Ein Bimetallstreifen ist ein einfaches Gerät, das thermische Energie in mechanische Bewegung umwandelt. Es wird als thermisch aktivierter Schalter oder Wärmeindikator verwendet und arbeitet nach dem Prinzip der unterschiedlichen Ausdehnung erhitzter ungleicher Metalle. Der Bimetallstreifen besteht aus zwei unterschiedlichen Metallen, die zu einem geraden, flachen Streifen oder einer konzentrischen Spule miteinander verbunden sind. Beim Erhitzen des Bandes erwärmt sich eines der Metalle und dehnt sich schneller aus als das andere, wodurch sich das Band verbiegt. Diese mechanische Auslenkung wird dann auf verschiedene Weise genutzt, um elektrische Schaltkreise zu schalten oder eine Skala auf eine bestimmte Heizwertanzeige zu bewegen.
Wenn ein Feststoff, eine Flüssigkeit oder ein Gas erhitzt wird, beginnen sich seine Moleküle voneinander zu entfernen, was zu einer Ausdehnung führt. Solange ein erhitztes Material nicht irgendwann enthalten ist, dehnt es sich in ausgewogener Weise aus. Wenn das Material aus irgendeinem Grund entlang einer seiner Oberflächen eingedämmt oder daran gehindert wird, sich auszudehnen, führt die ungehinderte Ausdehnung des restlichen Materials dazu, dass es sich verbiegt oder verbiegt. Offensichtlich erwärmen sich einige Materialien schneller oder dehnen sich je nach ihrer molekularen Struktur stärker aus als andere. Wenn zwei solcher unterschiedlicher Materialien miteinander verbunden werden, wird das Material, das sich langsamer erwärmt, die Ausdehnung entlang einer Seite des anderen einschränken und dieses Durchbiegungsphänomen verursachen.
Dieses Prinzip der thermischen Ablenkung unterschiedlicher Materialien wird genutzt, um wärmebedingte mechanische Bewegungen in einer Vielzahl von Elektro- und Messgeräten bereitzustellen. Bimetallstreifen werden im Allgemeinen aus zwei unterschiedlichen Metallen hergestellt, wobei Messing und Stahl und Kupfer und Stahl typische Kombinationen sind. Die beiden Materialien werden typischerweise zusammengeschweißt, hartgelötet oder genietet, um eine gleichmäßige, sichere Verbindung zwischen den beiden Kontaktflächen herzustellen. Bimetallstreifen können als gerade oder konzentrische Schraubenfederelemente ausgebildet sein. Ihre physikalische Auslenkung bei Erwärmung wird dann auf vielfältige Weise genutzt, um unterschiedliche Funktionen zu erfüllen.
Eines der gebräuchlichsten Verfahren zum Ausnutzen der Durchbiegung eines Bimetallstreifens besteht darin, den Streifen als elektrischen Kontakt zum Schließen oder Unterbrechen von Stromkreisen zu verwenden. Heizthermostate sind ein gutes Beispiel für diese Art von Anwendung und verwenden den geraden, unbeheizten Streifen, um Kontakt mit einem Schaltpunkt zu halten und den Heizkreis aktiv zu halten. Wenn die Temperatur auf einen vorbestimmten Punkt ansteigt, erwärmt sich das Band und biegt sich, wodurch der Stromkreis unterbrochen und die Heizung abgeschaltet wird. Wenn das Band wieder abkühlt, richtet es sich auf und reaktiviert den Heizkreislauf. Dadurch kann ein konstanter Temperaturbereich eingehalten werden.
Der Bimetallstreifen vom Spulentyp neigt dazu, sich abzuwickeln, wenn er sich erwärmt und die Nadel eines Thermometers vom Zeigertyp dreht, um einen Temperaturwert anzuzeigen. Bimetallstreifen werden auch als thermische Überlastvorrichtungen verwendet, um die Stromversorgung elektrischer Geräte zu unterbrechen, wenn sie übermäßigen Strom ziehen oder physisch überhitzen. Die bekannten Ausdehnungseigenschaften der verschiedenen Metalle im Bimetallstreifen ermöglichen eine sehr genaue Anpassung dieser Vorrichtungen, um bei genauen Temperaturen zu arbeiten. Dies macht die Streifen zu einer zuverlässigen und kostengünstigen Methode, Wärme als Kontroll- oder Messeingang zu nutzen.