举个栗子:什么是电磁炮?

什么是电磁炮?的头图

19世纪时,荷兰的物理学家诺贝尔奖金获得者洛伦兹设想过设计一种用电磁力发射炮弹的大炮。但是他并没有真正去做。1845年,在洛伦兹时代,有人实现了洛伦兹的设想。那时只把一根金属棒用电磁力射出了20米远。到了20世纪的1901年,挪威奥斯陆大学物理教授伯克兰对电磁炮产生了兴趣,他造出了第一门可以叫做电磁炮的装置。他把一枚500克的弹体加速到每秒50米。如今一个长10米直径65毫米的电磁炮还陈列在挪威技术博物馆中,它的最好成绩是把一个10千克重的弹体射至100米左右远的地方。   

自从火药发明以后,人们就一直使用火药来发射炮弹。常规的火炮,炮弹的最大速度与火药的特性及炮筒的质量有关,一般是每秒2000米。为了加大炮弹的速度,就要努力延长炮筒的长度,多填装炸药,但是这些都是有限度的。所以在过去的一些科幻小说里,坐着炮弹到月球去旅行只是幻想,在有了电磁炮以后就成为能实现的理想了。   

电磁炮从理论上可以使炮弹的最终速度接近光速。具有这种速度的炮弹一旦研制成功,发射卫星就不必使用火箭了。想一想发射火箭时可能出现的风险,火箭燃料对于大气的污染情况,研究电磁炮的重要意义就可想而知。   

发射一枚电磁炮和火炮相比,所需能量小得多,也许只需要一座教学楼一天的用电量。计算表明,用电磁炮发射一个1000吨的宇宙飞船,让它逃离太阳的引力,速度达到每秒11.2千米,所需要的能量仅相当于一个发电站1~2分钟发出的电能。比现在的方法不知要节省多少倍。   

一个困难的问题是,发射时要求的功率很大。也就是说必须在一瞬间把这些能量释放出来。在发射电磁炮的时候,大约需要上百万安培的电流,输出百万千瓦的功率。所以,技术上最困难的是如何在一瞬间产生上百万安培的强大电流。这是电磁炮研究的焦点。

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