今天给闺女洗澡时,玩一个水里的球时,突发奇想,当把球放到水底松手,球会加速浮出水面,这是一个很简单的水浮力现象,但是我们仔细想下球在水中加速的过程,浮力的根本原因是球上下的压力差造成的浮力,而且这个压力差几乎是恒定连续的,也即加速度恒定连续的。
回到我们在电磁加速,我们只要让磁场的吸引力也制造一个引力差就可以实现和水浮力一样的连续恒定的加速过程。我们先来考察通电线圈的磁场分布,发现在线圈内部几乎是一个均匀的磁场,均匀的磁场我们是利用不上的,因此我们一般只是利用的线圈两端的那段距离做加速用。磁场的强度和安匝数有关,制造一个不均匀磁场,就要从这两点入手,一个是可以用紧密排列的不同组线圈,通以依次递增的电流,二是我们可以绕制一个线圈密度依次递增的线圈,线圈梯度的长度只要比加速体短即可(可取加速体长度的1/2或者1/3)。很明显第一个方法需要多个独立的电源,操作略显复杂,第二种方式我们可以使用一个单一的电源,不用位置检测,电路大为简化。
线圈绕法有三种,一种是先绕完一个梯再绕下一个梯度,各梯度间串联,第二种是先统一完整绕完一层,然后绕第二层,第二层长度比第一层短,依次类推,越靠近出口处层数越多,但是层数越多,耦合越差。第三种是用线径不同的线绕,越向后线径越小,线密度越大。
开关s1, s2同时打开和关断。
设计如图
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