循环式电磁阻尼安全速降装置

伍泽航 邓诗宇

高楼火灾发生时，如何让被困者安全、快速、有效地自救和逃生？我们想设计一种不需要使用电源就能方便自救及互救的逃生装置。

我们了解到，强力磁铁在铜管或铝管内运动时，管壁会产生涡流电，涡流电产生电磁阻尼。利用这种原理再配合滑轮组增加承重，减缓下降速度，就可以设计一种不需要电源，适用于高楼逃生、游乐园或景区体验、深井救援的循环式电磁阻尼安全速降装置。

一、实验与分析

1. 不同材质的管壁对磁铁运动状态的影响

让一块直径为3cm、厚0.5cm 的强磁力钕磁分别在长1m、直径为5cm 的塑料管、铝管、铜管内自由落体，记录每次下降的时间，重复实验20 次（磁铁会吸附在铁管壁上，因此铁管不适合本项目）。根据自由落体运动公式算出，强磁力的钕磁下降1m 所需的时间是0.452s。

分析上述实验结果可知：磁铁在铜管内下降时产生的电磁阻力更大，所以本装置优选的管材应是铜管。

2. 磁铁数量对磁铁在铜管内运动状态的影响

将不同数量的磁铁（每块磁铁的直径为3cm、厚0.5cm）吸在一起，使其在长1m、直径为5cm 的铜管内自由落体，记录每次下降的时间，重复实验20 次。实验结果表明，随着磁铁数量的增加，磁铁在铜管内下降时所受的电磁阻力越大。

因此，增加磁铁的数量即可获得较大的下降阻力。

3. 多块磁铁不同间距对磁铁在铜管内运动状态的影响

将三块强磁力的钕磁（直径为3cm、厚0.5cm）按照磁铁间距为0cm（即自然吸住）、1cm、2cm、3cm 吸住（磁铁与磁铁之间分别夹相应厚度的泡沫块，如图1），使其在长1m、直径为5cm 的铜管内自由落体，记录每次下降的时间，重复实验20 次。……