电动自行车上的物理

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  【摘 要】电动自行车是以蓄电池作为能源,能人力骑行,电动或助动功能的特种自行车,它是在普通自行车的基础上,安装了电机,蓄电池,控制器等机电一体化的个人交通工具。
  【关键词】电动自行车; 能量转化; 电流热效应 ; 电流磁效应; 控制器
  
  随着时代的发展,电动自行车广泛进入家庭,已成为人们学习、生活、工作的代步工具之一, 它具有轻便、灵活、快捷、环保等优点。每天清晨和落日时分,滚滚车流在中国的城市中碾动,这是最为壮观的一道风景,这是一条现代中国流动的长城。它汇集力学、热学、光学、电磁学等多方面知识,是初中物理知识的一个典型应用实例。
  一、力学知识应用
  1、摩擦方面
  ①增大摩摖方面
  很多部件刻有凹凸不平的花纹:如车的外胎,车把手塑料套,蹬板套等。
  变转动为滑动增大摩擦:刹车过程中,车轮从纯转动变为滑滚结合的运动,车轮与地面摩擦力增大。
  ②减小摩摖方面
  变滑动为转动:电动自行车的各轮轴均采用滚珠轴承,把滑动摩擦变为转动摩擦,从而减小有害摩擦。
  加润滑油:在电动自行车转动轴承处以及其他运动部分,定时加润滑油减小有害摩擦,防止这些部件磨损过快。
  2.惯性方面
  ①当人骑电动自行车前进时,关闭电动机或停止蹬电动自行车后,电动自行车仍然前进,是由于它具有惯性。
  ②当人骑电动自行车前进时,若紧急刹车,一般情况下要先制动后刹车,然后再制动前刹车,或者前后一起制动,这样做是为了防止人由于惯性而向前飞出去。
  3.能量转化方面
  ①当人骑电动自行车下坡时,通过控制器关闭电动机,但速度仍越来越快,是由于下坡时人和电动自行车的重力势能转化为人和电动自行车的动能。
  ②当人骑电动自行车上坡之前要紧蹬几下同时转动车把,目的是增大速度,来增大人和自行车的动能,这样上坡时动能转化为重力势能,能上得更高一些。
  ③电动自行车在不平的路面骑行时,车支架上被压缩的弹簧产生弹力,弹簧的弹性势能转化为动能,车支架自动弹起,弹簧起到减震作用。
  4.简单机械方面
  ①控制前轮转向的杠杆:电动自行车的车把,是省力杠杆,人们用很小的力就能转动电动自行车前轮,来控制电动自行车的运动方向和电动自行车的平衡。
  ②控制刹车阀的杠杆:电动自行车制动系统中的车闸把,连杆和刹车阀由一系列省力杠杆组成,人们用很小的力就能使刹车阀以较大的力制动车轮。
  二、热学知识应用
  ①电动自行车内胎充气:早期的各种轮子都是木轮、铁轮,颠簸不已。现代电动自行车使用充气内胎主要是使胎内的压强增大,可以起到缓冲的作用,同时可以减小电动自行车前进的阻力。
  ②在夏天电动自行车轮胎内的气体不能充得太足,是为了防止自行车爆胎,因为对于质量、体积一定的气体,当温度越高,压强越大,当压强达到一定程度时,若超过了轮胎的承受能力,就会发生爆胎的情况。
  ③气门芯的作用:充气内胎上的气门芯,起着单向阀门的作用,只让气体进入,不让气体外漏,方便进气,保证充气内胎的密封。
  三、光学知识应用
  ①电动自行车把车灯泡安装在凹面镜的中心,这是利用了凹面镜对平行光线有汇聚作用,在根据光路可逆,处在凹面镜中心的光源经凹面镜反射平行射出,所以我们看到的车灯光几乎是直线传播。
  ②电动自行车车把上的反光镜是一个凸面镜,对光线起发散作用,从而扩大视野,方便骑车人观察后方情况。
  四、电磁学知识应用
  ①蓄电池是电动车动力的源泉,常用的是硫酸铅电池,分为36v和48v两种。它充电时将电能转化成化学能贮存起来,在行驶时再将化学能转化成电能。它体现了能量的转化和守恒定律。
  ②直流电动机由线圈、磁铁、碳刷等组成,它是根据磁场对通电导体有力的作用的原理制成的。工作时将电能转化成机械能。我们通过控制电动机两端电压的高低,电流的大小来改变电动机转动的快慢,从而间接改变电动车的速度。
  ③车灯,分为大灯、尾灯、转向灯。因为功能不同,车灯的电功率大小也不同,它是利用电流的热效应原理制成的,工作时将电能转化成光能和热能,灯内灯丝电阻大小不同决定了其明暗程度也不同。
  ④电动自行车喇叭由线圈和振动金属片等组成,是根据电流的磁效应制成的。工作时变化的磁场使金属片振动从而发出声音。此外电路方面也要用到欧姆定律、断路、通路等许多方面的电学知识
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