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电动汽车中的物理学原理探究

作者:创始人 日期:2019-10-19 人气:673

       物理学与人们的生活密切相关, 生活中处处充满了物理学的知识, 充分利用物理知识能够造福人类的生活。例如, 电动汽车的发明创造就极大的运用了物理学的知识。电动汽车是指主要由电力作为驱动系统能量源的汽车, 随着我国对环境保护意识的加强以及科技迅速提升的背景下, 电动汽车在我国的应用越来越广泛, 并且在未来存在着巨大的发展空间, 物理学的理论与应用在推进电动汽车的发展中起着非常重要的作用。
一、电动汽车的发展
       电动汽车的最初是在 1834 年, 在融合了“电气化”与“汽车”的基础上诞生, 电动汽车的出现在当时引起了人们的热捧。
       但是在 1930 年前后, 电动汽车在蓄电能力方面的存在很大的不足, 致使传统的内燃机汽车取代了电动汽车的市场。但是在经济获得高速发展, 人民的物质需求得到不断地满足后, 环境问题再一次将电动汽车推上历史的舞台。世界上很多著名的    动量定理的公式可以表示为: Ft = M2V2-M1V。当汽车发生碰撞或者撞到坚硬物体时, 汽车在极短时间内从运动状态变为静止状态, 根据动量定理, 汽车受到很大的作用力。汽车碰撞前的速度越高, 受到作用力越大, 当作用力超过汽车承受极限时, 汽车遭到破坏并变形。电动汽车厂家为了测试电动车安全性能通常会进行碰撞试验。
       电动汽车在转弯时沿曲线运动, 电动汽车与乘客都需要一个沿着弯道半径方向的向心力, 其公式为 F = ma = mv2 /r, 电动汽车的向心力由地面与车轮间的摩擦力提供, 而乘客的向心力由人与座椅间的摩擦力提供或者由安全带提供。当发生急转弯时, 当半径小于某一临界值时, 车轮与地面间的摩擦力不足以提供所需的向心力, 电动汽车就会甩出去。电动汽车启动加速时, 根据牛顿第二定律: F = ma = ( v2  汽车公司纷纷投入到电动汽车的开发生产上, 由于近年来的新材料与新技术的不断涌现, 现代的电动汽车不同于几百年前的电动汽车, 不断地突破了在发展电动汽车时在: 电磁学、运动学、力学、功和能这四个方面出现的主要问题。就我国而言, 电动汽车 的 发 展 还 远 远 不 足, 2017 年 我 国 的 汽 车 总 销 量 为2584. 5 万辆, 但是其中仅仅有 60.9 万辆的电动汽车与新能源汽车, 在汽车总销量中占据的比例仅为 2.3%。随着加强整治雾霾天气政策的实施, 我国将会在未来的一段时间内为电动汽车的发展提供大幅度的政策支持。

二、电动汽车中物理学原理的实际运用
( 一) 电磁学
       电导体在磁场中受力的作用原理最早是由丹麦物理学家-奥斯特发现的。随着这一现象的发现, 电动机应运而生, 电动机的出现实现了电能向机械能的转换。它的作用原理是通过利用通电线圈( 也就是定子绕组) 产生旋转磁场并作用于转子从而形成磁电动力旋转扭矩。电动机主要由定子与转子组成,而通电导线在磁场中受力运动的方向则是由电流方向与磁感应线方向决定。
       另外电动汽车内的音响的作用原理也离不开电磁学, 我们听到的声音是在通电线圈产生磁场与永磁体之间产生相互作用的力, 而线圈中的电流不断变化时产生的磁场的极性及磁场强弱不同的情况下, 当与永磁体发生相互作用时, 线圈带动薄膜在一定范围内产生振动, 通过这个振动产生声音, 变成我们听到的歌曲。
( 二) 运动学
       电动汽车是通过电机的转动从而引起车轮的转动来运行的, 车轮与地面间产生的摩擦力, 与动力形成反作用力从而促使车辆向前运动行驶, 在下雪时地面比较光滑因而与车轮之间的摩擦系数减小, 造成前进的时候打滑现象。此时刹车停车时候摩擦力减小, 因而刹车需要的时间越长, 在相同速度条件下要比没有积雪时刹车停车需要的距离更长, 因此容易导致安全事故。
       1-v1) /t, 当电动汽车发动机所能产生力越大时, 汽车的加速度越快, 达到快速行驶时所用的时间越短。当电动汽车匀速行驶时, 汽车在前进方向上所受的合力为零, 汽车受的空气阻力与前进方向的摩擦力大小相同, 方向相反。
       电动汽车装有用于减振用的弹簧, 当电动汽车处于静止状态时, 在重力作用下弹簧的变形符合胡克定律。
( 四) 功和能
       电动汽车在爬坡时, 电池提供的能量转化为汽车的动能、势能和摩擦力所做的功。而电动汽车在下坡时, 如果不提供能量, 重力势能将会转化为动能和摩擦力做的功, 而重力势能也可以被充分的利用, 被电动汽车储蓄下来, 作为以后的能量来源。汽车牵引力的功率为: P = Fv。电动汽车的电能并不能全部转化为前进的动能, 最简单的电能会转化为一部分的热能或者变成摩擦力的做功。在这一过程中也要满足能量转换率: η= P( 牵引力功率) /P ( 电池提供的能量) 。从而转换效率的提高也是提升电动汽车性能的一个非常重要的指标。
三、结论
       电动汽车的发明与创造, 不仅能够保护人民的生活环境,还不会降低人们的生活质量。总之, 物理在我们生活中的表现是无法描述的, 它与我们现实生活之间的实践是不可分割的。
       深入生活, 观察生活, 发现生活中物理科学中的应用, 不断提高自己的应用物理知识, 运用物理知识解决问题的能力在现实生活中, 提高自己的创新思维和创新能力, 很快成为一个国家发展所需要的合格人才, 为国家的发展贡献自己的一切力量。
参考文献:
[1] 焦红兰. 电动汽车的现状与发展趋势[J] . 汽车维修,2017( 9) : 6-7.
[2] 李伟.电动汽车电池现状及发展趋势研究[J] .科技创新与应用, 2014( 35) : 60.
[3] 王杰雄.电动汽车的优缺点及创新方案[J] .河北农机,2019( 04) : 67. 

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