未来战场的主角，背后的原理初中就学过？
疫情期间不能出去玩，闲着无聊的小编翻出了几块磁铁，简单组合了一下，再加上一个小球，当当当！一个小电磁炮就新鲜出炉！
电影中的电磁炮 | 来源：Bilibili@三哥看影
中国研发的消防用电磁炮 | 来源：《军武零距离》
今天，小编就来带大家看一下，频繁客串于各大影视作品，未来武器的代表——电磁炮，到底是个什么东西。
顾名思义，电磁炮是一种通过电磁力让射弹获得极高动能的武器，它的工作原理其实非常简单，就是从初中就开使接触的电磁相互作用。根据结构的不同，电磁炮又可以分为轨道炮、线圈炮和重接炮，这里我们重点介绍轨道炮和线圈炮的原理，重接炮的原理和线圈炮比较接近，感兴趣的小伙伴可以自行去了解。
轨道炮由两条平行的金属导轨组成，导轨的一端连接电源，将导电弹丸插入轨道之间，就会组成闭合回路，电流由正极经过弹丸回到负极。通电导体周围会产生磁场，其方向遵循右手定律，示意图中的两条通电导轨之间的区域便会形成方向从下往上的磁场。通电的弹丸在磁场中受到洛伦兹力作用加速，向炮口端移动。
线圈炮通常由一个或多个沿炮管排列的驱动线圈组成，弹丸上一般也绕有弹载线圈。当电源给驱动线圈施加脉冲电流时，两个线圈的磁场相互作用产生安培力，使弹丸向炮口端移动。线圈按精确的时间顺序打开和关闭，便可使弹丸沿着枪管快速加速。这种加速方式是不是有一种既视感？没错，磁悬浮列车也是类似的加速方式，两者都利用直线电机进行驱动而非旋转电机。
19世纪，奥斯特、安培和法拉第先后发现了电流的磁效应、安培定律和电磁感应定律，为电磁炮的实现提供了理论基础。1845年，查尔斯⸱惠斯通制作出了世界第一台磁阻直流电动机，并用它把金属棒抛射到20米远。第一个明确提出电磁炮概念并成功制成线圈炮的人，是挪威奥斯陆大学的物理学教授克里斯汀⸱伯克兰。
1901年，伯克兰制成了第一个电磁线圈炮，并把一颗500克的弹丸以500米/秒的速度发射出去；1903年，第二个线圈炮把重达10公斤的物体加速到了100米/秒，这个装置现在仍保存于奥斯陆的挪威技术博物馆里。
看到这是不是有人要问了，小编小编，电磁炮的原理不就是电磁相互作用吗？俺寻思着这都些初高中的知识，咋就还妹人大规模应用呢？其实从原理到成熟应用，之间也就差了亿点点问题。
在轨道炮原理部分也提到了，想获得理想的弹丸出射速度，所加电流可能要达到百万安培的量级。电磁炮工作时需要高达几十兆瓦或上百兆瓦的发电功率，这几乎是一座中容量火力发电厂的发电功率。电源小型化技术是电磁炮早日进入实用阶段的关键。
电磁炮工作时的大电流给发射装置带来极大的负荷。目前还没有任何证据表明有任何兆焦耳级轨道炮能够发射数百次全功率发射，同时保持在精确和安全发射轨道炮所需的严格操作参数范围内。轨道材料、绝缘材料、电枢材料和弹丸弹体材料都需要相应的技术突破。
发射装置是电磁炮的核心部件，涉及到身管、供输弹装置、脉冲形成网络、电力控制系统及电枢、开关等。发射装置是一个集多种高新技术于一体的复杂系统，如何将已经取得一定发展的单项技术高效地应用到电磁炮中是一个问题。除此之外，制约电磁炮发展的还有电磁炮稳定性、电烧蚀以及轨道间排斥力等诸多问题。
如此高端厉害又难研发的神器，一定大有用处吧。欸嘿，电磁炮在诸多优势buff加持下，在战术及战略防御等领域具有广泛的应用前景。传统火炮受气体膨胀速度的限制，发射弹丸的初速度很难超越1 km/s，弹丸重量一般不超过100 kg。理论上电磁炮只要电源功率足够，弹丸的速度将会不断提高，目前的发射技术已经能够超过3 km/s，且弹丸重量从几克到几吨、几十吨甚至几百吨都能完美驾驭。
美国的打靶实验证明，发射重50 g、速度3 km/s的弹丸，可以穿透25.4毫米厚的装甲。因此，相比于传统火炮，电磁炮具有更大的射程和更强的穿甲能力，有希望用于反装甲、反舰系统中。如果以卫星或者其他航天器为运载平台，将电磁炮部署在外太空，就能够实现洲际导弹的拦截。
当电磁炮弹丸的速度达到4 km/s时，可对一般的反辐射导弹、巡航导弹以及战术导弹实施拦截；当速度达到5 km/s~10 km/s时，可对战略导弹实施中段拦截；当速度达到20 km/s时，能对战略导弹实施助推段拦截。
电磁炮具有初速度高、加速快、火力猛等优点，在防空系统中也有广泛的应用。以装甲车或者舰艇为平台，能够打击临空的各种飞机。当地基电磁炮弹丸的速度达到6 km/s~10 km/s时，甚至能直接命中杀伤高度在300 km~1000 km的低轨卫星。据报道，美国尝试研制一种7.5 m长的电磁炮，射程达几十千米，射速高达500发/min, 能够打击各种飞机和远距离拦截导弹。
除了军事应用外，电磁炮还有许多你意想不到的“才艺”，电磁炮的另一个“艺名”，叫电磁推进器。在航天领域，电磁推进器有希望成功火箭推进器的第一级。目前航天器的发射，使用的都是化学推进器。火箭发射的有效载荷和火箭质量的比值很小，而且是一次性的，综合评估，发射1 kg有效载荷需要2000~8000美元。而电磁推进器可重复使用，据估计，平均每千克有效载荷仅1~1.5美元，发射成本远低于化学推进器。
在科研领域，电磁发射技术能够将粒子或物体加速到几十千米每秒的速度，用于状态方程和碰撞聚变等方面的研究。科学家正在利用电磁发射技术研究一种“电磁列车”，这种列车可直接使用现有火车钢轨作发射轨道，比磁悬浮列车成本更低，比传统列车运行速度更快。
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