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        指針式寒暑表

        2008-12-26 09:11:12譚建華
        關(guān)鍵詞:指針式鐵片銅片

        譚建華

        八年級(jí)《物理》(人教版)上冊(cè)第81頁(yè)的第4題:不同物質(zhì)在升高同樣溫度時(shí)它們膨脹的多少是不同的.如果把銅片和鐵片鉚在一起,當(dāng)溫度變化時(shí)這樣的雙金屬片就會(huì)彎曲.怎樣用它制成溫度計(jì)?畫(huà)出你的設(shè)計(jì)草圖.

        市場(chǎng)上有一種指針式寒暑表(如圖1所示),就是用雙金屬片作感溫元件的.到商店去看一看,有沒(méi)有這樣的寒暑表.

        日光燈起輝器內(nèi)也有這樣的雙金屬片.輕輕打破起輝器的玻璃外殼,把U形雙金屬片用火柴烤一烤,就可以看到它的形狀發(fā)生變化.想一想,能不能用它制作一個(gè)自動(dòng)控制溫度的裝置?

        溫度計(jì)是用來(lái)測(cè)量溫度的儀器,我們常用的大都是液體溫度計(jì),如水銀溫度計(jì)、酒精溫度計(jì)和煤油溫度計(jì)等,它們都是根據(jù)液體熱脹冷縮的規(guī)律制成的,其基本結(jié)構(gòu)有玻璃外殼、毛細(xì)管、玻璃泡、刻度及溫標(biāo).其實(shí),由于金屬也有熱脹冷縮的現(xiàn)象,也可以用來(lái)制作溫度計(jì).大量實(shí)驗(yàn)表明,隨溫度的升高,鋁的熱膨脹最顯著,隨后依次排列為銅、鐵、鋼.將長(zhǎng)度相同的不同薄金屬片疊在一起,兩頭用鉚釘鉚合,就是雙金屬片.由于不同金屬片的熱膨脹程度不同,雙金屬片在受熱或遇冷時(shí)會(huì)發(fā)生彎曲,可以讓雙金屬片帶動(dòng)金屬溫度計(jì)的指針來(lái)指示當(dāng)時(shí)的溫度,這是制作指針式溫度計(jì)的基本思路.

        圖1所示的指針式溫度計(jì),外形如儀表盤(pán),它以雙金屬片作為感溫元件,用來(lái)控制指針.雙金屬片通常是用銅片和鐵片鉚在一起的,且銅片在左,鐵片在右.由于銅的熱脹冷縮效果要比鐵明顯得多,因此當(dāng)溫度升高時(shí),銅片牽拉鐵片向右彎曲,指針在雙金屬片的帶動(dòng)下就向右偏轉(zhuǎn)(指向高溫);反之,溫度變低,指針在雙金屬片的帶動(dòng)下就向左偏轉(zhuǎn)(指向低溫).

        找一個(gè)廢棄的日光燈啟輝器,輕輕打破啟輝器的外殼(注意安全,小心不要?jiǎng)澠剖种福?,你?huì)發(fā)現(xiàn)其內(nèi)有兩個(gè)觸片,一個(gè)是直線(xiàn)形的叫靜觸片,另一個(gè)U形的是動(dòng)觸片,如圖2所示.其實(shí),日光燈啟輝器也是利用雙金屬片的熱脹冷縮來(lái)工作的.當(dāng)我們把U形金屬片用火柴烤一烤時(shí),我們很快就可以看到它的形狀發(fā)生了變化,U形觸片慢慢張開(kāi),向靜觸片靠攏,直至與靜觸片接觸;當(dāng)停止加熱后,U形觸片慢慢恢復(fù)原狀,遠(yuǎn)離靜觸片.

        根據(jù)啟輝器這種結(jié)構(gòu)和性質(zhì),我們可以用它來(lái)制作水開(kāi)自動(dòng)報(bào)警器、溫度自動(dòng)控制器等.圖3所示就是一個(gè)溫度自動(dòng)控制裝置圖.控制溫度的核心部件即為啟輝器的雙金屬片.將其浸入到加熱容器中,當(dāng)溫度上升到一定程度時(shí),溫度自動(dòng)控制器的雙金屬片會(huì)慢慢張開(kāi),動(dòng)觸片和靜觸片接通,對(duì)加熱器形成短路,加熱器停止加熱;而當(dāng)溫度下降到一定值時(shí),溫度自動(dòng)控制器的雙金屬片又會(huì)慢慢還原,動(dòng)觸片和靜觸片自動(dòng)斷開(kāi),加熱器所在電路連通,加熱器重新開(kāi)始加熱,繼而達(dá)到自動(dòng)調(diào)溫的目的.

        雙金屬片溫度計(jì)適用于液體、氣體和蒸汽的溫度測(cè)量,具有反應(yīng)靈敏,測(cè)量準(zhǔn)確,抗震性強(qiáng),測(cè)量溫度范圍大,使用壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),故被廣泛應(yīng)用在繼電器、開(kāi)關(guān)和控制器等上面,為實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、半自動(dòng)化立下了汗馬功勞.

        責(zé)任編輯 程 哲

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