關於金屬的熱脹冷縮現象的物理小實驗

日常生活中隨處可見熱脹冷縮現象，如天氣變化與熱脹冷縮有關，用體溫表量體溫時與熱脹冷縮有關，鐵軌之間的空隙與熱脹冷縮有關，老式日光燈上的啟動器與熱脹冷縮，……。下面我們就用日光燈上的啟動器來做一個小實驗，驗證一下金屬的熱脹冷縮現象。

在做實驗之前，讓我們先來認識一下啟動器。啟動器也叫啟輝器，是老式日光燈必需的一個元件。在鋁殼或塑料殼中有一個小玻璃泡，小玻璃管內充有氖氣，並裝有兩個電極，一個電極是用粘合在一起的雙層金屬片製成的，呈倒U形形狀，叫做動觸極（通常稱雙金屬片）；另一個電極是直的金屬片，叫做靜觸極，冷態時兩電極分離（如圖1所示）。當動觸極雙金屬片的溫度升高時會向外側彎曲，此時動觸極和靜觸極會相互接觸；當雙金屬片溫度降低時，因冷卻而收縮，自動與靜觸極斷開。

實驗器材：日光燈啟動器1個、發光二極體1個、1號乾電池2節、1號電池盒2個、小開關1個、蠟燭1支、紙杯1個、針1個、導線、透明膠帶、火柴、塑料瓶蓋。

實驗步驟：

1．用針在塑料瓶蓋上扎兩個相距約1釐米的小孔。

2．把發光二極體兩極的引線從瓶蓋上的兩個小孔中穿過，使發光二極體的發光部分露在瓶蓋外面，做成一個帶底座的發光二極體。（如圖2所示）

3．把啟動器的金屬外殼去掉，得到一個有兩根接線的玻璃泡和有兩根接線的柱狀紙卷。（這個紙卷實際上是一個電容器，做該實驗時不用去掉這個電容器）

4．把紙杯倒置在桌面上，再在啟動器的兩接線柱上分別接上一條導線，然後用透明膠帶把啟動器固定在紙杯底上，使啟動器的玻璃泡探出在紙杯底部邊緣外面。（如圖3所示）

5．按圖4所示電路圖連線好電路。

6.把蠟燭放置在啟動器玻璃泡的下面，使蠟燭外焰位置接觸到玻璃泡下部。

7.閉合電路開關，發光二極體發光了嗎？

8.用火柴點燃蠟燭，過一會兒，發光二極體發光了嗎？（這時發光二極體發光了，如圖5所示）

9.把蠟燭從玻璃泡下移走，放光二極體還發光嗎？

實驗現象：連線好電路，閉合開關，在沒點燃蠟燭時，發光二極體並不發光。點燃蠟燭後，發光二極體會發光。把蠟燭從玻璃泡下移走，放光二極體還會持續發光一段時間。

現象解釋：連線好電路，閉合開關，在沒點燃蠟燭時，啟動器玻璃泡內的靜觸極和動觸極處於分開狀態，這時電路是斷開的，所以放光二極體不會發光；當點燃蠟燭後，玻璃泡內的動觸極受熱膨脹，這時靜觸極和動觸極接觸在一起，電路處於導通狀態，所以放光二極體會發光。

友情提示：

1．製作過程中一定要注意安全。

2．玻璃泡在加熱過程中會出現裂縫，但不會影響實驗現象。

3．發光二級管有正負極，注意不要接反了。如果發光二極體接反了，即使其它部分電路正常，發光二級管也不會發光。

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選自：《初中物理自制教具》