与制作 - iypt archive.doc

The report for Electromagnetic cannon Electromagnetic cannon A solenoid can be used to fire a small ball. A capacitor is used to energize the solenoid coil. Build a device with a capacitor charged to a maximum 50V. Investigate the relevant parameters and maximize the speed of the ball. 題目:一個螺線管可以被用來發射一個小球，其中電容可被用來供給 線圈能量。架設一個裝置，且電容充電最大電壓為50V。 研究相關的參數並找出球最大的速度。 一、認識電磁砲 ★電磁砲的結構和原理 電磁砲聽起來很神秘，其實它的結構和原理很簡單．電磁砲是利用電磁力代替火藥曝炸力來加速彈丸的電磁發射系統，它主要由電源、高速開關、加速裝置和炮彈四部分組成。目前，國外所研制的電磁砲，根據結構和原理的不同，可分為以下幾種類型： （一）線圈砲：線圈砲又稱交流同軸線圈砲．它是電磁砲的最早形式，由加速線圈和彈丸線圈構成。根據通電線圈之間磁場的相互作用原理而工作的。加速線圈固定在炮管中，當它通入交變電流時，產生的交變磁場就會在彈丸線圈中產生感應電流。感應電流的磁場與加速線圈電流的磁場互相作用，產生洛侖茲力，使彈丸加速運動並發射出去。 ★電磁砲實驗與製作 一、做一個有趣的電磁砲 電磁砲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,由於它具有無聲,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。 這可以通過下面簡單電磁砲的實驗原理裝置進行實驗研究,圖中K為單向雙擲開關,C為容量較大的電容,L為電磁砲的驅動線圈(自製),實驗時先將K扳向1,使C處於充電狀態,然後將K扳向2,這時C進入放電狀態,電容C內的約0.1庫倫的電量在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,使電磁砲管內的縫衣針很快飛出。 電磁砲的驅動線圈是用直經0.5毫米的漆包線在外經6毫米的空心玻璃管上亂繞50匝即可,電磁砲的”砲彈”可用大頭針或細鐵絲替代。 二、認識電容的充放電 三、認識螺線管的外部磁場 把電線繞成一個圓柱狀線圈，而它的直徑比圓柱的高度小時，這個線圈就稱為螺線管。通電螺線管中的磁場是均勻的，與磁鐵的磁場相似，而磁場方向與螺線管的中心軸平行，見圖1。 圖1: 螺線管的磁場與磁鐵的磁場相似 螺線管磁場分佈 1.Coilgun introduction In search for an appropriate shooting mechanism for our robot a lot of possibilities were investigated including the creating of acceleration (and thus velocity) by use of “simple” magnetism. Obviously there is more than one way of creating velocity with (electro-) magnetism. One can, for example, accelerate a simple wire in the magnetic field of two other wires all conducting the same electric current. This possibility was immediately excluded since this would require large constant amounts of current which are not available in out robot. Other possibilities are creating forces between permanent magnets and electro magnets (electro magnets can be controlled) in which possibilities are almost infinite. However a seemingly very promising method would be a so called coil gun. This accelerating device is based on the magnetic principle of inducti