来自电动自行车的电学问题

发布时间:2014-12-18    编辑:物理学法小组    来源:网络&投稿

作为新一代的代步工具,电动自行车用“电力”代替了“人力”,因而深受普通老百姓的喜爱。因为它用“电力”来驱动,所以其中自然涉及不少的电学问题了。

一、电动自行车上应用了哪些电器?

电源:电动自行车用蓄电池组作电源,一般由3~4节蓄电池串联而成,每节蓄电池的电压通常为12V,所以电动自行车电源的电压通常是36~48V。一般地,在电动自行车上电源被安置在车辆靠后的位置,虽然这样设置会增大行驶时的能耗,但却也使安全系数大增(急刹时不易前翻)。

电动机:这是为车轮(一般是后轮)转动提供动力(能量)的装置,它是电动自行车的“心脏”,通常安装在后轮上,这使得后轮成了电动自行车的主动轮。电动机是利用“通电线圈在磁场中受力转动”的原理工作的。关闭电源,用人力踩踏,电动机就变成了“发电机”,从而实现“自发电”,它的发电原理自然是“法拉第电磁感应现象”了。

电灯:电动自行车上通常还安装有照明灯(前后大灯)两盏,转向灯四盏(前后左转和前后右转灯)和转向指示灯两盏(左转和右转指示),电刹灯一盏。白炽灯泡的工作原理是电流的热效应。

电表:电量指示表和速度指示表。但它们的原理却不一样,电量指示表应该是用电压表改装的,而速度表则是将轮胎的旋转速度变换成电动车前进速度进行测速的。

开关:根据电动自行车各上电器的使用需要,开关也就成了电动自行车上必不可少的配件,电源开关和照明灯开关是由车钥匙旋转到不同位置控制的,它相当于一个单刀多掷开关。转向灯开关是单刀双掷型开关,电喇叭(也是电动自行车上的一个用电器)则是由一只按钮式开关控制的。

二、电动自行车使用过程中伴随有哪些能量转化?

给蓄电池充电,是消耗电能的过程,这个过程中电能被转化为化学能储存在电池中;行驶时,蓄电池将化学能转化为电能供给电动机,电动机转动时将电能转化为机械能使主动轮转动,同时会有一部分电能转化为内能使电动机发热;地面对后轮的摩擦力驱动车辆前进,这时会有一部分机械能转化为内能。打开照明灯和转向灯时,电能就转化为内能、光能;按响喇叭时,电能转化为声能。

三、电动自行车的电路图

根据我对电动车上这些电器的分析和思考,我所理解的电动自行车的电路图应该是下列情形。

四、与电动自行车有关的电学计算与应用例举

请认真阅读下表所示的某种品牌电动自行车的一些主要技术参数。

最高车速

≤30km/h

一次充电连续行驶里程

50km

蓄电池

36V/10Ah铅酸蓄电池

充电时间

8h

一次充电耗电量

0.6kW·h

电动机效率

80%

整车质量

40kg

最大骑行噪声

≤62dB

请回答:

1.技术参数表中“36V/10Ah”表示的物理意义是什么?

2.若质量是70kg的人骑电动自行车在水平路面上以6m/s的速度匀速行驶时,受到的阻力是人与车总重的0.02倍,取g=10N/kg。求:行驶20min,电动机对自行车做的功和通过电动机线圈的电流。

3.若摩托车每行驶100km耗油2.5L,油价约5.1元/L,照明用电的电费约0.5元/kW·h,请通过计算说明使用电动自行车与摩托车哪种更经济。

4.请从环保角度,比较电动自行车与摩托车对环境的污染情况。

5.在交通运输中,常用“客运效率”来反映交通工具的某项效能,“客运效率”表示每消耗单位能量对应的载客数和运送路程的乘积,即客运效率=人数×路程/消耗能量。一个人骑电动自行车,消耗1mJ(106J)的能量可行驶30km,一辆载有4人的普通轿车,消耗320MJ的能量可行驶100km,则电动自行车与这辆轿车的客运效率之比是多少?

6.请你结合电动自行车及该电路图,写出验证电动自行车可以实现“自发电”的具体做法。

其实,在我们的日常生活中,在我们身边有许多的事物与我们的初中物理知识相关联,我们应该在学习的过程中,注意培养自己对身边事物观察、思考、分析的习惯,这对我们更好地学习和理解课堂知识极具价值。

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