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电磁炮实验报告(共10篇).doc 47页

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《电磁炮实验报告(共10篇).doc》
电磁炮实验报告(共10篇) 大学物理演示实验报告 大学物理演示实验报告 院系名称: 电气工程学院 专业班级: 测控1001 姓 名:王杰 学 号:201048770114 人造火焰 一、实验原理 仪器下部是由半透明的材料制成的炭火造型,由于不同厚度的炭火造型各位置透光不同,在其下部的灯光照明下,较薄的地方显得火红,较厚的地方显得暗淡。火苗的形成:为了使火苗从炭火堆中窜出,在炭火模型的后面放置一面反射镜,上面刻有火苗状的透光镜,炭火模型与其镜中的像形成对称结构,中间形成一条透光缝,在缝的下部形成一根横轴,轴的四周镶满不同反射方向的小反光片,光源的光照射到反光片上,光源的光照到反光片上,随着轴的转动,光被随机的反射出来,让我们看到了火苗的存在。 二、演示方法 1、接通电源,观察视窗内似有熊熊烈火燃烧。 2、打开加热开关,还会有热风吹出,就像一座逼真的火炉。 电磁炮 一、 电磁炮的结构原理 电磁炮是利用电磁力代替火药爆炸力来加速弹丸的电磁发射系统,它主要有电源、高速开关、加速装置和炮弹组成。 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,产生的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。 二、 使用方法 将炮弹放入炮管中距尾部25cm左右,摁下启动按钮即可发射炮弹。 三、 注意事项 1、不要长时间频繁通电,防止线圈发热过度,影响使用寿命。不用时请将总电源插 头拔掉,切断电源。 2、由于三相交流电有相序之分,若所接相序与本仪器所要求相序不同,则炮弹会弹 出相反的方向。所以,发射时请勿站在炮筒尾部,此时将相序调换即可。 一、 避雷针工作原理 带电导体的外表面是等势面,曲率半径小的地方电荷密度大。由于导体尖 端的曲率半径极小,因而电荷密度极大,而导体表面外侧邻域内的电场与导体的电荷密度成正比,所以尖端邻域内有极强的电场,当电场强到使空气击穿时,就产生了尖端放电,导体上的电荷就不会再更多的积累,而是导体上的电荷会不断的流失,若在建筑物上安装这种尖端装置,则在雷雨季节就不会在建筑物上积累过多的电荷而遭雷击,装在建筑物顶上防止雷击的导体就是避雷针。 二、 操作步骤 1、将绝缘支架上的两个金属圆板与静电高压电源输出端的两极相连,在下 板上放置一个上部呈球状的铜块调节板距,使球顶距上板1cm左右。 2、开启高压电源,当极板间电压超过10千伏时,铜球与上板间形成火花放电。 3、放电后,极板间电压消失,复又被加高电压。上述过程重复出现,在球 与上板之间形成断续火花放电,可听见噼啪声,并看到跳跃的火花。 4、用带绝缘柄的电工嵌将一个顶端呈圆锥状的铜块放在园板上。上述火花 放电现象立即停止。但可听到丝丝的电晕放电声。避雷针就是利用尖端放电来避免强烈火花放电的原理制成的。 一、 实验原理 V字形轨道放在水平面上,其表面向上倾斜,且开口打的在上方。双椎 体在V字形轨道的低端处时,其重心比在V字形轨道的高端高,这是由V字形轨道的结构特点决定的。由于在重力场中,物体总是会使自己的重心降低来维持稳定的规律,故实验时可看到椎体由静止沿斜面向上运动的画面。说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势,同时说明物体动能和势能的相互转换。 二、 操作步骤 把双椎体放在V字形轨道的低端,然后松手,椎体沿着轨道向上运动。 到达最高点时停止。可重复做几次观察实验现象。 三、 注意事项 不要将椎体搬离轨道;实验时不要使轨道移动,以防止椎体在实验时滚 落轨道。 篇二:物理实验报告,锥体上滚,电磁炮 一:锥体上滚 实验目的 1.通过观察与思考双锥体沿斜面轨道上滚的现象,使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心,趋于稳定的运动规律。 2.说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势,同时说明物体势能和动能的相互转换。 实验现象: 1.将双锥体置于导轨的高端,双锥体并不下滚; 2.将双锥体置于导轨的低端,松手后双锥体向高端滚去 实验原理:能量最低原理指出:物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。本实验中在低端的两根导轨间距小,锥体停在此处重心被抬高了;相反,在高端两根导轨较为分开,锥体在此处下陷,重心实际上降低了。实验现象仍然符合能量最低原理。 二:电磁炮 实验现象:将小圆柱放入填弹口,按下开关,小圆柱就会以很高的速度射出,砸在墙壁上并发出“啪”的声音以反映速度。 实验原理:电磁轨道炮由两条连接着大电流源的固定平行导轨和一个沿导轨轴线方向可滑动的电枢组成。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。而电流的脉冲宽度在毫秒数量级。 篇三:仿真实验报告-演示实验 近代大学物理实验报告 演示实验 实验一:电磁炮 实验目的:了解电磁炮原理及其相关应用。 实验原理: 电磁炮是利用电磁力(洛伦磁力代替火药力)眼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。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做切割磁感线的运动,导线上也会产生电流。这就是法拉第电磁感应定律。也就是电磁 炮的工作原理。 一 个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。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相互作用,产生洛伦磁力,使弹丸加速运动并发射出去。 应用:由于可以获得较大速度,目前在军事领域应用广泛。 实验二:超导磁悬浮列 实验目的:利用超导体对永磁体的排斥作用演示磁悬浮列车 实验原理:超导是超导电性的简称,它是指金属在极低温度下温度变为零的性质。将液氮放入小车内,由于液氮温度极低,当液氮挥发到一定程度时,小车成为超导体。当将一个永磁体移近超导体表面时,因为磁力线不能进入超导体内,所以在超导体表面形成很大的磁通密度梯度,感应出高 临界电流,从而对永磁体产生排斥。排斥力随相对距离的减小而逐渐增大,它可以克服超导体的重力,使其悬浮在永磁体上方的一定高度上。 应用:目前利用这一性质制造的磁悬浮列车应用广泛。由于列车不与轨道接触,在运行时产生阻力小,使列车可以达到较高运行速度。 实验三:鱼洗 实验目的:通过实验观察受迫震动,了解受迫震动产生的原理。 实验原理:古代盥洗用具,金属制。形似现在的脸盆。盆底装饰有鱼纹的,称“鱼洗”。鱼洗奇妙的地方是,当盆内注入一定量清水,用潮湿双手来回摩擦铜耳时,可观察到伴随着鱼洗发出的嗡鸣声中有如喷泉般的水珠从四条鱼嘴中喷射而出,水柱高达几十厘米。用手缓慢有节奏地摩擦盆边两 耳,盆会象受击撞一样振动起来,盆内水波荡漾。摩擦得法,可喷出水柱。当两手搓双耳时,产生两个振源,振波在水中传播,互相干涉,使能量叠加起来,所以这些能量较大的水点,会跳出水面。这是符合物理学的共振 原理的。鱼洗的制作,无疑涉及到固体振动在液体中传播和干扰的问题。 从振动与波的角度来分析是由于双手来回摩擦铜耳时,形成铜盆的 自激振荡,这种振动在水面上传播,并与盆壁反射回来的反射波叠加形成二维驻波。 理论分析和实验都表明这种二维驻波的波形与盆底大小、盆口的喇 叭形状等边界条件有关。 实验四:飞机升力演示 实验目的:通过乒乓球演示飞机升力,了解飞机产生升力的原理 实验原理: 空气属于流体,在流速大的地方压强小,流速小的地方压强大。飞机机翼上面流速大,压强小于下面的压强,产生向上的力, 这个力就是升力。 从空气流过机翼的流线谱可以看出:相对气流流过机翼时,分成上下两股,分别沿机翼上、下表面流过,而在机翼的后缘重新汇合向后流去。因机翼表面突起的影响,上表面流线密集,流管细,其气流流速快、压力小;而下表面流线较稀疏,流管粗, 其气流流速慢,压力较大。因此,产生了上下压力差。这个压力差就是空气动力(R), 它垂直流速方向的分力就是升力(Y)。升力维持飞机在空中飞行。螺旋桨提供一个速度,是飞机向前运动,驾驶员控制方向盘,也就是机翼和机尾,使产生合适升力。 篇四:电磁炮演示仪研究报告 编码: 山东省第五届大学生物理科技创新大赛 作品申报书 作品名称: 学校全称: 申报者姓名: 指导教师: 类别: □实验方法研究(A类) □自制实验教学仪器(B类) □物理量智能化测量技术(C类) □实验模拟与仿真(D类) □实物类(E类) 山东省第五届大学生物理科技创新大赛组委会制 2013年4月 说明 1.申报者应在认真阅读此说明各项内容后按要求如实填写。 2.编码由大赛组委会统一填写。 3.作品的研究报告必须用中文撰写,并附于申报书后,一般不应 少于2000字。 4.作品申报书必须按规定时间由各校统一将电子稿件发到大赛组委会E-MAIL邮箱,或者直接送到大赛组委会。 5.竞赛组委会地址:淄博市张周路12号 山东理工大学理学院学院 联系电话: 0531-2786757 联系人:付圣贵 Email地址:[email protected]/* */ (由申报者本人填写) 篇五:大学物理演示实验报告 大学物理演示实验观后感 电子信息工程 专业 学生 柳 咏 学号 1204451148 今天上午我们很高兴的到理学院参观了大学物理演示实验室,尽管天气很冷,但是我们的热情很高,毕竟这对我们来说是一个全新的领域,是我们之前从未接触过的东西。在老师的带领下,我们参观并亲自操作了一些实验。在这次的演示实验课中,我见到了一些很新奇的仪器和实验,一个个奇妙的实验吸引了我们的注意力,通过奇妙的物理现象感受了伟大的自然科学的奥妙。给我印象深刻地有以下几个实验。 一. 锥体上滚 在演示实验室,老师首先给我们演示的是锥体上滚实验。其实验原理是:能量最低原理指出:物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。本实验中在低端的两根导轨间距小,锥体停在此处重心被抬高了;相反,在高端两根导轨较为分开,锥体在此处下陷,重心实际上降低了。实验现象仍然符合能量最低原理,其核心在于刚体在重力场中的平衡问题,而自由运动的物体在重力的作用下总是平衡在重力势能极小的位置。 通过这个实验,我们知道了有时候现象和本质完全相反。 二.电磁炮 接着我们又做了电磁炮的实验。电磁炮是利用电磁力代替火药爆炸力来加速弹丸的电磁发射系统,它主要有电源、高速开关、加速装置和炮弹组成。 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,产生的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。 我们将炮弹放入炮管中距尾部25cm左右,按下启动按钮发射了炮弹。虽然炮弹的射程很小,但我们都觉得很奇妙,做的很开心。 三.会飞的碗 会飞的碗是用来展示流体力学和空气动力学中的有关伯努利定理的知识。碗之所以会悬浮在空中,是由于伯努利定理造成的,因为在质量均匀的气流中,其流动速度越大,压力就越小;而其流动的速度越小,其压力越大。气流冲击着碗,不让它落下。碗若跳出气流,周围的空气就会把它推回到气流里,因为周围的空气速度小,压力大,而气流里的空气速度大,压力小,压力差使碗可以稳定的悬浮于空中。 我们对这个都很干兴趣,觉得十分有趣,所以我们都做了这个实验。 四.辉光球 随后我们看到的一个球形仪器称为辉光球。辉光球又称为电离子魔幻球。它的外观为直径约15cm的高强度玻璃球壳,球内充有稀薄的惰性气体(如氩气等),玻璃球中央有一个黑色球状电极。球的底部有一块震荡电路板,通过电源变换器,将12V低压直流电转变为高压高频电压加在电极上。 通电后,震荡电路产生高频电压电场,由于球内稀薄气体受到高频电场的电离作用而光芒四射,产生神秘色彩。由于电极上电压很高,故所发生的光是一些辐射状的辉光,绚丽多彩,光芒四射,在黑暗中非常好看。 五.激光琴 激光琴是演示光电效应的装置。它是一种没有琴弦的琴,代替琴弦的是激光束,对应着光敏电阻,手指“轻弹”光束。当用手指遮住光束时,遮断光路,改变了光敏电阻的电阻值,产生跳变的电压信号。这个电压信号就触发相应的电路开始工作,从而产生一个具有固定频率的电信号。电信号经过电子合成器处理放大后,由扬声器发出相应音符的声音,就像弹奏不同琴键发出的不同音符的声音一样,十分有趣,引人入胜。 虽然我们都不懂音乐,但这并不妨碍我们演示实验的热情。我们把手伸到激光束下,遮住光束,然后快速的移动着手指,“悦耳动听”的琴声便萦绕在演示实验室中,我们玩的乐此不疲。 六.静电跳球 静电跳球是通过小球在静电场的作用下上下跳动,演示同性电荷相斥、异性电荷相吸的原理。带电荷量为q的小金属球在电场强度为E的电场中受到电场力 为F=qE,若电场力的方向是竖直向上,在Fmg时,电场力可以克服重力做功使它向上运动。在实验室的装置是在水平方向设置两个相互平行有一定间距d的导体平板。在两板之间放入一些用锡箔团成的小球,它们既轻且有导电,把两板与静电起电机的正负极相连,使两极板分别带正、负电荷,这时小球也带有与上下极板同性的电荷。同性电荷相斥、异性电荷相吸,小金属球在电场力的作用下在容器内做周而复始的上下运动。 在这短短的一次物理演示实验中,我学到了许多在平时学习中学习不到的东西,收获很大。老师演示的一个个物理实验,奇妙的现象让我们感受到伟大的自然科学的奥妙,可以说这次的演示实验让我对物理学的认识有了进一步的提高。以前我们普遍认为大学物理抽象难懂、深奥复杂、枯燥乏味。物理演示实验能够将抽象、深奥的物理知识转变为具体、简单的趣味内容, 使模糊、枯燥、复杂难懂的内容变得清晰、生动、津津有味。另外, 物理演示实验能把我们在生产、生活中看到的和听到的现象, 通??实验手段再现出来。实物演示真实、直观, 能给人身临其境之感,极大地调动学习的积极性, 主动性以及激发创造的潜能。 老师让负责操作的同学明确注意事项后,亲自动手操作,使我们具有获得成功的自豪感, 并培养了我们的自信心和学习兴趣。 虽然说演示实验的过程是简单的,但它的意义绝非如此。我们学习的知识重在应用,对大学生来说,演示实验不仅开动了我们思考的马达,也让我们更好地把物理知识运用到了实际现象的分析中去,使我们不但对大自然产生了以前没有的敬畏和尊重,也有了对大自然探究的好奇心,我想这是一个人做学问最最重要的一点。因此我想在我们平时的学习中,要带着一种崇敬的心情和责任感,认认真真地学习,踏踏实实地学习,只有这样,我们才能真正学会一门课,学好一门课。此外,我觉得我们不能将眼光仅仅定位在事物的表面,不能被眼镜所欺骗,要认真的分析,理解,找出事物背后的真理;不仅在物理,生活中更应如此,只有这样我们才能成为一个完美的人,我想这也是为什么大纲上要安排这样一个演示实验的目的所在。 2013年12月13日 篇六:演示实验 姓名:程永朋 学号:201048410104 专业:应用物理 班级:1001班 物理演示实验报告 旋光色散 实验目的: 观察演示旋光色散现象 实验原理: 当偏振光通过某些物质(如石英、氯酸钠等晶体或食糖水溶液、松节油等),光矢量的振动面将以传播方向为轴发生转动,这一现象称为旋光现象。如下图所示。 本实验利用糖溶液的旋光性演示旋光现象及影响旋光效应的因素。糖溶液放在两个偏振片中间,一个偏振片用于起偏,另一个偏振片用于检偏。单色偏振光通过液态旋光物质时,振动面转过的角度即旋光度ΔΦ与旋光物质的性质、偏振光在旋光物质中经过的距离L、溶液浓度C有关,其关系为 ΔΦ=αCL 比例系数α称溶液的旋光率,它是与入射光波长有关的常数。旋光度大致与入射偏振光波长的平方成反比,这种旋光度随波长而变化的现象称为旋光色散。本实验既 可以演示白色偏振光的旋光色散现象,形成螺旋彩虹,也可以半定量地测量不同波长的光对偏振面旋转角度的影响。 实验仪器: 实验操作: 1、配置溶液:大约用300克蔗糖,玻璃管内的溶液大约占整个容器的2/3至1/2之间为妥,将溶液摇匀。 2、打开仪器灯箱光源,连续缓慢转动前端检偏器,可观察到玻璃管下半部有糖溶液的地方透过来的光的颜色呈赤橙黄绿青兰紫依次变化;管的上部没有糖溶液的地方仅有明暗的变化; 3、在光源和装有糖溶液的玻璃管之间加上滤色片,旋转检偏器,记录下从玻璃管上方看视场最暗时检偏器的角度;再旋转检偏器,再记下从玻璃管下方看视场最暗时检偏器的角度;上述两个测量角位置之差就是糖溶液的旋光角度; 4、换用另一种颜色的滤色片,重复3的操作; 5、保留好实验数据,可以用来分析旋光效应与波长的关系; 6、如果改变糖溶液的浓度,重复3,4步操作,还可以分析溶液浓度对旋光效应的影响。 注意事项: 玻璃容器内的糖溶液浓度很高,玻璃易碎,小心勿动;调整检偏器时一只手扶住检偏器,另一只手做调整,调整应轻柔;请勿玩耍滤色片,更不要当扇子用;定期更换糖溶液,以免变质和霉变;较长时间不用时,一定要讲糖溶液倒掉,把管清洗干净, 晾干存放;清洗玻璃容器时,可以放入砂粒等颗粒物辅助清洗。 二 超导磁悬浮 实验目的:观察磁悬浮现象,理解超导磁悬浮的原理,知道磁悬浮列车是怎样工作、运行的。 实验原理:磁悬浮技术的系统,是由转子、传感器、控制器和执行器4部分组成,其中执行器包括电磁铁和功率放大器两部分。假设在参考位置上,转子受到一个向下的扰动,就会偏离其参考位置,这时传感器检测出转子偏离参考点的位移,作为控制器的微处理器将检测的位移变换成控制信号,然后功率放大器将这一控制信号转换成控制电流,控制电流在执行磁铁中产生磁力,从而驱动转子返回到原来平衡位置。因此,不论转子受到向下或向上的扰动,转子始终能处于稳定的平衡状态。 实验操作: 1、将超导磁悬浮列车仪器放在轨道上。 2、戴上防护手套,往列车里倒入液氮,一般倒两次,使其温度降到超导温度以下。 3、然后使列车悬浮在高度为 10mm,以保持稳定。 4、再用手沿轨道水平方向轻推样品(导体),则看到样品将沿磁轨道做周期性水平运动,打开旋转磁场开关,使其保持运动。 5、直到温度高于临界温度(大约 90 K),样品落到轨道上。 实验应用:目前在工业上得到广泛应用的基本上都是传统的磁悬浮轴承(需要位置传感器的磁悬浮轴承),这种轴承需要5个或10个非接触式位置传感器来检测转子的位移。由于传感器的存在,使磁悬浮轴承系统的轴向尺寸变大、系统的动态性能降低,而且成本高、可靠性低。此外,由于传感器的价格较高,从而导致磁悬浮轴承的售价很高,大大限制了它在工业上的推广应用。 2009年8月,参观者在北京看磁悬浮列车轨道,北京城建设计研究总院的总工杨秀仁透露,北京正在做一条磁悬浮线的长期规划———通往门头沟的S1轨道线路正在筹划,计划采用中国自主研发的磁悬浮技术。而由北京控股磁悬浮技术发展有限公司和国防科技大学合作的中低速磁浮列车,是中国唯一具有完全自主知识产权的磁悬浮列车。 三 电磁炮 实验目的:通过试验室中的微型模型电磁炮发射小型的铁质炮弹,来体会电磁炮的工作原 理和广阔的应用前景。 实验原理: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。 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形成电磁炮。 实验操作: 1, 打开电磁炮的电源开关,将炮口最准所需的位置,并保证炮口前方无人员流动。 2, 将铁质炮弹从后方的弹道中放入,并用特质的塑料棍将炮弹向前送至螺线圈群中间。 3, 等待电磁炮后方的指示灯运作,待灯光停止闪烁并趋近稳定时,即做好了发射准备。 4, 轻按后方的红色发射按钮,即可看到炮弹呗强有力的射出,打在了前方的黑色挡板上 5, 试验结束后,将电源切断,铁质炮弹和特制的塑料棍均放置原处,实验结束。 实验应用: 电磁炮要实际应用必须考虑以下问题: 一是如何能重复使用。高发射速度和炮口动能对轨道的损伤是致命的,要求其轨道材料必须有足够的强度和刚度,必须能承受强大电流。 二是高功率脉冲电源技术。高功率脉冲电源的主要功能是为发射装置提供能量,目前的主要技术瓶颈是小型化问题。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。 三是开关问题。在极短时间内把存储的能量释放出来,一个关键部件就是大功率开关。此外,还要考虑制导炮弹发射后,弹丸的稳定飞行、制导与控制的有效性等关键因素。 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。 鱼洗 实验目的:演示一种固体(铜盆)中的驻波通过液体(水)的喷射而显示的趣味物理现象,激发学生探求自然界奥秘的兴趣。 实验仪器:鱼洗铜盆 实验原理:鱼洗是一个由青铜铸造的、具有一对提把的盆,大小和一般脸盆差不多。在盆内盛有半盆水,用双手轻搓两个把手,盆就嗡嗡地振动起来。盆中的水在盆的振动中可从水 面与盆壁相交的圆周上的四个点喷射出水花,若操作得当,激起的水花可高达400~500mm。 本实验的物理原理可分三个过程加以说明: 1、操作者手搓提把,使能量传入的过程,是一个非线性自激振动过程,其物理实质是用单方向的力激起提把的振动。 2、提把的振动耦合为盆体的横驻波共振。鱼洗盆的提把安装在盆内侧面的相对的两侧,它的振动可以耦合为盆体的横驻波共振。本实验所用鱼洗盆侧面环盆一周有4个波节、4个波腹的驻波模的频率与提把自激振动的频率相接近(最好略高一点)时,可以最有效地激起该模的振动。 3、波腹处剧烈的振动使水具有的动能大于水的表面张力限定的势能,且能克服重力再向上运动时,水被撕裂成水珠从水面飞出,形成向上喷射的水花。本实验鱼洗盆中激起的振动为4波腹4波节模式,所以有4股水花从波腹处飞出。使提把由于非线性过程而产生的自激振动的频率接近鱼洗盆侧面横驻波模式(4波腹4波节)的固有频率,是本装置结构的关键。 实验步骤: 1、向鱼洗盆内注入半盆水,把鱼洗盆放到软垫上。 2、操作者伸开两手掌,掌面蘸少许水,将两手掌放在鱼洗盆的两个提把上,轻柔均匀地使手掌在提把上来回滑动。当听到鱼洗盆嗡嗡振动起来时,便有水花从水面上喷射出来。 3、实验时,一边观看水花的喷射,一边观看水面上振动的波纹分布。 注意事项: 做本实验一定要有耐心,水花的喷射基本与人手磨擦提把的频率无关,故不能着急。 篇七:大学物理演示实验报告 精选范文:大学物理演示实验报告(共2篇)实验目的:通过演示来了解弧光放电的原理实 验原理:给存在一定距离的两电极之间加上高压,若两电极间的电场达到空气的击穿电场时, 两电极间的空气将被击穿,并产生大规模的放电,形成气体的弧光放电。雅格布天梯的两极 构成一梯形,下端间距小,因而场强大(因)。其下端的空气最先被击穿而放电。由于电弧加 热(空气的温度升高,空气就越易被电离,击穿场强就下降),使其上部的空气也被击穿,形 成不断放电。结果弧光区逐渐上移,犹如爬梯子一般的壮观。当升至一定的高度时,由于两 电极间距过大,使极间场强太小不足以击穿空气,弧光因而熄灭。简单操作:打开电源,观 察弧光产生。并观察现象。(注意弧光的产生、移动、消失)。实验现象:两根电极之间的高 电压使极间最狭窄处的电场极度强。巨大的电场力使空气电离而形成气体离子导电,同时产 生光和热。热空气带着电弧一起上升,就象圣经中的雅各布(yacob以色列人的祖先)梦中见 到的天梯。注意事项:演示器工作一段时间后,进入保护状态,自动断电,稍等一段时间, 仪器恢复后可继续演示,实验拓展:举例说明电弧放电的应用 [大学物理演示实验报告(共2篇)]篇一:大学物理演示实验报告 大学物理演示实验 报告 院系名称: 电气工 程学院 专业班级: 测控 1001 姓 名:王杰 学 号: 201048770114 人造火焰 [大学物理演示实验 报告(共2篇)]一、实验原理 仪器下部是由半透 明的材料制成的炭火造型,由于不同厚度的炭火造型各位置透光不同,在其下部的灯光照明 下,较薄的地方显得火红,较厚的地方显得暗淡。火苗的形成:为了使火苗从炭火堆中窜出, 在炭火模型的后面放置一面反射镜,上面刻有火苗状的透光镜,炭火模型与其镜中的像形成 对称结构,中间形成一条透光缝,在缝的下部形成一根横轴,轴的四周镶满不同反射方向的 小反光片,光源的光照射到反光片上,光源的光照到反光片上,随着轴的转动,光被随机的 反射出来,让我们看到了火苗的存在。 二、演示方法 1、接通电源,观察 视窗内似有熊熊烈火燃烧。 2、打开加热开关, 还会有热风吹出,就像一座逼真的火炉。 电磁炮 一、 电磁炮的结构 原理 电磁炮是利用电磁 力代替火药爆炸力来加速弹丸的电磁发射系统,它主要有电源、高速开关、加速装置和炮弹 组成。 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,产生的交变磁场就会在线 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。 二、 使用方法 将炮弹放入炮管中 距尾部25cm左右,摁下启动按钮即可发射炮弹。 三、 注意事项 1、不要长时间频繁 通电,防止线圈发热过度,影响使用寿命。不用时请将总电源插 头拔掉,切断电源。 2、由于三相交流电 有相序之分,若所接相序与本仪器所要求相序不同,则炮弹会弹 出相反的方向。所以, 发射时请勿站在炮筒尾部,此时将相序调换即可。 一、 避雷针工 作原理 带电导体的外表面 是等势面,曲率半径小的地方电荷密度大。由于导体尖 端的曲率半径极小, 因而电荷密度极大,而导体表面外侧邻域内的电场与导体的电荷密度成正比,所以尖端邻域 内有极强的电场,当电场强到使空气击穿时,就产生了尖端放电,导体上的电荷就不会再更 多的积累,而是导体上的电荷会不断的流失,若在建筑物上安装这种尖端装置,则在雷雨季 节就不会在建筑物上积累过多的电荷而遭雷击,装在建筑物顶上防止雷击的导体就是避雷针。 二、 操作步骤 1、将绝缘支架上 的两个金属圆板与静电高压电源输出端的两极相连,在下 板上放置一个上部 呈球状的铜块调节板距,使球顶距上板1cm左右。 2、开启高压电源, 当极板间电压超过10千伏时,铜球与上板间形成火花放电。 3、放电后,极板 间电压消失,复又被加高电压。上述过程重复出现,在球 与上板之间形??断 续火花放电,可听见噼啪声,并看到跳跃的火花。 4、用带绝缘柄的 电工嵌将一个顶端呈圆锥状的铜块放在园板上。上述火花 放电现象立即停止。 但可听到丝丝的电晕放电声。避雷针就是利用尖端放电来避免强烈火花放电的原理制成的。 一、 实验原理 v字形轨道放在水 平面上,其表面向上倾斜,且开口打的在上方。双椎 体在v字形轨道的 低端处时,其重心比在v字形轨道的高端高,这是由v字形轨道的结构特点决定的。由于在 重力场中,物体总是会使自己的重心降低来维持稳定的规律,故实验时可看到椎体由静止沿 斜面向上运动的画面。说明物体具有从势能高的位置向势能低的位置运动的趋势,同时说明 物体动能和势能的相互转换。 二、 操作步骤 把双椎体放在v字 形轨道的低端,然后松手,椎体沿着轨道向上运动。 到达最高点时停止。 可重复做几次观察实验现象。 三、 注意事项 不要将椎体搬离轨 道;实验时不要使轨道移动,以防止椎体在实验时滚 落轨道。 篇二:大学物理演示 实验报告 【实验目的】:借助视觉暂留演示声波。 【实验仪器】:声波可见演示仪。 【实验原理】:不同 长度,不同张力的弦振动后形成的驻波基频、协频各不相同,即合成波形各不相同。本装置 产生的是横波,可借助滚轮中黑白相间的条纹和人眼的视觉暂留作用将其显示出来。 【实验 步骤】: 1、将整个装置竖直 放稳,用手转动滚轮。 2、依次拨动四根琴 弦,可观察到不同长度,不同张力的弦线上出现不同基频与协频的驻波。3、重复转动滚 轮,拨动琴弦,观察弦上的波形。 【注意事项】: 1、滚轮转速不必太 高。2、拨动琴弦切勿用力过猛。 [大学物理演示实验报告(共2篇)] 【实验目的】:演示翼形升力的产生。 【实验仪器】:飞机升力演示仪。 【实验原理】:一般 翼型的前端圆钝、后端尖锐,上表面拱起、下表面较平,呈鱼侧形。当气流迎面流过机翼时, 流线分布情况如图。原来是一股气流,由于机翼的插入,被分成上下两股。通过机翼后,在 后缘又重合成一股。由于机翼上表面拱起,使上方的那股气流的通道变窄,流速加快。根据 伯努利原理可以得 知:流速大的地方压 强小。机翼上方的压强比机翼下方的压强小,也就是说,机 翼下表面受到向上 的压力比机翼上表面受到向下的压力要大,这个压力差就是机翼产生的升力。 【实验步骤】: 1.打开位于底座前 方的电源开关,用手感受一下出风口处的气流; 2.把手移开,观察到小球从管内升起; 3.用手挡住出风口,小球立即从管内下落; 4.重复操作2、3,观察小球在管内的起落。 5.实验结束,关闭电源。 【注意事项】: 如果小球不能从管 内升起,适当调节机翼的高度,使机翼的上部对准气咀,使流过机翼上部的气流最大。 【思 考】: 飞机的机翼为何做 成上凸下平的形状? 【实验目的】: 1.通过观察与思考 双锥体沿斜面轨道上滚的现象,使学生加深了解在重力场中物体总是以降低重心,趋于稳定 的运动规律。 2.说明物体具有从 势能高的位置向势能低的位置运动的趋势,同时说明物体势能和动能的相互转换。 【实验仪 器】:锥体上滚演示仪 【实验原理】:能量 最低原理指出:物体或系统的能量总是自然趋向最低状态。本实验中在低端的两根导轨间距 小,锥体停在此处重心被抬高了;相反,在高端两根导轨较为分开,锥体在此处下陷,重心 实际上降低了。实验现象仍然符合能量最低原理。 【实验步骤】: 1.将双锥体置于导 轨的高端,双锥体并不下滚; 2.将双锥体置于导 轨的低端,松手后双锥体向高端滚去; 3.重复 2、照明用的碘 钨灯温度很高,切勿长时间使用,观察完毕立即断开,以免烤着图画发生危险! 篇八: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; 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 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=1/2CU 2 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。 2探究线圈匝数对电磁炮威力影响程度。 ①本实验采用控制变量法,即只改变匝数其他条件均不变。 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 由于增加了线圈匝数,那么线圈的电阻会变大,为了使电流不变那么电压也要相 应的增大。 ⑤ 其他条件;线圈长度4.5cm·炮弹长度5cm·炮弹质量5g·电压200v ⑥ 当然保证了线圈长度不变。 以下是实验数据 实验数据表明,匝数增加炮弹的威力也明显增加!但实际情况不可能保证电流不变,而是电压恒定的。这种情况下如果一味着去增加线圈的匝数那么电阻会增大,电流会减小,相应的电磁炮的威力也会减小很多。 所以在电压恒定的情况下必须去寻找合适的匝数,这样才能达到最佳效果。 理由;由磁场大小的公式计算:H=nI 在这个公式中,I是流过螺线管的电流,n是单位长度内的螺线管圈数。可看出磁场大小与线圈匝数和电流有关。 磁场越大那么炮弹所获得的动能也就越大。 3.探究炮弹质量对电磁炮威力大小的影响。 ①本实验采用控制变量法,即只改炮弹质量其他条件均不变。 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炮弹长度随着质量的增加而增加。 ⑤其他条件;线圈长度4.5cm·线圈匝数300匝·电压200v 以下是实验数据 实验数据表明;质量和炮弹的威力有关系,关系为在一定范围内质量越大炮弹威力越大, 但如果质量太大炮弹的威力反而会减小。 原因估计;质量越大那么它所含的物质越多那么磁场对它的作用力越大。但质量越大相应的 加速度会减小单位时间内所获得的速度会减小,速度小那么射程就会变小。 4探究炮弹的最适初始位置; ①本实验采用控制变量法,即只改变炮弹初始位置其他条件均不变。 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 篇九:线圈式电磁炮的研究 线圈式电磁炮的研究报告 【摘要】电磁炮是世界各国都在争相研制的尖端,但它的原理却并不复杂,使用实验室中常见的器材就可以模拟电磁炮的原理。电磁炮是利用电磁力代替火药暴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。目前根据结构及其原理的不同,电磁炮被分为线圈炮、轨道炮、电热炮和重接炮四种,其中线圈炮为最原始的且结构最为简单,德国在二战时曾用线圈式电池炮将一颗质量为10克的子弹加速至约1200m/s,达三倍音速,这个速度在当时是十分惊人的。 关键词:线圈 电磁炮 关键技术:高能高频脉冲电流技术、电磁发射器技术、材料技术 一、实验材料 1、500mm直径5mm的透明胶管 2、30mm直径3mm的钢条 3、0.8mm的漆包线一捆 4、空气开关一个 5、学生电源一个 6、1200F 2.7V电容一个 450uF 450V 电容10个 7、发光二极管4个 450V二极管4个 8、1200Ω电阻4个 9、光电门1个 二、线圈式电磁炮的特征 线圈炮又称交流同轴线圈炮,它是电磁炮的最早形式。电磁炮是利用安培力代替炸药爆炸力的来加速子弹的一种电磁放射技术。主要由高压电源、加速装置、处理电路(将将电流变为高压电、三个线圈分时段通入电流)和弹道三个部分组成(如下图)。当其通入电流时,在弹丸中会产生感应电流,感应电流的磁场会与加速线圈中的电流磁场相反,从而产生推动力,使弹丸发射出去。 三、制作步骤 1、 取一根500mm长直径5mm的透明胶管作为弹道,打磨好透明胶管的头和尾 (使其不会阻 碍子弹飞出弹道。 2、 用直径1mm的漆包线紧贴透明胶管表面分三个位置分别绕1000匝线圈。 3、 取直径为3mm长度为20mm的钢条作为子弹,并紧贴其表面用0.8mm的漆包线绕制一层线圈,用透明胶布包裹,成形后直径为4.2mm。 4、 处理电路中用多个电容蓄能,用来提供高能短时的电流。 5、 如上图连接好各元件。 6、 开始进行试验。 四、数据计算公式 7、 因为电容放电的时间极短,且能量主要是在初始时放出,所以初始功率可近似看作U输出功率。得P?电容 R 2CU电容8、 电容蓄积能量Ec? 22 9、 电容放电时间:t?RC 10、 11、 动能定理:Ek?12mv 2由网上的数据得电磁炮的机械效率??60% 12、 综上所述v?5CU电容 3m2 五、实验过程 1, 用学生电源将220V交流电调节电压为14V直流电 2, 将1200F 2.7V电容、电阻、学生电源串联在一起,给电容充电。(用万用表测量电容两 顿电压,待两顿电压等于2.7V时停止充电) 3, 用四个二极管进行桥式整流,并将10个450uf 450V的电容与桥式整流器并联,用万用 表测量电容两端的电压,直至电容的电压约等于311V(整流后直流电的电压峰值)时停止充电。 4, 先用1200F的电容作为电源,加入至处理电路中,将子弹推至一级线圈前段,观察现象, 用光电门测量在二级线圈处的速度。调节二级线圈,三级线圈调节方式与二级线圈方式相同,每完成一次实验后,重新进行充电操作,并进行多次实验,在进行多次调节后,用光电门在弹道口处测量子弹出膛速度,进行五次实验,记录数据。 5, 用充好电的450uF电容组作为电源加入到处理电路当中,,将子弹推至一级线圈前段, 观察现象,用光电门测量在二级线圈处的速度。调节二级线圈,三级线圈调节方式与二级线圈方式相同,每完成一次实验后,重新进行充电操作,并进行多次实验,在进行多次调节后,用光电门在弹道口处测量子弹出膛速度,进行五次实验,记录数据 6, 用两种电容做成的电磁炮分别射击一张5mm厚的瓦楞纸,观察瓦楞纸的受损情况,记录。 六.实验数据 1、线圈总电阻10Ω 2、1200F2.7V电容做成的电磁炮无法出膛,只能在一级线圈处前进约2mm的距离。 ①通过计算可得出该电磁炮蓄能4374J ②电容瞬时功率峰值0.729W 3、450uF 450V电容组做成的电磁炮实验数据如下: ①出膛速度分别为161.8m/s 162.2m/s 161.9m/s 162.3m/s 162.0m/s 在出膛过程中有明显打滚现象,子弹不稳定。 ②能彻底穿透5mm瓦楞纸。 ③子弹总质量为20g ④通过计算可得出该电磁炮蓄能217.6J ⑤电容的瞬时功率峰值为9672.1W(来自:WWw.XieL 写 论 文 网:) ⑥机械效率η≈60.5% 七、数据及现象的分析 1、由两种电磁炮实验的结果可得,出膛速度与瞬时功率的关系更大,为了提高子弹的速度应该要着重提高电磁炮的瞬时功率。 2、为提高子弹的稳定性应该要克服子弹打滚这一问题。 3、从数据中可以看出,当以瞬时功率峰值运行时,电容中的能量会在0.02s内消耗殆尽,所以高功率并不能发挥到最佳效果。为此应该要增加高电压电容的数量或者提高其容量。 4、透明胶管并不能很好地导磁,这样会造成很大一部分的能量损失,应该要改为使用钢管。 5、为探究电磁炮在低能耗条件下的机械效率平均值,应进行补充实验。 八、补充实验 1、将透明胶管改为钢管。 2、增加40个电容 3、在子弹外用锡箔包裹,使其更加光滑。并增加后端质量,重新称重,子弹的质量为50g。 4、用充好电的450uF电容组作为电源加入到处理电路当中,,将子弹推至一级线圈前段,观察现象,用光电门测量在二级线圈处的速度。调节二级线圈,三级线圈调节方式与二级线圈方式相同,每完成一次实验后,重新进行充电操作,并进行多次实验,在进行多次调节后,用光电门在弹道口处测量子弹出膛速度,进行五次实验,记录数据 5、用电磁炮射击2张叠在一起的5mm厚的瓦楞纸,观察瓦楞纸的受损情况,记录。 九、补充实验数据分析 1、计算得出改进后电容蓄能1088.11J 2、射出速度变为171.02m/s 3、机械效率η≈67.2%,机械效率有微小的提高 4、能击穿2层瓦楞纸 十、实验结论 1、电磁炮的子弹应选用材质比较光滑且直径要与弹道直径相近。 2、电磁炮弹道应选用磁的良导体,这样有助于机械效率的提高。 3、电容的额定电压应尽可能高,这样瞬时功率才高。 十一、资料来源 电磁炮发射原理数值建模与分析_百度文库 /link?url=A6gahX0aQp0mBD9UStPspHtmTL59EXssSLvL2jv6OdhJOzLsFeeLproxH4-3p1TErlHGxzOlJK9PAFbN_u2kxuTYQTGRVstCHAxiDdECZmC 电磁炮图纸及技术参数来一份_百度知道 /question/1958960029025577300.html 【论文】制作电磁炮_百度文库 /link?url=g6BzfQTbVcypv0wSYhjw0dtlf6eKSp20Jm5KZDT_EzMKZec_tNGNCUU7lzUWcyC6MFglNdb4aZffXUOlzpdLhKCbA9nwmFQIyunxZhdA5KG 篇十:电磁炮原理 学校代码: 学 号: Hefei University 计算机实训报告 BACHELOR DISSERTATION 实训题目:电磁炮原理 年级专业(班级): 14级自动化(2)班作者姓名: 马浩瀚、 赵恒柱、李雁南、王正坤 导师姓名: 方保龙 完成时间: 2015-5-28 目 录 1.电磁炮简介 .................................................................................................................................... 3 1.1组成结构 ............................................................................................................................. 4 1.2发展沿革 ............................................................................................................................. 4 1.2.1发现原理 .................................................................................................................. 4 1.2.2实验应用 .................................................................................................................. 5 1.2.高速发展 ..................................................................................................................... 6 1.3性能特点 ............................................................................................................................. 7 2主要分类 ................................................................................................................................ 8 2.1线圈炮 ......................................................................................................................... 8 2.2轨道炮 ......................................................................................................................... 8 2.3电热炮 ......................................................................................................................... 8 2.4重接炮 ......................................................................................................................... 9 3主要问题 ................................................................................................................................ 9 4作战用途 .............................................................................................................................. 10 5最新进展 .............................................................................................................................. 11 6总体评价 .............................................................................................................................. 11 7.参考资料 .............................................................................................................................. 12 1.电磁炮简介 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。 线圈炮 轨道炮 重接炮 中文名电磁炮 外文名electromagnetic gun 类 别动能杀伤武器 原 理电磁发射技术 组成部分 能源、加速器、开关 分 类重接炮、电热炮、轨道炮、线圈炮 能 源可蓄存10~100兆焦耳能量的装置 射 程200公里 1.1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。 电磁炮 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。 1.2发展沿革 1.2.1发现原理 19世 电磁炮原理示意图 纪,英国科学家法拉第发现了法拉第电磁感应定律,该定律表明磁场中的电荷和电流会受到洛仑兹力的作用,即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。 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。 1.2.2实验应用 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。 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。 20世纪70年代 用电磁炮发射宇宙飞船的设想图 初,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。 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,把3克弹丸加速到了5.9公里/秒。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。1978年公布实验情况后,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。 1980年,美国西屋公司为“星球大战”建造的实验电磁炮把质量为300克的炮弹加速到了每秒约4千米,而在真空中,这个速度还可提高到每秒8~10千米。 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。
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