Vì sao đồng hồ đo tốc độ của ô tô có thể báo tốc độ cho người điều khiển?

Trên các bảng báo trong buồng lái của xe Ô tô, có một đồng hồ dùng để thông báo tốc độ xe đang vận hành cho lái xe biết. Vậy nguyên lý làm việc của nó là thế nào?

Đồng hồ báo tốc độ bao gồm một số bộ phận tạo thành như sắt từ, mặt báo tốc độ, kim chỉ... Trong đó, nam châm vĩnh cửu được nối với trục truyền động, trên mặt đồng hồ có ghi rõ số km/giờ. Lợi dụng nguyên lý cảm ứng điện từ, nó làm cho kim đồng hồ chuyển động một góc sao cho phù hợp với vận tốc thực của ô tô. Một số đường sức của nam châm vĩnh cửu đi qua đồng hồ. Các đường sức này phân bố không đều nhau, đường sức càng gần cực từ thì càng dầy. Trục khu chuyển động làm cho nam châm vĩnh cửu chuyển động, thông qua các đường sức trên đồng hồ tốc độ sẽ theo đó mà thay đổi, thuận theo sự chuyển động về phía trước của từ tính, số đường sức cũng sẽ dần tăng lên, còn phía sau lại dần giảm xuống. Theo như định luật cảm ứng điện từ Faraday, thì số đường sức đi qua dây dẫn thay đổi khi trong vật dẫn có cảm ứng dòng điện. Theo như định luật, dòng điện cảm ứng sẽ sinh ra từ trường, lúc đó phương của đường sức bị cản lại do sự thay đổi của từ trường. Hơn nữa, do sắt từ có hướng chuyển động lên phía trước, đường sức được sinh ra do dòng điện cảm ứng và phương được sinh ra trong sắt từ của nó là ngược chiều, do vậy chúng sẽ triệt tiêu nhau. Ngược lại, đường sức được sinh ra bởi dòng cảm ứng và đường sức do sắt từ sinh ra có phương giống nhau, do vậy chúng sẽ hút nhau. Do tác dụng của lực hút này, đĩa tốc độ được sắt từ kéo theo chuyền động, đồng thời trục quay và kim chỉ đường cũng hoạt động.

Để kim có thể căn cứ vào các tốc độ khác nhau của xe mà chỉ đúng các vị trí khác nhau. Trên trục kim người ta lắp các khấc tốc7; được thông qua hệ thống lò xo hãm trong đồng hồ. Một đầu kia của lò so hãm được lắp cố định vào một hộp sắt. Khi đĩa tốc độ chuyển qua một góc độ khác, lò so hãm bị kéo chuyển động theo và sinh ra một lực. Khi nó cân bằng với lực của nam châm vĩnh cửu thì kéo đĩa tốc độ chuyển động. Khi đó, đĩa tốc độ dừng lại ở vị trí khác nhưng vẫn nằm trong trạng thái cân bằng. Lúc này, kim trên trục sẽ chỉ số tốc độ tương ứng của xe.

Khi so sánh tốc độ thực của ô tô và tốc độ chuyển động của sắt từ vĩnh cửu, tốc độ của ô tô càng tăng lên, dòng điện cảm ứng và tỷ lệ tốc độ chuyên động ở đĩa tốc độ cũng tăng theo tương ứng, làm cho kim chỉ chuyển động cũng tăng lên một góc lớn hơn. Do vậy, vận tốc của ô tô thay đổi thì kim chỉ vận tốc cũng thay đổi theo; khi ô tô dừng lại, sắt từ dừng lại, lò xo trở về vị trí cũ, kim chỉ trở về vị trí số không.