科普时报记者 陈杰

物理基础理论怎么走向尖端科技？为什么说一切电磁现象背后都是麦克斯韦方程组？近日，搜狐创始人、物理学博士张朝阳在新能源车内讲了一堂物理课，从电磁场理论到三相电动机工作原理，硬核解读新能源汽车背后的电动力学原理。

“真正精彩创新都来自于对本质的把握”，张朝阳强调从第一性原理出发理解万事万物。在卡尔·本茨利用燃油发动机首次发动汽车近150年后的今天，新能源汽车正取代传统燃油车，成为新的出行主力。

为何新能源汽车能够成为风尚？张朝阳首先介绍了发表于19世纪的麦克斯韦方程组，这一方程组总结了人类在电磁现象中习得的一切规律。他对麦克斯韦方程组进行变形，重新推导了一遍法拉第电磁感应定律，而这正是新能源汽车“心脏”三相电动机的工作原理。

三相电动机是利用高压交流电驱动转子输出动力的装置。根据“电磁感应”定律，交流电在精心设计的电路中流转，将在定子腔体中感应出旋转磁场，这就是“电生磁”现象。“作为永磁铁的转子会倾向于与磁场方向保持平行，会追逐着旋转磁场跑动，进而带动了车轮同步转动，汽车就开起来了。”张朝阳说。

当汽车转动起来后，电磁感应中的“磁生电”便开始发挥作用。张朝阳表示，转子在旋转时，自身的磁场会产生反向的电压，把动力转换回电能。电动机倾向于把电能转换为动力，但转子又倾向于把动力“还回去”。二者是此消彼长、互相“拔河”的过程，当转子越转越快，它反向转换的能力越来越强，所以最终给到车轮的动力会变得越来越小。

“这就是开车时感觉‘低速有劲，高速乏力’的原因所在，混动新能源车的出发点正是为了解决电动机这一缺陷。”张朝阳从基础理论出发，通过仔细分析三相电动机线圈上的电压平衡方程，从中解出了三相电动机输出扭矩与转速之间的关系，用数学定量地描述了三相电动机的工作状态。

这堂特殊的“车内物理课”，拆解了日常出行场景背后的物理学原理，直播间网友们点赞称这种别致的授课模式能够更好地理解物理。“基础科学非常重要，在象牙塔里很多演算不只是满足人们对于未知世界好奇心，而是距离创造美好生活、解决人类实际生活中存在的问题如此之近。”在张朝阳看来，一个企业或者产品部门需要有懂物理的科学家，比如面对燃油机、电动机或者混动专用发动机，不同于根据业界经验套用公式，物理学家知道公式是怎么来的，去调参数可以设计出新的东西。