電磁炮和電磁彈射器原理

2021-02-08 管窺物理

電磁炮和電磁彈射器的原理是一樣的，而且同樣的簡單。下面僅介紹電磁炮和電磁彈射器的一種常見類型—軌道式電磁炮和電磁彈射器。

軌道式電磁炮由兩條發射軌道和一個導電的拋射物組成，強大的電流由一條軌道流入，經拋射物後再由另一根軌道流回，如圖6.13所示。圖6.14是軌道式電磁炮的模型化原理圖。


據直線電流的安培定則，圖6.14 中下方軌道的電流在拋射物處產生的磁場垂直紙面向外，上方軌道的電流在拋射物處產生的磁場同樣垂直紙面向外，如圖中符號⊙所示，可見拋射物中部磁場被成倍地加強。當電流流經拋射物時，拋射物因載有電流而受到向右的安培力F，從而使拋射物沿軌道向右拋射出去。顯然，電流I 越大，磁感應強度B越大，拋射物所受安培力F越大，拋射物的拋射初速率也就越大。

電磁炮的優點是：1. 發射拋射物的初速度大，所以電磁炮的射程遠、命中率高，是打擊坦克、飛機等活動目標的理想武器；2.相對傳統方式，電磁炮的發射成本低，並易於連續發射；3.由於電磁炮發射時不使用火藥，因此沒有巨大的聲響，而且使用安全；4.可以發射質量較大的物體。有人預計，電磁炮將成為21世紀的主力大炮，不少國家都熱衷於此，並積極進行研究和試驗。

可以想像，把圖6.13 所示電磁炮的體積和驅動電流均大大加強，則可以用拋射體牽引飛機從航空母艦上起飛，這就是航空母艦上幫助艦載機起飛的電磁彈射器，它比上一代的蒸汽彈射器更為優越。目前美國正在建造的新一代「福特級」航空母艦就使用電磁彈射器，我國也對此做了卓有成效的研究。


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