科学小制作：火灾报警器 ——极客迷()

　　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。

　　双金属片温度开关就是利用它的这种特性制成的，如下图：

　　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：

　　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。

　　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。

　　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。

　　下面是火灾报警器工作的视频：