除了用来做简单的温度开关,科学家和工程师们还根据这一同样的物理原理,开发出了双金属温度计。可以说,理解了这个简单的双金属弯曲机制,也就理解了众多家用电器中温度控制的基础逻辑。
鱼缸加热器的工作原理是什么?
反之,如果水温慢慢降下来,双金属片也会随之恢复形状,让触点重新接触并接通电路,加热棒又会开始工作重新给水加温。那个调温旋钮的作用,其实就是通过调节这个机械结构,来设定电路通断时的平均温度基准。
鱼缸加热棒的温控核心其实藏着一组特殊的双金属片,这可不是普通的金属片,而是由膨胀系数差异巨大的两种材料焊接而成。其中一片是高锰合金,另一片是殷钢,前者的热膨胀能力是后者的几十倍之多,正是这种巨大的差异为后续的物理变化埋下了伏笔。
这种利用双金属片原理设计的温度开关,虽然结构简单且成本便宜,但缺点也比较明显,那就是控温精度相对不高。不过这种原理非常通用,除了鱼缸加热棒,你在电熨斗、电暖瓶甚至电烘箱里看到的温控开关,大多都是基于同样的双金属弯曲原理工作的。
当水温逐渐升高,由于双金属片中高锰合金片的膨胀程度远远大于殷钢片,两片金属就会朝着相反的方向发生弯曲变形。这种机械形变会推动触点分离,一旦温度达到预设的上限,电路就会被强制断开,停止加热。
在正常的鱼缸水温环境下,这个控温装置内部的弹簧片触点是紧紧贴合在一起的,此时整个加热电路处于导通状态,电流可以顺畅通过,从而让加热棒开始工作,为水体提供热量。