李定波 刘晓雨 吴秀文 董爱国 郝会颖

(中国地质大学(北京)数理学院，北京 100083)

图1 镍盘装置结构简图

图1是镍盘装置结构简图。根据镍盘受热温度达到其居里点以上时会消磁的特性，致使镍盘在磁场中受到一净磁力矩，当净磁力矩大于阻力矩时镍盘就会发生转动。居里点发动机就是基于上述原理设计的，多用于磁力发动机[1-4]、温控开关[5]等装置。目前国内外的研究主要集中在镍盘居里点温度的测量[6]，居里点发动机的演示[7]等。居里点发动机存在以下缺点，即热转化效率低[8]、提供动力有限、运动不易控制[9]等。为了改善居里点发动机的性能，我们通过实验确定出了影响镍盘运动的因素，对其工作机理进行了详细的分析，并给出了相应的数学表达式。此外，对居里点发动机的改进给出了优化设计方案。

1 实验部分

实验所用器材包括镍盘、镍丝、酒精灯、酒精喷灯、支架和规格相同的磁铁(3cm×2cm×1cm)。实验镍盘是由镍质钢板通过线切割和铣削加工而成，直径为9.0cm，厚度为0.1mm，转轴位于镍盘中心；改进镍盘是由镍条拼接而成，条幅数为8，叶片长度为4.5cm，宽度为5.0mm，转轴位于镍盘中心(图2)。

图2 圆形镍盘与8辐镍盘实物图

测试分析方法如下：实验前，用红色记号笔对初始加热区域做好标记。采用PIC-AL00录像机对镍盘的转动过程进行拍摄。对录像资料采用tracker软件进行镍盘运动追踪分析，并在软件中读取不同条件下镍盘转动的周期。由于镍盘上各点均做角量规律相同的运动，在研究镍盘运动规律时，以镍盘上某任意点为研究的代表点(本实验以记号笔标记点为研究代表点)。……