电磁炮
2022-01-012.3万
精华项目
AI 快速预览详细
本文介绍了电磁炮的制作过程，包括绕线圈、搭建乐高炮架和使用Arduino控制通电时间。通过引入“磁化电流”的概念，详细解释了磁阻炮的电磁力。适合STEM教育场景，帮助学生理解电磁力和安培力的概念，并通过实际操作提高动手能力。
 【电磁炮】 电磁炮是利用电磁系统中电磁场产生的安培力来对金属弹丸进行加速，使其达到打击目标所需的动能，电磁炮可大大提高弹丸的速度和射程。 【工作原理】  “磁场中受到的力” “外电路直接提供的弹丸电流”在外磁场中受的力——安培力 直流电流中的安培力 环形电流右手定则 用安培力即“弹丸电流在外磁场中受到的作用力”，可以更精确地解释磁阻炮的电磁力，思路如下。首先，外磁场显然是来自线圈的。然后，解释弹丸电流需要引入“磁化电流”的 概念。参考下图， 弹丸表面的磁化电流 将铁磁介质放入外磁场，它的分子会产生和外磁场方向相同的分子磁场，考虑这些分子磁场对应的分子电流会发现：均匀磁化时，介质内部各处总是 有相反方向的分子电流流过，会相互抵消；只有横截面边缘处的分子电流未被抵消， 形成与横截面边缘重合的一层电流——磁化电流。 引入“磁化电流”的概念后，磁阻炮的电磁力就可以解释为“弹丸上的磁化电流 在线圈产生的磁场中所受的安培力”。弹丸之所以受到吸引力，是因为铁磁体的磁化 电流具有这样的方向——它所产生的磁场方向与外磁场相同，所以安培力方向朝向 线圈。 【制作过程】 1、绕线圈：因手里没有漆包线，只有带绝缘皮的导线，有点粗，把它绕在碳素笔笔管上。  2、乐高炮架  3、主控硬件 如果一直通电，会出现“炮弹”在“炮管”中，往复运动，最终停止在中间。所以，通电时间长短控制很重要。我采用Arduino和电磁继电器来控制通电时间。  【程序】 引脚4上接按钮，电磁继电器接在引脚2上。电磁继电器的通电时间“0.05秒”，反复测试得到。  【组装】   【演示视频】 |
