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物理

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自制火灾报警器  

2017-06-17 21:53:35|  分类: 物理小制作 |  标签: |举报 |字号 订阅

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自制火灾报警器——认识双金属片  

这次我们要做一个火灾报警器的模型,用到的材料如下图: 

自制火灾报警器——认识双金属片 - 物理 - 物理

    包括日光灯上的启辉器,蜂鸣器,发光二极管,电源(4节5号电池),带鳄鱼夹的导线等。

    其中日光灯启辉器里面的双金属片温度开关,是最关键的元件,为了让大家能够彻底地了解这个装置,我们先分别介绍一下双金属片的原理和启辉器在日光灯上的作用。

双金属片:

    所谓双金属片,就是把两种金属通过压延的方式,结合成一块金属片。金属大都有热胀冷缩的特性,因为不同种类的金属,随温度变化时的膨胀率不同,所以温度变化时,双金属片里一种金属长度变化多些,另一种金属长度变化小一些。又因为两种金属是紧密结合在一起的,互相牵制,双金属片就会向长度变化小的金属一侧弯曲。 

自制火灾报警器——认识双金属片 - 物理 - 物理

    双金属片温度开关就是利用它的这种特性制成的,如下图:

自制火灾报警器——认识双金属片 - 物理 - 物理

    这是日光灯启辉器里双金属片温度开关的示意图。开始上下两个触点是碰在一起的,就是说电路导通。当有电流通过时,双金属片发热,温度升高,向上弯曲,两个触点分开,电路就断开了。当温度恢复到原来以后,双金属片会再次向下弯曲,电路再次接通。

启辉器在日光灯里的作用:

    下图是日光灯的示意图 

自制火灾报警器——认识双金属片 - 物理 - 物理

    因为日光灯灯管照明的时候需要的电压比较低,而启动的时候需要的电压又很高,所以通过镇流器和启辉器的共同作用来配合灯管的工作。开灯的时候,灯管未启辉,日光灯两段灯丝之间没有电流通过,电流通过镇流器、启辉器回到电源的零线。由于电流的热效应,启辉器里的双金属片开始发热,向上弯曲,致使电路突然断开。而由于镇流器的自感作用,提供给灯管一个高的启动电压,这时电流经过灯丝之间的水银蒸汽,日光灯灯管就亮了。

    介绍完了背景知识,下面接着介绍我们要做的这种装置:火灾报警器。

 

自制火灾报警器——认识双金属片 - 物理 - 物理

 

    图中A是完整的启辉器。因为目前节能灯使用的比较普遍,上面介绍的日光灯以及这种启辉器很多地方都淘汰了,在大城市,去小一点的杂货店应该还能买到。

    图中B是去掉塑料外壳后的启辉器。玻璃泡黑颜色,因为这是一个烧毁了的,没有关系,一样可以用。有些玻璃泡旁边还并联了一个线圈,我们不用它,剪掉就可以了。

    图中C是敲碎玻璃外壳后,里面的内容。用打火机烧一下,能够明显看到弯曲的那块小金属片,就是我们渴望已久的双金属片。实际使用的双金属片,一般是镍铁合金和黄铜两种材料压在一起做成的。注意在敲碎玻璃外壳的时候,要用方便袋罩着,防止玻璃碴掉出来。

    这是连接好的电路,我把6伏电源、蜂鸣器、发光二极管和双金属片温度开关都串联在电路里。注意,我们要做的是火灾报警器,就是说,要求在遇到高温的时候电路导通,平时是断开的。而启辉器平时是断开的,遇到高温才导通,因此需要事先把双金属片和固定触点的位置调换一下。 

自制火灾报警器——认识双金属片 - 物理 - 物理

    电路连接完成后,因为双金属片温度开关处是断开的,所以蜂鸣器和发光二极管中都没有电流通过。我们划一根火柴,或者用打火机的火焰烧一下双金属片,模拟火灾现场,这时会看到,双金属片弯曲,触碰固定触点,电路接通,蜂鸣器发出报警的声音,红色的发光二极管也发出红光。火灾报警器开始工作了!当拿开火焰以后,双金属片温度下降,反方向弯曲,电路重新断开,报警器不再报警。

    下面是我们的火灾报警器工作的视频:

    http://v.youku.com/v_show/id_XMjkzMjIxODE2.html 。

自制火灾报警器——认识双金属片

 摘要: 这次我们要做一个火灾报警器的模型,用到的材料如下图: 包括日光灯上的启辉器,蜂鸣器,发光二极管,电源(4节5号电池),带鳄鱼夹的导线等。 其中日光灯启辉器里面的双金属片温度开关,是最关键的元件,为了让大家 ...

    这次我们要做一个火灾报警器的模型,用到的材料如下图:

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

包括日光灯上的启辉器,蜂鸣器,发光二极管,电源(4节5号电池),带鳄鱼夹的导线等。

其中日光灯启辉器里面的双金属片温度开关,是最关键的元件,为了让大家能够彻底地了解这个装置,我们先分别介绍一下双金属片的原理和启辉器在日光灯上的作用。

所谓双金属片,就是把两种金属通过压延的方式,结合成一块金属片。金属大都有热胀冷缩的特性,因为不同种类的金属,随温度变化时的膨胀率不同,所以温度变化时,双金属片里一种金属长度变化多些,另一种金属长度变化小一些。又因为两种金属是紧密结合在一起的,互相牵制,双金属片就会向长度变化小的金属一侧弯曲。

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

这是日光灯启辉器里双金属片温度开关的示意图。开始上下两个触点是碰在一起的,就是说电路导通。当有电流通过时,双金属片发热,温度升高,向上弯曲,两个触点分开,电路就断开了。当温度恢复到原来以后,双金属片会再次向下弯曲,电路再次接通。

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

这是日光灯启辉器里双金属片温度开关的示意图。开始上下两个触点是碰在一起的,就是说电路导通。当有电流通过时,双金属片发热,温度升高,向上弯曲,两个触点分开,电路就断开了。当温度恢复到原来以后,双金属片会再次向下弯曲,电路再次接通。

下图是日光灯的示意图

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

因为日光灯灯管照明的时候需要的电压比较低,而启动的时候需要的电压又很高,所以通过镇流器和启辉器的共同作用来配合灯管的工作。开灯的时候,灯管未启辉,日光灯两段灯丝之间没有电流通过,电流通过镇流器、启辉器回到电源的零线。由于电流的热效应,启辉器里的双金属片开始发热,向上弯曲,致使电路突然断开。而由于镇流器的自感作用,提供给灯管一个高的启动电压,这时电流经过灯丝之间的水银蒸汽,日光灯灯管就亮了。

介绍完了背景知识,下面接着介绍我们要做的这种装置:火灾报警器。

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

图中A是完整的启辉器。因为目前节能灯使用的比较普遍,上面介绍的日光灯以及这种启辉器很多地方都淘汰了,在大城市,去小一点的杂货店应该还能买到。

图中B是去掉塑料外壳后的启辉器。玻璃泡黑颜色,因为这是一个烧毁了的,没有关系,一样可以用。有些玻璃泡旁边还并联了一个线圈,我们不用它,剪掉就可以了。

图中C是敲碎玻璃外壳后,里面的内容。用打火机烧一下,能够明显看到弯曲的那块小金属片,就是我们渴望已久的双金属片。实际使用的双金属片,一般是镍铁合金和黄铜两种材料压在一起做成的。注意在敲碎玻璃外壳的时候,要用方便袋罩着,防止玻璃碴掉出来。

这是连接好的电路,我把6伏电源、蜂鸣器、发光二极管和双金属片温度开关都串联在电路里。注意,我们要做的是火灾报警器,就是说,要求在遇到高温的时候电路导通,平时是断开的。而启辉器平时是断开的,遇到高温才导通,因此需要事先把双金属片和固定触点的位置调换一下。

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

自制火灾报警器——认识双金属片   - 物理 - 物理

电路连接完成后,因为双金属片温度开关处是断开的,所以蜂鸣器和发光二极管中都没有电流通过。我们划一根火柴,或者用打火机的火焰烧一下双金属片,模拟火灾现场,这时会看到,双金属片弯曲,触碰固定触点,电路接通,蜂鸣器发出报警的声音,红色的发光二极管也发出红光。火灾报警器开始工作了!当拿开火焰以后,双金属片温度下降,反方向弯曲,电路重新断开,报警器不再报警。

 

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