[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

## 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。