サーモスタット

まとめ

解説

物体が熱を得て体積が増加することを熱膨張という。金属の場合、熱せられると原子の熱運動が激しくなり、体積が膨張する。例えば、金属球を熱すると膨張して、常温では通り抜けることができた輪を通らなくなる。また、穴のあいた金属板を熱すると、同心円状に外側へ広がるため、穴の大きさは拡大する。
熱による膨張の割合（膨張率）は金属の種類によって固有の値を持ち、アルミニウム、銅、鉄の順で大きい。この性質を応用したのがバイメタルである。膨張率の異なる二つの金属板を接合したもので、加熱すると膨張率の大きい方の金属がより長く伸びるため、膨張率が小さい方の金属側へと曲がる特性を持つ。
電気コタツはこのバイメタルをサーモスタットとして利用している。回路内に設置されたバイメタルは、温度が上がると熱で曲がり、回路の接点を引き離す。これにより電流が止まって温度上昇を抑える。温度が下がるとバイメタルは元の形状に戻り、再び接点が閉じて電流が流れる。この繰り返しの動作によって、温度が一定に維持される仕組みである。