高中物理 汽车车速表是电磁感应原理的应用素材 新人教版选修3-2.doc

汽车车速表是电磁感应原理的应用汽车驾驶室内的车速表是指示汽车行驶速度的仪表。它是利用电磁感应原理使表盘上指针的摆角与汽车的行驶速度成正比。车速表主要由驱动轴、磁铁、速度盘弹簧游丝、指针轴、指针组成。其中永久磁铁与驱动轴相连。在表壳上装有刻度为公里/小时的表盘。永久磁铁的磁感线方向如图1所示。其中一部分磁感线将通过速度盘磁感线在速度盘上的分布是不均匀的越接近磁极的地方磁感线数目越多。当驱动轴带动永久磁铁转动时则通过速度盘上各部分的磁感线将依次变化顺着磁铁转动的前方磁感线的数目逐渐增加而后方则逐渐减少。由法拉第电磁感应原理知道通过导体的磁感线数目发生变化时在导体内部会产生感应电流。又由楞次定律知道感应电流也要产生磁场其磁感线的方向是阻止原来磁场的变化。用楞次定律判断出顺着磁铁转动的前方感应电流产生的磁感线与磁铁产生的磁感线方向相反因此它们之间互相排斥；反之后方感应电流产生的磁感线方向与磁铁产生的磁感线方向相同因此它们之间相互吸引。由于这种吸引作用速度盘被磁铁带着转动同时轴及指针也随之一起转动。为了使指针能根据不同车速停留在不同位置上在指针轴上装有弹簧游丝游丝的另一端固定在铁壳的架上。当速度盘转过一定角度时游丝被扭转产生相反的力矩当它与永久磁铁带动速度盘的力矩相等时则速度盘停留在那个位置而处于平衡状态。这时指针轴上的指针便指示出相应的车速数值。永久磁铁转动的速度和汽车行驶速度成正比。当汽车行驶速度增大时在速度盘中感应的电流及相应的带动速度盘转动的力矩将按比例地增加使指针转过更大的角度因此车速不同指针指出的车速值也相应不同。当汽车停止行驶时磁铁停转弹簧游丝使指针轴复位从而使指针指在“0”处。