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## 原理
电磁轨道炮的基本原理超级简单,

  两根导电轨道,再横着放一根导电轨道上去,这样就构成了一个电磁炮。在两根平行导电轨道上接通电流,这样横向的导电体上面就有了电流,然后由于两根平行轨道上面的电流可以产生磁场(安培定律,毕奥-萨伐尔定律),这样一来就有了洛伦兹力,从而可以推动横向导电体运动。

  显然电流越大,横向导电体收到的力越大,从而总轨道长度确定的情况下,最终输出能量越大(W=FL),对应于炮弹出口速度越大。

  原理上来说,只要我们提供足够的电流和轨道长度,就会具有远大于现在火炮的杀伤力。

  ### 计算

  (用电磁学/电动力学)计算结果(Wikipedia:Railgun#Mathematical_formula),横向轨道收到的力为

  I 是电流强度,L‘ 是电导线密度(理想情况是 0.6 mH/m)。倘若能够做到稳恒电流,那么质量为 m 的炮弹的加速度就是个恒定值,

  根据三角形面积公式,最终速度 v 由下面式子给点

  S 是轨道有效长度。

  出口速度是

  对应的动能

  炮姐作为动能武器,那么显然出口动能越大越好,那么我们就要显著增加电流强度,因为 I 在动能表达式里面是平方的。也可以增加轨道长度。

  (真是的,跟前面估计的一样,不需要计算我们显然也知道要增加电流强度和轨道长度嘛。)

  ## 数值

  使用最理想的电导密度 L′=0.6mH/m,我们可以算一下出口动能(假定长度 10米,电流 1MA),

  (看了一篇关于使用电磁炮发射物品到太空的文章:Launch to space with an electromagnetic railgun,里面提到一个实验室里面电磁轨道炮典型的电流值 3.4MA,虽然很难想象这样强大的电流是多么恐怖,这里的计算还是使用了一个典型数值 1MA)

  这样我们可以建立一个表格,对于不同质量的物体,其出口速度是多少

  质量(千克)出口速度(马赫)

  1 226

  5 101

  10 71

  15 58

  30 41

  60 29

  即便对于典型的胖子的重量 60kg,依然能够达到约 30 马赫。

  ### 到底用了多大的电流

  没有找到美海军电磁炮的电流值,不过我们可以反推一下,

  按照这个的数据的话,可能一个典型的电磁炮要长达 10m,出口速度要达到 2500m/s,炮弹重量 15kg。

  如果达到出口动能为 15*(2500)^2/2= 4.7*10^7 焦耳的能量,需要的电流(理想电导)是

  不管怎么着,跟 1MA 就差一个量级了。

  --------- 炮姐乱入 ------------

  ## 炮姐

  如果炮姐用的是一样的形式来发射硬币,按照数据,炮姐发射的硬币的速度约为 3 马赫(343*3m/s≈1000m/s),假定硬币为 10g (10^{-2}kg),然后假定电导密度还是 0.6 mH/m(这里已经不合理了,因为炮姐不需要轨道,且不管,因为从画面来看炮姐并不是我们讨论的这种 railgun),等效轨道长度为 1m,我们可以估算炮姐发射这枚硬币需要的电流值

  I≈4000A

  我去,怪不得有人会被烧糊了。为嘛?假定人体电阻为 1000 欧,那么等价于有 4000×1000=4×106伏的电压加在身上。

  从画面看,一般的放电时间在秒的量级,就算1秒吧,我们算算有多少能量

  (4000)2×1000×1J=1.6×10^9J

  因为就算了一秒这也使功率的数值(1.6×10^9W),一个微波率的功率才 1000 W 作用,一盘半斤的五花肉不到 5min 烤熟,那么炮姐这么大功率大约需要 5×60s/106×60×4=0.07s就能把一个 60 kg 的胖子烤熟了。嗯。

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共 0 个关于[ACG新闻]技术宅告诉你电磁炮应用的电磁发射技术的原理是什么的回复 最后回复于 2014-7-19 20:30

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