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天天日报丨电影里的电磁炮在打外星人，而我们的电磁炮用来灭火

来源：科普中国

在《变形金刚2》电影中曾出现这样一幕——美军的战舰上的一门电磁炮，在一阵电磁喧嚣声后，以巨大的威力轰击金字塔顶端的敌方变形金刚。


【资料图】

来源丨电影剧照

这一幕曾经给荧幕前的我们带来了很大的震撼，同时又有一些疑问在我们心头油然而生，电磁轨道炮这种武器真实存在么？它与我国2021年11月试射成功的消防用电磁炮又有什么区别和联系呢？

1.电气时代新宠——电磁炮的前世今生

自从19世纪法拉第发现电磁感应定律之后，人们就开始尝试着将这一科学原理应用到武器当中。在20世纪初，有人就提出过利用洛伦兹力发射大炮的假说，在第二次世界大战期间，德国、法国等国家都尝试研究过电磁炮武器。作为一种动能武器，其弹丸质量和出膛速度是衡量其威力的主要参数。二战时期的德国就在实验中做到过将10克的弹丸利用这一原理加速到1200米每秒的速度。

战后的20世纪70年代，澳大利亚国立大学做到了将3克的弹丸加速到了6000米每秒。经过几十年的发展时间，到了2010年时，美国所研制的电磁炮武器就做到了以五倍音速击中200千米外的目标，其威力相当于常规武器的十倍。目前世界上有许多国家包括我国在内都在积极研究电磁炮，尝试着去发掘它更大的潜能。

美国海军特种作战中心试射电磁炮的照片

来源丨维基百科

2.电磁炮的产生——精益求精的能量运用

纵观古今，每一次武器的发展，都伴随着人们对更大威力的武器的需求——换言之，就是让能量以更高的效率使用出来。

原始时期，我们的智人祖先从空手投掷长矛到发明了掷矛器；再之后人们制作弓箭和弩，用弹性形变将积攒的能量快速释放；从中世纪到近现代常规武器的发展中，人类使用爆炸这一剧烈的化学反应发明了火药武器，将大量的化学能用来催动大威力的武器，以追求更大的杀伤力。

现在最为常见的两种火药之一——黑火药

来源丨维基百科

但以爆炸来催动武器，终有其力之不及之处，首先作为剧烈的熵增过程，爆炸的本身就带有着剧烈、不好控制等因素，其次在爆炸过程中，有很大一部分能量都是以热能的形式释放，爆炸释放出的能量只有很少一部分能转化为炮弹的动能发射出去，这是这一过程本身性质所决定的，纵然我们如何改进提升它的效率，也是极其受限的。

来源丨维基百科

所以，寻找一种更高效的能量转化，并且释放更大能量的方式，自然而然地成为了未来武器发展的目标。在科学家的上下求索当中，电磁炮进入了它们的视野当中。

3.电磁炮的原理——电磁感应新的视野

电磁炮目前的类型目前主要分为三类——轨道炮、线圈炮、重接炮。

这一类武器最基本的原理，就是我们高中课本中的安培力公式：F=BIL，即通电的导体在磁场中会受到力的作用。利用这一原理将一个外壳导电的炮弹在固定磁场中加速后发射出去。

轨道炮也叫磁道炮，以电流产生的洛伦兹力加速炮弹，使炮弹沿着平行的导轨移动并发射出去。

磁道炮的运作概要图来源丨维基百科

线圈炮则是利用一组或者多组线圈，线圈在通电过程中产生磁场，这个磁场会对炮弹产生引力或者斥力，从而将炮弹加速。重接炮是一种特殊的线圈炮，其原理和线圈炮大致相同。

线圈炮的原理示意图

来源丨维基百科

不同于传统火炮，电磁炮的能量利用效率会更高，在理论上，电磁炮的初速度可以达到20-30马赫，为了达到让炮弹短时间内有如此高的初速度，目前普遍采用电容储存电荷并在短时间内释放的方法，并且在这一过程中的能量转化主要为电能转化为动能，能量损耗会很小，绝大多数的电能都会变成电磁炮弹恐怖的初速度的一部分。

在一些视频演示中，我们可以看到电磁炮弹轻而易举击穿多层钢板，这都是归功于它本身可怕的动能，又由于其优秀的能量转化效率，它在达到如此威力的同时，成本又远低于传统火炮。

4.科幻电影中的电磁炮距离我们还有多远

在一些科幻电影中，我们常常能看到电磁炮的身影，它巨大的威力往往能给我们很大的震撼，但是在现实里，电磁炮真正的用途有哪些，它离我们的生活又有多远呢？

首先，电磁炮最早作为一款武器概念被提出，其在战场上具有一定的用途，但在实际中，电磁炮的主要应用方向却并不像电影中那般高端大气，我们开展电磁炮研究，更多是重视它廉价，高效等特点。相比于传统火炮，它能用更少的成本，达到更大的打击速度，发射的间隔也变得更少，对于炮体的维护也更加便捷，这才是其本质优势。同时，受益于其更大的速度，电磁炮在未来，将更多的发展在穿甲、反导、防空等作战领域中。

在2021年11月份，央视展示出的视频中，农业用电磁炮等小型便携电磁炮已经投入使用，可以用来进行消防、农业等方面的工作，这些都已经说明小型电磁炮已经开始走进民用领域，同时也在一步一步进入到我们的生活当中。

来源丨央视网

那么，未来呢？人类从远古时期开始仰望星空，近代开始我们开始接触我们头顶的无人深空，但由于载荷入轨过程中燃料和助燃剂始终占据了荷载的一大部分，人们对星空的探索，始终像带着枷锁的舞蹈。

和电磁炮工作原理基本相同的电磁弹射发展迅速，目前我国已研发出采用电磁弹射方式的航母舰载机，我们或许可以想象，如果未来这一先进技术应用于航天领域，我们对星空探索的步伐将会加快。

关键词： 变形金刚 短时间内 巨大的威力

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