这个物理实验是什么现象?
1937年的一天,普林斯顿大学教授诺瑟普在实验室安排了一个实验。他用两根铜条在桌子上做了一个轨道,然后把电源的正负极和轨道连接起来。他把一切整理好,拿起一个铁块放在“轨道”上。
奇怪的事情发生了:铁块一碰到轨道,就立刻被一种神秘的力量推动,沿着轨道飞了起来,越来越快,最后沿着轨道的另一端飞了出去。窗边的一个大玻璃瓶被铁砸碎了...
几天后,诺萨普在实验室会见了军方代表。他们怀着极大的兴趣了解了这个实验装置。最后,军方代表说:“我们将赞助这项研究。我希望你能用这个原理制造一种新武器。但是叫什么名字呢?”
诺瑟普想了一下,说:“它是靠电磁力工作的。姑且称之为电磁炮吧!”"
电磁炮的原理并不复杂。中学生已经知道电流可以产生磁场。铁块放在“轨道”上,实际上就形成了一个闭环。在这个磁场中,铁块受到磁场力的作用。根据左手定则,这个力的方向正好沿着轨迹方向。在这里,为了把铁变成摧毁目标的武器,它必须足够快。而要达到高速,必须有强大的电流。不幸的是,在20世纪30年代,没有能够产生大电流的无线电波。虽然诺萨普绞尽脑汁,法国、德国、日本也先后研制出电磁炮,但都失败了。
70年代以后,出现了所谓的“单极发电机”,电磁炮的研究有了大的突破。
电磁炮需要一个大电流的DC脉冲电源,电流要几万到几万安培,超出了普通发电机的能力范围。“单极发电机”是澳大利亚国立大学发明的。它是利用浸没在液氮中的超导线圈,通过超导现象产生高强度的励磁磁极,以厚铜片为转子,在磁场中快速旋转产生电流。通过使用液态金属钠作为触点,从圆盘的中心和圆周引出输出电流。
这台发电机的输出电流可达65438+百万安培以上。通过使用高速机械或电磁制动,转子可以在1/10秒或更短的时间内制动,这可以产生极强的DC脉冲电流。
如果这个大电流脉冲通过电感耦合到铜“导轨”上,滑块就会受到强大的电磁力,迅速飞出。为了加速“导轨”末端的滑块,在外面设计了一个超导线圈,引起末端再加速磁场。整个过程由每秒500万次运算的大容量电子计算机控制和协调。这就构成了一个完整的电磁炮。
电磁炮原理试验已经成功。美国利弗莫尔研究所在1975年的电磁炮“轨道”上发射了一枚重1/3公斤的穿甲弹,速度为每秒3公里,动能是最先进火炮的4倍。很快,速度提高到每秒5公里。据悉,电磁炮发射的只有几克重的小弹丸,由于速度极大,一下子穿透了相当厚的钢板!
电磁炮有很多优点。它只发射弹丸,节省了炮弹和火药,降低了成本和污染。它不需要坚固的枪管和复杂的击发机构,也不存在“膛爆”的危险。通过改变电流,可以非常方便地调节“炮弹”的速度,大大提高精度。更重要的是,电磁炮的弹丸可以达到宇宙速度。有人计算它的速度可以达到每秒20多公里。换句话说,电磁炮发射的弹丸可以飞出地球,攻击卫星或其他宇宙目标。
经济上,由于廉价的柴油可以用来发电,所以每兆焦耳能量只需要0.1美元,而使用火药产生同样的能量需要10美元。
电磁炮可以安装在坦克、飞机上,也可以像普通炮一样安装在地面上,也可以安装在卫星或太空渡轮上。