雙金屬片如何工作?

作者: John Dunn,EDN專欄作者

根據維基百科,雙金屬片的基本發明來自18世紀的鐘錶匠John Harris。其透過鉚釘或沿其長度方向融合在一起,機械地將兩條異種金屬條機械連接,從而形成一種結構,該結構透過順著優先定向彎曲以回應溫度的變化。

根據維基百科(Wikipedia)的說法,雙金屬片(bimetallic strips)的基本發明來自18世紀的鐘錶匠John Harris(1693~1776)。透過鉚釘或沿其長度方向融合在一起,機械地將兩條異種金屬條機械連接,從而形成一種結構,該結構透過順著優先定向彎曲以回應溫度的變化。

圖1 雙金屬片的工作原理。

鋼的熱膨脹係數通常為攝氏度百萬分之12的膨脹或12ppm/℃,而銅的熱膨脹係數為16.6ppm/℃,黃銅的熱膨脹係數仍為18.7ppm/℃。當鋼片與銅片或黃銅片結合使用時,結合體會透過往較小的熱膨脹係數方向彎曲來反應加熱。因此加熱後,結構會朝鋼的方向彎曲。

雙金屬片的長度相較其寬度可以做得相當長。例如做成螺旋狀,我們可以看到以下非常有用的特性。

圖2 螺旋形雙金片帶對冷熱溫度有反應。

如圖2所示,連接的指針可用於溫度測量。如果注意避免彈簧的彈性限制,這將使線性溫度計可非常接近線性,如以下示例所示。

圖3 肉類溫度計提供了一個應用示例。

是的,在這裡我作弊了。再上一張圖片中,我移除了溫度計的指針,以使線性溫度標尺更易於查看。 然後,這個溫度計又回到了廚房的抽屜裡。

回到電子領域,雙金屬片可用於製造溫度計或溫度控制恆溫器,或為其他設備提供溫度補償,或用於製造溫度警報器等。

(參考原文:How do bimetallic strips work?,by John Dunn,EDN Taiwan Anthea Chuang編譯)

 

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