1891年電熱水壺（Electric kettle）在芝加哥誕生，經過很多年的發展完善，到了二十一世紀，它已經成了全球最暢銷的商品之一。而在我們日常家庭生活中，熱水壺扮演着一個重要的角色，人們的生活已經離不開電熱水壺，幾乎每天都要去用它。

家庭常用的電熱水壺

大多數用戶在使用過程中都發現了兩個問題，第一個問題就是為什麼這個熱水壺的電源線做的那麼短？做那麼短的電源線，難道廠家是為了節省成本嗎？第二個問題就是電熱水壺是如何實現水開自動斷電的，這裡面蘊藏了什麼高科技？帶着這兩個人們關心的疑問，下面就為大家系統全面講解分析。

大多數的用戶在使用電熱水壺過程中，都非常的反感廠商把電源線做的那麼短，很多人都覺得廠商是在偷工減料，故意把電源線做很短。事實上廠商也不想這個樣，廠商也是按照國家相關的規定設計。

熱水壺的廠商也是按照GB 4706.19-2008《 家用和類似用途電器的安全 液體加熱器的特殊要求》規定去設計自家熱水壺的電源線長度，不符合這個規定的産品一律是無法進行上市售賣。

這個規定的大概内容如下：

電水壺的電源軟線除非是螺旋型電源線，否則不應長于75cm，通過測量檢查其是否合格。如果無繩電水壺帶有貯線裝置，則電源線長度的測量是在軟線盡可能放人貯線裝置後進行。

電源線比較短，不超過75CM

電源線的長度應從插頭至電源線或保護套電源線進入器具殼體的那一點之間進行測量長度。GB代表的是國家強制标準，也就是說無論你的廠子規模有多大，你都需要按照這個國家強制規定來設計。

之所以這麼規定，也是有原因的。我們都知道熱水壺屬于大功率電器，一般功率都在1500W-2000W之間。它不同于我們家用的洗衣機、電視機、電冰箱等電器，熱水壺的電源線在工作過程中經過的電流比較大。

而從物理學上可以知道，導線都是有一定的内阻。同等材料和線徑的電源線，越長它的内部阻值就越大，也就是在工作過程中它的發熱量越大。這會導緻電源線發燙嚴重，甚至會導緻電源線燒斷引起事故。

不僅僅是燒斷電源線問題，長的電源線也會導緻使用過程中容易絆倒人，進而引發不必要的燙傷事故。因此國家對此做了強制的規定，熱水壺的電源線最長不能超過75CM。

了解原理前可以先來看一下幾個實驗

1、蓋上電熱水壺的蓋子，開啟電源，5分鐘左右壺内水被燒開并自動斷電。

2、打開熱水壺的蓋子進行通電加熱，壺内熱水一直沸騰，而熱水壺還在一直處于通電加熱狀态。

3、先開始先打開熱水壺蓋子加熱到水沸騰，沸騰後再次蓋上熱水壺蓋子，過了幾秒後熱水壺自動停止加熱。

4、燒開熱水後，再次用手按動熱水壺開關，不能按下去。等待幾分鐘後，可以按下去。

通過以上的實驗就可以得出一個結論，水壺自動斷電靠的是壺内蒸汽。隻有當熱水壺蓋上蓋子加熱，壺内積累蒸汽才能夠使得熱水壺把水燒到100℃自動斷電。

紅色為蒸汽管道，不同熱水壺結構不太同

這個自動斷電的裝置稱為蒸汽開關（溫控開關），它由兩個特意選擇的熱膨脹系數差别很大的金屬片疊合組成。當熱水壺内水沸騰時，壺内會産生大量的水蒸氣，這些蒸汽可以通過特定通道進入到溫控開關中。水蒸氣具有一定的熱量，一旦這個雙金屬片受熱，金屬片就會朝着熱膨脹系數小的那個金屬片彎曲，從而帶動溫控開關上的機械結構切斷電源。

雙金屬片變形，帶動機械結構斷電

這一點也可以進行這樣的理解：熱膨脹系數大的稱為主動片，熱膨脹系數小的稱為被動片。當兩個金屬片受到溫度作用時，主動片的形變程度高于被動片的形變程度，主動片會向着被動片彎曲，從而帶動機械結構進行斷電。

當溫度降低到一定的程度，這個雙金屬片就會恢複到原位，這也就是為什麼我們燒開水後再次按壓開關不能按下去的原因所在。談到這裡，再說一下熱水壺底部也有一個溫控開關，這個開關的雙金屬片比手柄處的溫度感應要高，它的作用是防止幹燒。

電熱水壺手柄處用的溫控開關，由兩個雙金屬片和機械結構構成

而對于一些高級的電熱水壺，用的不再是溫控雙金屬片，普遍采用了NTC熱敏電阻，這類熱水壺對于溫度控制更加的精準。熱敏電阻對于不同的溫度它的電阻值會發生變化，通過信号反饋線傳到主闆控制器中，進而實現精準的通斷電。

熱繼電器

雙金屬片在熱水壺上的應用，僅僅是它的冰山一角，它在工業生産應用中也是扮演着重要的角色。在工業生産中，都會用到大量的電動機。電動機能否正常工作，決定着一個生産線的效率，工廠為了達到更高的效率，都會對電動機進行運行保護。

工業用電動機過載保護：熱繼電器

生産線上和一些機械上用到最多就是三相電動機，如果三相電動機長期處于帶負荷欠電壓運行、長期過載運行，就會很容易導緻電動機發生發熱嚴重甚至線圈燒毀。而利用雙金屬片的熱繼電器的出現，很好的解決了這個問題。

當電動機發生過載時，過載電流通過熱繼電器發生熱效應。這個雙金屬片對于溫度有着不同的反應，這一點與熱水壺控制差不多，它就會主動切斷電源，從而保護電動機。

雙金屬片溫度計

這種溫度計主要用于工業生産中，它可以直接測量工業生産過程中-80℃～500℃的液體蒸汽溫度和氣體介質溫度。它可以測量移動物件的溫度，通常測量表面溫度。

利用雙金屬片原理設計的溫度計

與熱繼電器和溫控開關不同的是，它利用雙金屬片的膨脹程度不同，帶動表針旋轉不同的角度，進而顯示相對應的溫度。

電熨鬥

在挂燙機出現之前，一直還是電熨鬥的天下。那個時候，家家戶戶基本上都會有一個電熨鬥。而可調溫電熨鬥實現調溫利用的就是這個雙金屬片，現在新型的電熨鬥有的已經不再采用這種設計，但是雙金屬片仍然是目前的主流。

家庭常用電熨鬥

雙金屬片如何實現電熨鬥調溫？可以看一下下圖的内部結構。電熨鬥通電後，電熱絲持續發熱，電熨鬥溫度不斷的上升，上升到一定程度，上部的雙金屬片就會發生形變，兩個金屬片觸點發生分離，進而斷電。

電熨鬥内部結構，以及調溫控制雙金屬片

由于電熨鬥熨燙衣服過程中熱量不斷放出，雙金屬片又會恢複原有形狀，進而繼續通電保持加熱，從而可以保持電熨鬥可以在一定範圍溫度内工作。而調節上部的螺絲，可以控制兩個金屬片之間的距離，也就是可以讓它設定在一定溫度範圍工作。

從電熱水壺中應用雙金屬片，引出了雙金屬片在生活和工業生産中的各種應用。筆者認為雙金屬片的大量應用，對于人類的發展進程有着重要的作用。它在提升我們的生活品質、提高工業生産安全中，都有着重要作用。

我們可以想想，利用雙金屬片的電熱水壺出現，讓很多人喝開水變得更加方便。在一些農村地區來說，電熱水壺沒有出現之前。燒熱水還需要進行燒地鍋，基本上很多人為了圖省事，渴了都是直接飲用地下水。而直接飲用地下水會帶來一系列問題，例如一些結石問題。而自從有了電熱水壺，人們燒開水變得方便，三四分鐘就能喝到開水，非常的方便，這直接提升了人類的生活品質，降低了一些疾病的發生概率。

而在工業上，利用雙金屬片的熱繼電器大量應用，讓電動機的壽命更加長。企業的生産線運作更加穩定、高效，間接的帶動了企業效益的增加。因此筆者認為，雙金屬片是人類發展進程上的一個重要物件。

更多精彩资讯请关注tft每日頭條，我们将持续为您更新最新资讯!