指针式寒暑表

谭建华

八年级《物理》（人教版）上册第81页的第4题：不同物质在升高同样温度时它们膨胀的多少是不同的.如果把铜片和铁片铆在一起，当温度变化时这样的双金属片就会弯曲.怎样用它制成温度计？画出你的设计草图.

市场上有一种指针式寒暑表（如图1所示），就是用双金属片作感温元件的.到商店去看一看，有没有这样的寒暑表.

日光灯起辉器内也有这样的双金属片.轻轻打破起辉器的玻璃外壳，把U形双金属片用火柴烤一烤，就可以看到它的形状发生变化.想一想，能不能用它制作一个自动控制温度的装置？

温度计是用来测量温度的仪器，我们常用的大都是液体温度计，如水银温度计、酒精温度计和煤油温度计等，它们都是根据液体热胀冷缩的规律制成的，其基本结构有玻璃外壳、毛细管、玻璃泡、刻度及温标.其实，由于金属也有热胀冷缩的现象，也可以用来制作温度计.大量实验表明，随温度的升高，铝的热膨胀最显著，随后依次排列为铜、铁、钢.将长度相同的不同薄金属片叠在一起，两头用铆钉铆合，就是双金属片.由于不同金属片的热膨胀程度不同，双金属片在受热或遇冷时会发生弯曲，可以让双金属片带动金属温度计的指针来指示当时的温度，这是制作指针式温度计的基本思路.

图1所示的指针式温度计，外形如仪表盘，它以双金属片作为感温元件，用来控制指针.双金属片通常是用铜片和铁片铆在一起的，且铜片在左，铁片在右.由于铜的热胀冷缩效果要比铁明显得多，因此当温度升高时，铜片牵拉铁片向右弯曲，指针在双金属片的带动下就向右偏转（指向高温）；反之，温度变低，指针在双金属片的带动下就向左偏转（指向低温）.

找一个废弃的日光灯启辉器，轻轻打破启辉器的外壳（注意安全，小心不要划破手指），你会发现其内有两个触片，一个是直线形的叫静触片，另一个U形的是动触片，如图2所示.其实，日光灯启辉器也是利用双金属片的热胀冷缩来工作的.当我们把U形金属片用火柴烤一烤时，我们很快就可以看到它的形状发生了变化，U形触片慢慢张开，向静触片靠拢，直至与静触片接触；当停止加热后，U形触片慢慢恢复原状，远离静触片.

根据启辉器这种结构和性质，我们可以用它来制作水开自动报警器、温度自动控制器等.图3所示就是一个温度自动控制装置图.控制温度的核心部件即为启辉器的双金属片.将其浸入到加热容器中，当温度上升到一定程度时，温度自动控制器的双金属片会慢慢张开，动触片和静触片接通，对加热器形成短路，加热器停止加热；而当温度下降到一定值时，温度自动控制器的双金属片又会慢慢还原，动触片和静触片自动断开，加热器所在电路连通，加热器重新开始加热，继而达到自动调温的目的.

双金属片温度计适用于液体、气体和蒸汽的温度测量，具有反应灵敏，测量准确，抗震性强，测量温度范围大，使用寿命长等优点，故被广泛应用在继电器、开关和控制器等上面，为实现自动化、半自动化立下了汗马功劳.

责任编辑 程 哲