制作電磁炮

電磁炮是一種利用電流磁場產生的作用力驅動炮彈加速運動的武器，由于它具有無聲、無煙、可控等特點，所以它己引起許多軍事科學家的興趣和重視，右圖是用于教學演示的電磁炮實驗裝置，其“炮彈”是放于上部線圈內的一根縫衣針，其下部是供給線圈電能的電源裝置，合上開關后，縫衣針能飛向數米遠的射擊目標。

為什么電源開關合上后縫衣針會飛出呢?這可以通過下面簡單電磁炮的實驗原理裝置進行實驗研究，右圖中K為單刀雙擲開關，C為容量較大的電解電容，L為電磁炮的驅動線圈(自制)，實驗時先將K扳向1，使C處于充電狀態，然后將K扳向2，這時C進入放電狀態，電容C內的約0．1庫的電量在1毫秒之內通過L進行放電，形成瞬間強大放電流(近100A)，從而產生一個瞬態較大的磁場力，使電磁炮管內的縫衣針很快飛出。

電磁炮的驅動線圈是用直徑0．5毫米的漆包線在外徑6毫米的空心玻璃管上亂繞50匝即可，電磁炮的“炮彈”可用大頭針或細鐵絲替代。

實驗時E取24V，C取4000微法，大頭針一般可達0．3米，看你的實驗效果能超過0．3米多少？

關于電磁炮實驗的問題與思考：

1．電磁炮實驗中線圈L若與直流電源正直接相連能否使大頭針飛出?為什么?

2．大頭針在炮管內的放置位置與射程是否有關?你實驗研究結果大頭針針尖距L左端多少毫米為最佳?

3．電源E的電壓高低，與射程是否有關?試一下并說明其原因?

4．電容器C的電容量與射程是否有關?通過多個電容器并聯或串聯改變電容器的總容量試一下射程和果，并請分析和說明其因?

5．提高電磁炮射程上述幾種方法以外還可用什么方法?