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1、军事领域的一些电磁学应用09 级地球物理专业 PB09007126 sidpx内容简介本文将介绍电磁学在军事领域的一些应用。首先将介绍的是未来将取代火炮的电磁炮技术，这一部分包括电磁线圈炮以及电磁轨道跑的发射原理以及多方面的应用。其次将会简略介绍特斯拉线圈，以及其产生人工闪电的基本原理，文中附带实物图以及电路图，有兴趣的同学可以搜集一些详细资料进行制作。关键词： 电磁轨道炮 电磁线圈炮 特斯拉线圈引言电磁学理论经过人类数百年的探索已形成非常完备的理论体系，对于理论物理中电磁学的问题由于本人水平所限无法加以探讨，本文将着重介绍电磁学在军事领域的一些 应用， 电磁炮武器是当今军事领域比较热门的话题
2、，很多军事强国都 对电磁炮进行不少研究实验，本文将介绍一些粗浅的总体知识；其次将介绍特斯拉线圈，特斯拉在 电磁学的理 论和应用领域为全人类做出过 卓绝的贡献，在国防 军事领域的尖端领域也有不少涉足，比如外界传闻中神秘的 “死光”武器（并非激光），以及发现特斯拉效应（恐怖的地球物理武器的理论依据），文章所 选取的特斯拉 线圈并非现实军事领域的武器（不 过在游戏中被引作武器），在 这里写这个确有点不切题，在此写下略抒对这位伟大天才的敬仰， 还望见谅 。电 磁 炮电 磁 线 圈 炮电 磁 线 圈 炮 是 由 环 绕 炮 膛 的 一 系 列 固 定 线 圈 与 环 绕 弹 丸 的 弹 体 线 圈 所
3、组 成 。 炮 弹 发射 时 ， 电 源 依 次 给 环 绕 炮 膛 的 一 系 列 固 定 线 圈 供 电 ， 产 生 一 个 沿 炮 管 运 动 的 移 动 磁 场 ，使 得 在 环 绕 弹 丸 的 弹 体 线 圈 中 产 生 感 应 电 流 ， 感 应 电 流 也 形 成 一 个 磁 场 ， 产 生 加 速 力 ，使 弹 丸 在 炮 管 整 个 长 度 上 得 到 加 速 。 弹 丸 就 这 样 高 速 地 被 发 射 了 出 去 。基 本 发 射 原 理如 下 示 意 图 ， 发 射 时 先 接 通 线 圈 1 的 电 流 ， 然 后 断 开 并 接 通 线 圈 2 的 电 流 ， 而
4、后 断 开 2 的 电 流 接 通 线 圈 3 的 电 流 ， 从 而 产 生 一 个 沿 炮 管 运 动 的 移 动 磁 场 ， 使 得 在 环绕 弹 丸 的 弹 体 线 圈 中 产 生 感 应 电 流 ， 炮 弹 向 减 少 内 线 圈 磁 通 量 减 少 的 方 向 运 动 （ 向 前推 进 ） ， 从 而 炮 弹 被 不 断 加 速 发 射 。电 磁 轨 道 炮电 磁 轨 道 炮 是 最 常 见 的 电 磁 炮 ， 核 心 思 想 是 电 流 在 磁 场 中 受 洛 伦 兹 力 作 用 对 炮 弹 进行 加 速 、 发 射 。电 磁 轨 道 炮 的 结 构 和 原 理电 磁 轨 道 炮
5、 是 利 用 轨 道 电 流 间 相 互 作 用 的 安 培 力 把 弹 丸 发 射 出 去 它 由 两 条 平 行 的长 直 导 轨 组 成 ， 导 轨 间 放 置 一 质 量 较 小 的 滑 块 作 为 弹 丸 当 两 轨 接 人 电 源 时 ， 强 大 的 电流 从 一 导 轨 流 入 ， 经 滑 块 从 另 一 导 轨 流 回 时 ， 在 两 导 轨 平 面 间 产 生 强 磁 场 ， 通 电 流 的 滑块 在 安 培 力 的 作 用 下 ， 弹 丸 会 以 很 大 的 速 度 射 出 。 下 图 即 电 磁 轨 道 跑 的 工 作 原 理 图 。综合概述电磁炮对火炮的优势是很显然的，
6、首先在炮弹上省去了大量的发射用的火药，减少了炮弹的结构重量，提高了发射速度；发射方式简单，大大延长炮管的寿命（发射时没有火炮发射的巨大膛压） ；并且在大量投入使用的时候可以有效降低成本。目前各国的电磁炮研究以轨道炮为主。线圈炮为一种较早期的电磁炮方式，其优点是相对轨道炮而言没有炮弹与导轨的接触摩擦，然而由于发射过程中导轨末端的线圈开闭很难进行合适的控制，实验结果并不理想，不过我认为在电子技术发展更加成熟的时候电磁线圈炮很可能重新被纳入研究的。电磁轨道炮的实验室研究可能不久便可以使炮弹达到第一宇宙速度的水平，不过实际应用中还存在着诸如电力供应等诸方面问题，但其前景的广阔是毫无疑问的。其应用诸如用
7、于天基导弹防御系统，改进现有火炮，改进航母的蒸汽弹射装置等等。特斯拉线圈简 介“特 斯 拉 线 圈 ”,由 一 个 感 应 圈 、 变 压 器 、 打 火 器 、 两 个 大 电 容 器 和 一 个 初 级 线 圈 仅几 圈 的 互 感 器 组 成 。 放 电 时 ， 未 打 火 时 能 量 由 变 压 器 传 递 到 电 容 阵 ,当 电 容 阵 充 电 完毕 时 两 极 电 压 达 到 击 穿 打 火 器 中 的 缝 隙 的 电 压 时 ,打 火 器 打 火 ,此 时 电 容 阵 与 主 线 圈 形成 回 路 ,完 成 L/C 振 荡 进 而 将 能 量 传 递 到 次 级 线 圈 .这
8、种 装 置 可 以 产 生 频 率 很 高 的 高 压电 流 ,不 过 这 种 高 压 电 的 电 流 极 小 ,对 人 体 不 会 产 生 显 著 的 生 理 效 应 。 它 是 一 个 人 工 闪电 制 造 器 。 在 世 界 各 地 都 有 特 斯 拉 线 圈 的 爱 好 者 ,他 们 做 出 了 各 种 各 样 的 设 备 ,制 造出 了 眩 目 的 人 工 闪 电 。 工 作 过 程电 源 （ 市 电 即 可 ） 要 先 给 主 电 容 充电 ， 当 电 压 达 到 打 火 器 的 放 电 阀 值 时 ， 打火 器 间 隙 的 空 气 电 离 打 火 ， 近 似 导 通 ， 建立 初
9、 级 谐 振 回 路 ， 通 过 振 荡 向 次 级 回 路 传递 能 量 。 次 级 回 路 随 之 振 荡 ， 接 收 能 量 ，放 电 顶 罩 的 电 压 逐 渐 增 ， 并 电 离 附 近 的空 气 ， 寻 找 放 电 路 径 ， 一 旦 与 地 面 形 成 通 路 ， 闪 电 也 就 出 现 了 ， 如 果 没 有 闪电 ， 几 个 (次 数 主 要 与 耦 合 系 数 有 关 )周波 后 ， 初 级 回 路 能 量 释 放 完 毕 。 较 大 部 分的 能 量 都 转 移 到 次 级 回 路 上 ， 一 部 分 能 量损 耗 在 回 路 上 。 次 级 回 路 继 续 振 荡 ，
10、并 反客 为 主 ， 带 动 初 级 回 路 振 荡 ， 以 相 同 的 方式 把 刚 才 得 到 的 能 量 还 给 初 级 回 路 。 但 又一 部 分 能 量 损 耗 在 回 路 上 ， 如 此 反 复 （ 见原 理 演 示 图 ） ， 直 到 损 耗 掉 大 部 分 能 量 。打 火 器 两 端 电 压 和 电 流 都 不 足 后 ， 打 火 器等 效 断 开 ， 由 外 部 电 源 继 续 给 主 电 容 充 电。 充 电 过 程 要 比 放 电 过 程 长 得 多 ， 大 概 在310 毫 秒 左 右 。 所 以 特 斯 拉 线 圈 放 电 频度 都 在 每 秒 100 次 以 上
11、 ， 也 使 肉 眼 看 上去 为 连 续 放 电 效 果 。右 图 为 特 斯 拉 线 圈 实 物 部 件 图 ， 下 图为 简 易 电 路 图 。结 语本 文 仅 由 作 者 日 常 的 一 些 粗 浅 涉 猎 的 一 些 涉 及 到 电 磁 学 的 一 些 小 知 识 组 成 ， 内 容 以介 绍 为 主 ， 附 带 有 自 己 的 一 些 看 法 ， 不 周 之 处 还 望 指 正 。并 在 此 向 对 我 进 行 学 习 指 导 的 老 师 ， 以 及 帮 助 我 的 同 学 表 示 感 谢 。参 考 文 献 ：1 百 度 百 科 的 相 关 词 条以 前 阅 读 过 的 军 事 类
12、 期 刊 以 及 科 技 类 期 刊 大 科 技 科 学 之 谜 （ 具 体 期 号 已 忘 记 ）本文来自网络，请不要使用盗版，谢谢阅读 版权所有 2010本文来自网络，请不要使用盗版，谢谢阅读 版权所有 201 我爱朱丹老婆本文来自网络，请不要使用盗版，谢谢阅读 版权所有 2010 中华人民共和国本文来自网络，请不要使用盗版，谢谢阅读 版权所有 我爱朱丹老婆本文来自网络，请不要使用盗版，谢谢阅读 版权所有 2010本文来自网络，请不要使用盗版，谢谢阅读 版权所有 我爱朱丹老婆本文来自网络，请不要使用盗版，谢谢阅读 版权所有 2010本文来自网络，请不要使用盗版，谢谢阅读 版权所有 2
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