Aufbau und Wirkungsweise eines Bimetallstreifens
Ein Bimetallstreifen (bi bedeutet zwei) besteht aus zwei Streifen aus
verschiedenen Metallen. Die beiden Metallstreifen sind fest miteinander
verschweißt, verklebt oder vernietet (Bild 2). Ändert sich
die Temperatur, so ändert sich die Länge der Metallstreifen.
Aufgrund der unterschiedlichen Ausdehnung der verschiedenen Metalle bei
gleicher Temperaturänderung biegt sich der Metallstreifen in Richtung
desjenigen Metalls, das den kleineren Längenausdehnungskoeffizienten
hat. Verwendet man z. B. Zink und Eisen, so biegt sich der Bimetallstreifen
bei Temperaturerhöhung zum Eisen hin, da sich Eisen bei einer bestimmten
Temperaturänderung weniger stark ausdehnt als Zink.
Anwendungen von Bimetallstreifen
Bimetallstreifen werden in Bimetallschaltern
genutzt (Bild 3). Ein solcher Bimetallschalter besteht aus einem fest
stehenden Kontakt und einem Kontakt am Bimetallstreifen. Der Strom fließt
bei geschlossenem Schalter durch den Bimetallstreifen und über die
Kontakte. Mithilfe eines Reglers
(Einstellschraube)
kann ein unterschiedlicher Abstand zwischen den Kontakten eingestellt
werden.
Bei Zimmertemperatur ist der Kontakt geschlossen. Wird das Bügeleisen mit einer Steckdose verbunden, so kann über die Kontakte ein Strom fließen. Die Heizspirale erwärmt sich, das Bügeleisen wird heiß. Ist die eingestellte Temperatur erreicht, so verbiegt sich der Bimetallstreifen und der Kontakt wird geöffnet. Damit fließt auch kein Strom mehr durch die Heizspirale. Die Temperatur sinkt, der Bimetallstreifen biegt sich in seine ursprüngliche Lage zurück. Ab einer bestimmten Temperatur schließt er wieder den elektrischen Kontakt. Durch dieses Ein- und Ausschalten des elektrischen Stromes mit dem Bimetallschalter wird die Temperatur des Bügeleisens annähernd konstant gehalten. In entsprechender Weise funktioniert auch die Temperaturregelung bei Kühlschränken, Waschmaschinen oder Geschirrspülern.
Bimetallschalter kann man auch bei einer Temperaturwarnanlage
(Feuermelder)
nutzen. Eine solche Temperaturwarnanlage dient dazu, eine erhöhte
Temperatur in einem Raum, z. B. bei Ausbruch eines Feuers, zu signalisieren.
Sie besteht im einfachsten Fall aus einem Bimetallschalter
(Bimetallstreifen, Kontakt), einem Relais
und einer Signallampe oder einer Alarmklingel.
Bei normaler Raumtemperatur ist der Bimetallschalter geschlossen. Die
Signallampe leuchtet nicht.
Erhöht sich die Temperatur in dem überwachten Raum, so biegt
sich der Bimetallstreifen so, dass der Kontakt geöffnet und der Stromfluss
unterbrochen wird. Dadurch wird durch das Relais der Stromkreis, in dem
sich die Signallampe oder die Alarmklingel befindet, geschlossen. Die
Signallampe leuchtet auf oder die Alarmklingel beginnt zu läuten.
Mithilfe der Stellschraube kann die Temperatur eingestellt werden, bei
der der Stromfluss unterbrochen wird. Je nach der Art des überwachten
Raumes stellt man Temperaturen zwischen 40 °C und 90 °C ein.
Eine weitere Anwendung von Bimetallstreifen sind Bimetallthermometer. Genauere Informationen dazu findet man unter dem Stichwort "Thermometer".