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

Trên bảng đồng hồ trong buồng lái ô tô có một đồng hồ dùng để báo tốc độ xe đang chạy cho người lái biết. Vậy nguyên lý hoạt động của nó như thế nào?

Đồng hồ đo tốc độ gồm một số bộ phận như nam châm vĩnh cửu, đĩa tốc độ, mặt số và kim chỉ. Nam châm vĩnh cửu được nối với trục truyền động, còn trên mặt đồng hồ có ghi đơn vị km/giờ. Dựa vào nguyên lý cảm ứng điện từ, đồng hồ làm cho kim quay một góc tương ứng với vận tốc thực của ô tô.

Một phần đường sức từ của nam châm vĩnh cửu đi qua đĩa tốc độ. Các đường sức từ này phân bố không đều, càng gần cực từ thì càng dày. Khi trục truyền động làm nam châm quay, số đường sức từ đi qua đĩa tốc độ cũng thay đổi. Theo định luật cảm ứng điện từ Faraday, khi số đường sức từ đi qua vật dẫn thay đổi, trong vật dẫn sẽ xuất hiện dòng điện cảm ứng. Dòng điện cảm ứng lại sinh ra từ trường có xu hướng cản lại sự thay đổi ban đầu. Do tác dụng của lực từ, đĩa tốc độ bị kéo quay theo, đồng thời làm trục và kim chỉ chuyển động.

Để kim có thể chỉ đúng các vị trí khác nhau tùy theo tốc độ xe, trên trục kim còn lắp một lò xo hãm. Một đầu lò xo gắn cố định vào vỏ đồng hồ. Khi đĩa tốc độ quay một góc, lò xo bị xoắn và sinh ra lực hồi phục. Khi lực này cân bằng với lực do nam châm gây ra, đĩa tốc độ dừng lại ở một vị trí nhất định. Lúc đó, kim trên trục sẽ chỉ đúng tốc độ tương ứng của xe.

Tốc độ ô tô càng cao, nam châm vĩnh cửu quay càng nhanh, dòng điện cảm ứng trong đĩa tốc độ càng lớn, lực kéo đĩa quay càng mạnh và kim chỉ lệch đi một góc lớn hơn. Vì vậy, khi vận tốc ô tô thay đổi, kim đồng hồ cũng thay đổi theo. Khi xe dừng lại, nam châm ngừng quay, lò xo đưa cơ cấu trở về vị trí ban đầu và kim chỉ trở về số không.