No.3 空き缶バイメタル
'98年〜実施 99.3.1.掲載 物理、熱

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バイメタルとは2種の金属板を貼り合わせたもので、2種の金属の熱膨張率の違いのため、温度によって曲がったり、伸びたりするものです。バイメタルは壁掛け式の温度計、てんぷら鍋の温度計、などの温度計として、また、コタツの温度スイッチ、蛍光灯グローランプなど、色々な所に使われています。

今のスチール缶には非常に薄い鉄材が使われています。じゃ、アルミと鉄でバイメタルになるかな、と試しに作ってみたら、チャンと反応するのでびっくりしました。製品は貼り合わせを溶接(?)でやっていますが、それを、ホッチキスで代用した所がミソです。 

材料
アルミ缶、スチール缶、ハサミとホッチキスとバーナー(アルコールランプや台所コンロでもOK)。

作り方
 
アルミ缶とスチール缶から、側面部分をハサミで切り取ります。

 どちらも、バーナーやコンロであぶって、プラスチックのコーディングを燃やしてしまいます。アルミの方は融けやすいので、加熱し続けないようにやります。

燃やす時いやな煙が出ますから、換気扇の下や屋外でやりましょう。

冷めたら、雑巾などで燃えかすを拭いて、きれいにし、アルミ板とスチール板から、材料を短冊状に切り取ります。

幅は1cmくらい、長さは数cmが良いでしょう。

アルミとスチールの2枚の板を密着させ、しならせたまま、ホッチキスで数カ所とめます。写真のように、ホチキスの片足だけを使うと、楽にホチキスが打てます。バイメタルそのものは、これで出来上がりです。

写真のように、太めの針がねでスタンドを作り、バイメタルの一端を固定します。反対の端っこには細い針がねをつけて、変形を見やすい針とします。

アルコールランプや、ライター、バーナーなどをバイメタルに近づけると、ヒクヒクと反応して、針が振れます。

別にしなりをつけず、直線状でも、もちろん同じです。蛍光灯用のグロースターターも、最近はU字型でないやつがあります。

左は生徒の作品、針の部分にストローを使いました。ストローは軽いので長く伸ばせて、反応が見やすいです。

おまけ情報
生徒実験として班ごとに製作していますが、各班ごとに缶を焼くと、煙やガスが大量に出ます。教師が屋外で焼いた方が良いです。アルミとスチール缶1個ずつあれば、20個ていどのバイメタルが出来ます。

線膨張率は20℃で アルミ 23.1  鉄 11.8  1/K(×10^{−6})です。

空き缶バイメタルは2002年1月発行予定の東京書籍『おもしろ実験・ものづくり事典』に掲載されます。

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