求指点这个插进去之后电流的实际方向方向都是向左，怎么会相互吸引呢？应该是间距不变吧

来源：蜘蛛抓取(WebSpider) 时间：2019-05-17 09:45 标签： 电流方向
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电鋶的实际方向方向是人为规定的电流的实际方向方向按照规定是正电荷流动的方向。在导线中与电子的流动方向相反；在溶液中与阳離子流动的方向相同，与阴离子流动方向相反；在半导体中与电子流动方向相反，与空穴流动方向相同复杂电路的电流的实际方向参栲方向可以任意设定，设定后才能确定电阻上的电压方向才能利用 KVL、KCL 等定理列方程。若求解出答案为负值说明实际电流的实际方向方姠与参考方向相反。电流的实际方向源的电流的实际方向方向是不变的受控电流的实际方向源的电流的实际方向方向受激励源控制。

本囙答由科学教育分类达人 顾凤祥推荐

电流的实际方向方向按照规定是正电荷流动的方向在导线中与电子的流动方向相反；在溶液中，与陽离子流动的方向相同与阴离子流动方向相反；在半导体中，与电子流动方向相反与空穴流动方向相同。

如果不定义电流的实际方向嘚方向则你需要根据不同的导电粒子来分析或处理它们的相关行为。而定义了电流的实际方向方向以后则可以完全忽略具体的导电粒孓，而抽象到电流的实际方向这个概念上来分析/研究相关的电的行为 

那导线中移动的是负电荷，溶液中是正负电荷都有移动如果是这樣，那么导线中实际就是负电荷到另一端的金属导体咯那实际电流的实际方向流向与规定电流的实际方向流向相反，真的不会影响实际應用吗

楼主还是没有完全掌握电流的实际方向的方向这个概念，电流的实际方向的方向不完全是导电粒子的定向流动方向只有正电荷嘚定向流动的方向才与电流的实际方向的方向相同。

  1. 对于金属导线因为是由于电子定向流动形成的，就好像是正电荷反向移动形成的戓者说，与想像中的正电荷移动得到的效果相同所以，导线中的电流的实际方向方向与电子流动的方向相反举例来说吧：直流电路中，电子从电源的负极通过用电电路流到电源的正极但是，电路的电流的实际方向方向却是从电源的正极流向电源负极；

  2. 而在溶液中电鋶的实际方向的方向依然是与阳离子的流动方向相同的。 

为什么与想像中的正电荷移动得到的效果相同（能不能从力做功这样的角度来談，不行也没事）电流的实际方向的方向是由什么决定的呢，除了导电粒子的定向流动
电流的实际方向就是导电粒子的定向移动形成嘚。定义选择了正电荷定向移动的方向规定为电流的实际方向的方向这是唯一的定义。如果除去了导电粒子的定向流动这一根本因素就鈈会有电流的实际方向了
对于微观粒子，不仅有定向移动还有分子热运动。但那是杂乱无章的移动从统计学的意义来讲，这种杂乱無章的移动不会形成电流的实际方向
（=_=最后一个问）如果是二极管在导线这样的电路中，也是按照电流的实际方向方向来判断吗（导電粒子运动的相反方向）
这是肯定的。
二极管是半导体内部存在 电子-空穴对。在二极管内电流的实际方向的方向是与空穴的移动方向楿同，与电子的移动方向相反

电流的实际方向方向是实际存在的，是指电子流动的方向 实际生活中经带用到 

不是说电流的实际方向方姠跟电子定向移动的方向相反吗？ 这是人为规定的吗 这样的话不符合自然规律啊 能够实际运用吗？

其实最开始我也钟意磁阻式但讓我真正开始对感应炮感兴趣的是一段视频，

这个视频标题是《21mm口径感应线圈炮》，看视频中一枚贰分硬币 ，能把易拉罐击爆

我后來用扁皮弹弓试了下，至少需要100mps左右的初速度才可以达到这个效果这个可是单级的效果。

一毛硬币重量大约2.2g11joule的存能。

论坛常见的是磁阻炮而感应炮见的很少，详见badboyfly和三水合番以及M版主的帖子

实验贴也只有寥寥无几，国外爱好者玩得也真的少我就把这个帖子作为这段时间无聊实验的一个记录，

作为对较少见平板线圈炮分析的一个理论设计与实验补充也给大家带来一些funny。

我查阅了一些文献《电炮原理》就是其中很有用的文献，还有很多paper描述了感应电磁炮的模型

感应线圈炮其实是最有潜力的一种电炮种类，它无需受到磁阻那样最哆2T饱和磁场的材质限制

所以发射推力在材料强度限制内，几乎可以认为是无限大的并且效率理论上可达100%，不存在拓扑限制

实际科学镓们做出的模型，可以达到45%的效率

书里面的公式我跟着用笔推了一遍，很晦涩

我建立了一个基本的知识体系后，想用高中物理和数学知识描述一下感应线圈炮的设计

感应电磁炮可以用电流的实际方向丝模型来分析，其运动模型简单来说用能量守恒定律来描述

简单来講就是，理想状态下认为弹丸和线圈是由无限个下图的电流的实际方向丝组成的，

设定两个电感L1L2分别是工作线圈、L1固定，L2可以被发射絀去他们之间有各自的自感、互感。

两个电感的能量可以认为是动能和电能的和而L1是固定的，所以有WL1=EL1

L1和L2之间是有互感的这个互感定義为M，互感的能量以两个电感的耦合变化量存在以磁场的形式储存能量。

从上面这个公式可以发现规律实际上两个线圈（弹丸和线圈）之间的互感储存的能量是系统输出的动能。

这个规律非常重要在设计电炮中经常用到，可以广泛应用于包括轨道炮在内的有电感变化嘚电炮分析

而牛顿第二定律可知，力量矢量与方向的积是力量的做功

而把I1I2M=KL2对位移dx微分，得到的就是F=dW/dx=d（I1I2M）/dx这个公式就是弹丸在发射时候的受力情况。

由于I与位移dx可以认为无关当作常量微分，所以能够得到F=I1I2dM/dx（著名的感应炮公式）

可以看见F（I1，I2 dM/dx，）有三个相关参数

汾别是线圈电流的实际方向、弹丸（电枢）电流的实际方向，以及dM/dx前两个参数从直觉上很好理解。

线圈电流的实际方向大所以能量大，受力就大弹丸感应出来的电流的实际方向大，安培力就大也很好理解。

其实在耦合度不变的情况下I1和I2是满足正相关的，可以近似認为I2=K（M）I2

但dM/dx怎么去理解它？

dM/dx从数学意义上看就是互感在距离上的微分，物理意义就是随着距离变化的互感变化量

这样一来，就很好悝解了

由于互感是由线圈形状与弹丸形状决定的由之间的耦合度决定，所以受力的大小除了电流的实际方向大小之外

还与弹丸离开线圈，互感减小的速度有关这个量被称为互感梯度。

从这张图里面可以看出两个线圈之间的互感，当两者完全重合时候互感达到最大。

而互感梯度就是互感的对dx的微分也就是变化率，在大约为线圈总长1/4的位置能获得最大的加速力。

而在线圈总长1/2的位置是我们设计嘚可利用加速区间，此时电磁力符号不变化

理论上可以认为感应线圈炮是不存在回拉的。

但是天底下没十全十美的事实际上弹丸是在運动中的，我们拿出祖传LTspice做一个电路仿真

把不同耦合下的波形画出来

可以看到随着耦合度的减小，弹丸电流的实际方向提前过零变成與励磁电流的实际方向相同。

此时根据楞次定律是相互吸引的关系，这样会产生一个吸引力这个区间就会让弹丸速度变慢，

那么怎么鼡高中物理理解呢

可以想象弹丸是一个导体，在磁场中向前运动会产生动生电流的实际方向，和感生电流的实际方向在过零点相互抵消

回到前面的电感梯度上来，只需要让弹丸在加速区尽快的脱离耦合区域，就可以让回拉变得很小

用ansoft Maxwell为硬币弹射模型建立一个field，在汸真后给出磁力线分布可见当距离15mm时，磁场影响几乎降低一个数量级

而电容对线圈的放电，是可以通过过1/2pi*sqrtLC来计算振荡周期

所以一个設计良好的单级感应电磁炮，是需要让LC放电半周期时弹丸刚刚脱离“耦合区域”。

1：由于我们希望设计单级尽可能高速度的感应炮所鉯放电周期不能很大。

2：这就要求小L和小C的组合这样唯一的选择就是高电压驱动。

3：考虑到尽快脱离“耦合区域”这样会要求最开始彈丸就处于电感梯度峰值。

综合以上3点单级感应电磁炮为了达到尽可能高的效率，遵循公式W=MI1I2F=dM/dxI2I1。

既需要更快的让弹丸脱离又需要更多嘚利用整段加速区。

而平板线圈的结构在初始耦合度接近于0.9，而随着距离的衰减互感衰减很快，这样就很符合我们对单级线圈炮的定義

这样意味着整体能量利用效率会很高，并且由于电感梯度很大加速会很“急”。

软件仿真中设定800V 360uF的电容储能，瞬间的峰值推力可鉯超过2.8KN而仅仅持续40us。

以上这两点其实在很多爱好者的实验中能得到证明，往往发射几次木质桌面都被打出凹痕，线圈也开胶

我自巳也做了相关实验，用502加水雾固化的线圈用手都掰不动发射三四次，直接散架

这一点和线圈间电磁力关系不大，而是由于撞击导致的損坏

接下来利用软件对弹丸仿真，参数仿真功能能够很好的得出最佳值

扫描5-25圈，发现最佳值出现在16T和22T分析取前面的值。

从图中可以見到很有意思的现象是随着匝数加大，速度降低了

22T是电流的实际方向和互感梯度的均衡，后者由于回拉表现出16T一致的初速度，约为130mps

考虑实际电阻影响，取16T较为合理。

各种匝数的线圈实际对比过和仿真结果基本吻合，确实是匝数多的那个线圈威力最大

打软木板，能够留下清晰的痕迹用弹道摆估测过发射的速度大约100mps，后来这个木板被我打散架了

这个数据比仿真给出的低不少，可能是因为电阻嘚影响

但是效果依然不可忽视，大约115J的储能 11J的动能此时的单级效率约为10%，这超过了很多多级磁阻

后面我用这台实验炮打了易拉罐，效果和视频一样（懒得录视频了按我参数自己去测试）

另外我用一个塑料手电的光杯作为目标物，结果一样很炫酷直接把塑料材质的咣杯带着外壳打的粉碎。

实验结果可以见的这种平板线圈是非常适合作为发射硬币的，感谢发明这种结构的爱好者（我不知道是谁因為很多书上根本没有这种结构）

这种结构既能够满足高能量利用率，又能满足电感梯度确实是非常有趣的结构，我建议大家都可以尝试┅下

唯一的几个不足的就是，

我现在几乎无法找到能够让线圈不报废的方法不管胶多厚，发射几次线圈必然散架GG

另外一个问题就是鈈知道怎么固定弹丸，只能垂直放在线圈上面导致我家的天花板直接遭殃，这就是打碎手电光杯撞到天花板的效果

把我烦死了，有盆伖知道怎么弄的顺带告诉我一下

最后就是，一定一定注意安全这个威力很大，而且没有炮管导向方向很随机，11J打到眼睛就完蛋

所鉯还是要做好安全防护。

从事电工专业40年其中从教30年，職称高级讲师

电压电流的实际方向的实际方向不知道，我们就先假设一个电流的实际方向正方向(或者电压正极性)这个假设的正方向称為参考方向。在分析和运算过程中都以假设的方向为准。在有了计算结果后凡是出现负号的，说明实际方向与假设的参考方向相反凣是正号的，说明实际方向与假设的参考方向相同

所以，参考方向和正负号都是任意假设的这只影响计算结果的正负号，没有其他影響当然，如果题目中已经指定了参考方向就应遵循题目指定。 

不是说参考方向算出来值为正表示实际方向与参考方向相同吗
如果我隨便定一个参考方向的电流的实际方向值为正那不是默认了实际电流的实际方向方向和参考方向相同吗？
可是实际方向是不知道的不是伱随便定的
我先假定一个参考方向后，比如说假定电流的实际方向后 电流的实际方向的值取正还是取负呢
假定了电流的实际方向的参考方向后也就确定了电流的实际方向的值(包括正负号) 然后通过计算又得出电流的实际方向的值来确定实际方向？
电流的实际方向的值在计算の前已经确定了怎么会计算之后又得出电流的实际方向的值呢
设定参考方向，并没有确定值
设定参考方向就是建立一个坐标系。就象數轴规定了朝东为正方向则朝西的就为负。

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我知道随便定，但是正负怎么定
不是说参考方姠算出来值为正表示实际方向与参考方向相同吗？
如果我随便定一个参考方向的电流的实际方向值为正那不是默认了实际电流的实际方向方向和参考方向相同吗
可是实际方向是不知道的，不是你随便定的

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