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金属的热胀冷缩现象小实验

查字典物理网 2020-11-18


日常生活中随处可见热胀冷缩现象,如天气变化与热胀冷缩有关,用体温表量体温时与热胀冷缩有关,铁轨之间的空隙与热胀冷缩有关,老式日光灯上的启动器与热胀冷缩,……。下面我们就用日光灯上的启动器来做一个小实验,验证一下金属的热胀冷缩现象。

在做实验之前,让我们先来认识一下启动器。启动器也叫启辉器,是老式日光灯必需的一个元件。在铝壳或塑料壳中有一个小玻璃泡,小玻璃管内充有氖气,并装有两个电极,一个电极是用粘合在一起的双层金属片制成的,呈倒U形形状,叫做动触极(通常称双金属片);另一个电极是直的金属片,叫做静触极,冷态时两电极分离(如图1所示)。当动触极双金属片的温度升高时会向外侧弯曲,此时动触极和静触极会相互接触;当双金属片温度降低时,因冷却而收缩,自动与静触极断开。


实验器材:日光灯启动器1个、发光二极管1个、1号干电池2节、1号电池盒2个、小开关1个、蜡烛1支、纸杯1个、针1个、导线、透明胶带、火柴、塑料瓶盖。

实验步骤:

1.用针在塑料瓶盖上扎两个相距约1厘米的小孔。


2.把发光二极管两极的引线从瓶盖上的两个小孔中穿过,使发光二极管的发光部分露在瓶盖外面,做成一个带底座的发光二极管。(如图2所示)

3.把启动器的金属外壳去掉,得到一个有两根接线的玻璃泡和有两根接线的柱状纸卷。(这个纸卷实际上是一个电容器,做该实验时不用去掉这个电容器)

4.把纸杯倒置在桌面上,再在启动器的两接线柱上分别接上一条导线,然后用透明胶带把启动器固定在纸杯底上,使启动器的玻璃泡探出在纸杯底部边缘外面。(如图3所示)


5.按图4所示电路图连接好电路。

6.把蜡烛放置在启动器玻璃泡的下面,使蜡烛外焰位置接触到玻璃泡下部。

7.闭合电路开关,发光二极管发光了吗?

8.用火柴点燃蜡烛,过一会儿,发光二极管发光了吗?(这时发光二极管发光了,如图5所示)

9.把蜡烛从玻璃泡下移走,放光二极管还发光吗?

实验现象:连接好电路,闭合开关,在没点燃蜡烛时,发光二极管并不发光。点燃蜡烛后,发光二极管会发光。把蜡烛从玻璃泡下移走,放光二极管还会持续发光一段时间。

现象解释:连接好电路,闭合开关,在没点燃蜡烛时,启动器玻璃泡内的静触极和动触极处于分开状态,这时电路是断开的,所以放光二极管不会发光;当点燃蜡烛后,玻璃泡内的动触极受热膨胀,这时静触极和动触极接触在一起,电路处于导通状态,所以放光二极管会发光。

友情提示:

1.制作过程中一定要注意安全。

2.玻璃泡在加热过程中会出现裂缝,但不会影响实验现象。

3.发光二级管有正负极,注意不要接反了。如果发光二极管接反了,即使其它部分电路正常,发光二级管也不会发光。




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