生相互作用的斥力,对炮弹形成了推力,这种力叫做安培力。



延伸阅读




01
安培力方向的判断

安培力的方向可以根据左手定则判断出来,左手定则:即伸开左手,使拇指与其余四个手指垂直,并且都与手掌在同一个平面内;让磁感线从掌心进入,并使四指指向电流的方向,这时拇指所指的方向就是通电导体在磁场中所受安培力的方向。




02
电磁炮的军事用途

(一)用于防空系统

由于电磁炮初速度高,射速也高。有美军军事专家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。

(二)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,是非常优良的反装甲武器。

(三)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。

(四)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,成为反坦克利器。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。

(五)用于装备炮兵部队

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。

(六)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。







注意事项:小朋友请在大人陪同下进行实验,切勿将眼睛对着筒线圈炮筒!


END





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