御坂美琴发射超电磁炮の原理

Question

题目如上
能用高中知识解决为好
本人文科生...- -
主要是这么几个问题，第一就是硬币的初速度问题，如何轻轻一弹就达到1030米每秒我感到非常惊讶，第二美琴所产生的电场是直接形成磁场？还是什么电离空气的？第三就是这么大的初速度，美琴是如何抵消反作用力的，第四，这么大的速度，要消耗多大的能量？

Answer 1

就是一些高中的基本理科知识，连这个都不知道的话，理综至少有一道大题一分都得不到……
简单的说就是炮姐首先伸直右手，用超能力产生了一个方向由上向下并垂直于右手的强力磁场，然后把硬币放在磁场中（当然炮姐是用扔的，耍帅什么的我们不管他），再用超能力使电流从左向右从硬币中通过（大概是把空气电离了然后和自己连成一个电路），如果电流和磁场够大的话，就可以在很短的距离里面把硬币加到很高的速度。有关高中知识为电磁学，磁场对通电导线的作用。
当然这种东西现实中也能造出来，只是加速距离需要几百上千米。据说原著中写到，炮姐产生的瞬间电流有10的10次方安培，这是超越人类想象的……

惊异于有大学生大大来回答，这让我这个马上就要高考的应考生情何以堪！
另外，炮姐用的果然还是轨道炮吧，线圈炮对于炮姐计算来说太复杂了（她们的超能力都是靠计算的到的）
然后关于你的补充问题：
1.炮姐加速硬币是靠电磁场力，该力的计算公式是BIL（磁场乘以电流大小乘以导线长）以电流为十的十次方，磁场为一特斯拉来算，力就有10的八次方牛顿（手机打字麻烦，请原谅），由F=MA知道加速度有十的十的十几次方，所以加速到1030米不是问题，关键是加速距离的问题，根据匀加速运动公式加速距离为0.5at^2，因为V=at，代入就知道加速距离为0.5*1030*t ，即加速距离只与时间有关，而就算只用了百分之一秒，至少也要五米，可能这和下面那个大大说的什么场力有关，但这绝对是超过高中水平的知识，反正我没看懂……
2. 电场就是把电离的空气当做导线，把自己与硬币连成一个电路；磁场是凭空产生的。
3.反作用力的话用动量定理，MV=FT,算的出来力为一百牛顿左右，也就十千克东西的重量。
4.即使电能完美转化，由动能定理0.5mv^2，至少要一千焦耳左右的能量。但是，电路中的发热损耗很大，人体电阻几百欧母，焦耳定律W=I^2Rt，发热量有十的二十次方焦耳，可见总功耗之大(炮姐整个就是在浪费能源嘛)，而且这个发热量可以瞬间把炮姐烧成灰……

终于打完了，我大拇指快崩溃了，回答这个问题几乎帮我复习了一遍物理……由于我和那位大学生关于时间和质量的取值不同，所以答案有所差异，但数量级还是差不多的。我所有的解答都是建立在高中知识和理想条件下的估算，结果不一定完全正确，至少理论是没错的。
还有LZ不要太较真了，我觉得镰池和马那个混蛋肯定没想这么多，整部小说里违反物理定律的地方太多了…而且这是轻小说，不是科普嘛…

Answer 2

要解释清楚也不是那么容易的。
首先要说明的是环形电流时会产生磁场的，就像将电线绕成一个线圈就变成了电磁铁。这里所说的电磁铁都是指中间是空的线圈。
如果在一枚硬币前放一枚电磁铁，那硬币就会被吸引往前走吧。但硬币一旦超过了电磁铁，就会被吸回来，这也容易理解。
通常解决的方法有几种：一种是不断将线圈向前移动，另一种是将这个线圈断电，开启考靠前的线圈(就是很多线圈，但依次打开关闭)。
最终发射出去后要将线圈彻底关掉，这样炮弹不会被吸回来。
这个原理叫（Gauss Gun），虽然美琴说自己是（Rail Gun），但总觉得（Gauss Gun）的原理更解释得通。

还有一种是Rail Gun，其实就是Gauss Gun的升级版，原理基本上是一样的，只不过威力更大。

关于Rail Gun的原理，下面这个日剧在开头几分钟解释得非常清楚：
http://v.youku.com/v_show/id_XMTY5NzUxNjY4.html

指出一个翻译错误：他把“动量守恒”翻译成了“能量守恒”。

不知你喜欢日剧吗？本回答被提问者采纳

Answer 3

动漫吗，别太较真。
按照动量定理的话，炮姐早飞了···
硬币为大概六克，据Ft=mv1-mv2其实只要发动的时间够短，用很小的力也可以发射出高速，这就是电磁的优势了

Answer 4

我表是说lz可以自己学 把对美琴酱的爱化作学习的动力通过自己的学习来明白这些道理  支持炮姐！信炮姐 物理不挂科~~

Answer 5

电磁炮是现实中存在的东西，百度百科：
http://baike.baidu.com/view/90108.htm

简单地说就是，用电流产生强力磁场，然后用电磁力发射炮弹。