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电梯:上楼不用爬

高楼大厦离不开电梯,它怎么安全地把人送上几百米高?

5-8岁5分钟发明 · 电梯 · 机械
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如果没有电梯,住 30 楼的人每天爬楼梯得累趴下。城市里的高楼能盖起来,全靠电梯。电梯怎么把人稳稳送上去?它不是硬拽,而是用一根钢缆,一头吊轿厢、一头吊配重,电机在顶部拉。配重跟轿厢差不多重,电机只要提供“差值”的力,所以省力又安全。

你知道吗

你知道吗?电梯最关键的安全发明是“限速器”——如果钢缆断了、电梯掉太快,它会自动卡住轨道,让轿厢停住。这是 1853 年奥的斯发明的,他还在展览会上当众把自己吊上去再切断钢缆,证明安全,从此人们敢坐电梯了。

电梯怎么跑

最常见的是“曳引电梯”。顶部有个电机带动一个轮子,钢缆绕过轮子,一头吊轿厢、一头吊配重。配重比空轿厢重一点、比满载轿厢轻一点,这样无论上行下行,电机都只要提供一点点力。电机一转,钢缆动,轿厢和配重一个上一个下,平稳又省电。

电梯有几道安全保护。第一,多根钢缆,断一两根也没事。第二,限速器:轿厢掉太快,它触发“安全钳”,死死夹住轨道。第三,底部有缓冲器,万一掉到底能缓冲。第四,门没关好电梯不动。这些保护让电梯成为最安全的交通工具之一——比汽车安全得多。

  • 钢缆一头吊轿厢、一头吊配重
  • 配重让电机省力又省电
  • 限速器:掉太快自动卡住
  • 多根钢缆,断一根也没事
  • 门没关好电梯不会动

电梯让城市能“向上长”。没有电梯,楼盖到 6 层就没人愿住;有了电梯,100 多层的摩天大楼也抢手。今天还有观光电梯、玻璃电梯、超高速电梯。上海中心电梯一秒能升 20 米,耳朵都要“嗡”一下。未来还有不用钢缆的“磁悬浮电梯”,能横着开也能竖着开,像科幻电影一样。

动手试试

动手玩:用一个线轴当滑轮,一根细线两头各挂一个小桶(一个当轿厢、一个当配重)。往配重桶里放点东西(比轿厢重一点),感受拉轿厢多省力。再做个“限速器”模型:用夹子夹住线,线动太快夹子就夹紧。把电梯的“配重省力”和“安全保护”画出来解释。想想:电梯上行和下行,哪个更省电?(下行时配重上升,电机几乎不费力)。

安全,是电梯能飞高的翅膀。——奥的斯