Il existe deux types de canon électromagnétique : canon magnétique, aussi appelé coilgun, qui repose sur la force magnétique, et canon électrique, aussi appelé railgun, qui lui repose sur la force de Laplace. Nous avons choisi dans ce projet de se focaliser principalement sur le canon magnétique. Il convient alors d'expliquer son fonctionnement élémentaire.

Tout repose sur la force exercée par un champ magnétique B sur un projectile : $$ \vec{F}=\left(\vec{\mu}\cdot\overrightarrow{\mathrm{grad}}\right)\vec{B} $$ où $\vec{\mu}$ est le moment magnétique dudit projectile. On distingue deux types de projectiles :

• projectile aimanté : le moment magnétique est propre au projectile et est alors plus ou moins constant, indépendamment du champ magnétique appliqué ;
• projectile aimantable : le moment magnétique est créé lorsque l'on applique le champ magnétique et dépend de l'intensité de ce champ.

Un de nos objectifs est de comparer l'efficacité du canon selon le type de projectile. Nous discutons plus en détail du moment magnétique, de son calcul et des critères de sélection des projectiles dans la section I.1.. D'après l'expression de la force précédente, on voit que celle-ci est dirigée vers les zones où le champ magnétique est le plus intense ; aussi l'on ne peut pas mettre en mouvement un projectile avec un champ magnétique uniforme. Ceci précise déjà un peu plus la nature du champ magnétique que l'on doit obtenir.

Pour créer notre champ magnétique, nous avons choisi un moyen peu coûteux et simple à utiliser : une bobine. Il nous suffit d'enrouler du cuivre autour d'un support cylindrique et de faire passer du courant dans cette bobine pour créer un champ magnétique dirigé selon l'axe de la bobine. De la même façon que pour le moment magnétique, nous discutons bien plus en détail du calcul exact du champ et du dimensionnement de la bobine dans la section I.2. ; mais ce qu'il faut retenir est que le champ créé par la bobine est le plus intense au centre de celle-ci et devient faible aux extrémités. Un de nos principaux objectifs pour le projet est d'obtenir numériquement la carte de champ.

Si l'on résume ce que l'on a dit jusqu'à présent : le projectile est attiré vers les zones de champ fort et cette zone précise se trouve au centre de la bobine. Le problème est donc que si l'on fait circuler le courant dans la bobine, le projectile est attiré vers le centre, le dépasse peut-être même selon sa vitesse acquise mais est ensuite attiré vers l'arrière. Pour remédier à ce problème, il suffit de couper le courant (et donc le champ) lorsque le projectile atteint le centre de la bobine pour ne pas qu'il soit ralenti. Il y a alors deux possibilités : mettre un formidable courant dans une bobine pendant très peu de temps, ou disposer plusieurs bobines à la suite que l'on allume et éteint successivement. C'est le principe de notre canon.