閃閃動人的電漿杯

記得去年在 Tom’s Hardware Guid 上看到2005 年的聖誕禮品最佳購物指南, 裡面有這個東西: Plasma Mug. 聖誕節快到了, 總是要買點有趣的東西來玩玩. 所以我跟 ThinkGeek 訂了這玩意兒.
十一月底就下訂了, 沒想到 ThinkGeek 給我拖拖拉拉, 一直到前幾天才送來.

馬克杯的本體是一個雙層的透明玻璃杯, 中間看起來空空的, 但實際上有填充一些低壓的惰性氣體. 另外它有一個黑色的杯墊, 要裝八顆三號電池. Oh my God, 要我一時去哪裡生這麼多顆電池呢 ? 雖然它有 DC input jack, 但是那個插座中間的 pin 特別粗, 我試遍了零件箱裡所有的 DC 頭都插不進去. 只好乖乖把我所有的 eneloop 都拿出來給它用.

看起來就像個燒杯一樣, 沒什麼特別的.
但是當我把杯墊上的電源開關打開…

神奇的事情發生了. 本來空無一物的杯壁中間發出了橘色的光芒, 感覺非常夢幻. 而且當我用手指去觸碰杯子時, 這些橘色的光芒會被我的手指吸過來.
把燈關掉來看.


用慢速快門拍攝的時候, 我可以用手指引導那些光芒在不同的位置出現, 就可以拍出不一樣的照片.
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接下來是原理解說.
其實這東西神奇的地方不在杯子本身, 而在那個黑黑的杯墊.
杯墊裡面有一個返馳變壓器, 返馳變壓器的驅動電路, 以及一塊很大的金屬極板. 返馳變壓器工作在數十 KHz 左右的頻率, 利用一次端電壓不連續時磁場崩潰的效應, 可以在二次端感應出非常高的電壓, 通常在數 KV 到數十 KV 左右.
輸出的交流高壓被引到那塊金屬極板上, 因為電壓的作用, 極板上就會感應出交流電場. 電場的強度由電壓決定, 而磁場的強度由電流決定, 因此在這樣的前提下, 極板上會感應出一個阻抗很高的電磁場. 所謂阻抗高, 就是電壓相對於電流來說很大, 或是電場相對於磁場來說很強.
這個電場會輻射出去, 擾動杯壁中的惰性氣體分子. 雖然氣體分子本身不帶電, 但是如果電場夠強, 就可以把它外面的電子給搖下來, 惰氣就從氣體變成電漿啦, 這就是為什麼它叫做 “電漿馬克杯” 的原因. 當然, 有電子被打下來, 就會有電子被吸回去, 這是一個動態的平衡, 電子在從高軌道跌回低軌道的時候, 就會把多出來的能量變光子丟出來, 於是我們就看到閃閃動人的光芒啦.
因為電場是交流的, 所以其實杯子裡面並不會有恆定方向的電流流動, 而比較像是電漿被電場拉著在某個很小的範圍內抖動. 至於用手去摸杯壁為什麼會改變光芒的形狀, 是因為手會改變電場的分佈, 因此就會引導電力線走不同的路.
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既然這個杯墊產生的交流電場可以激發杯子裡填充的惰氣, 那能不能來激發其它的東西呢 ? 我決定拿日光燈管來試試.
我找了一跟壞掉的 T5/8W 燈管. 這根燈管有一端的燈絲已經燒掉了, 所以放在燈具裡點不起來. 我把燈管靠近杯墊…

嘿嘿, 真的會亮耶. 燈管上黑掉的地方就是燒掉的燈絲.
再拿一顆省電燈泡來試試. 這次出場的是特力屋的 110V/16W 省電大便燈.

為了表示我沒有作弊, 把燈打開拍一張:

看清楚喔, 我沒有偷偷接電在燈泡上喔.
再來幾種不同的玩法, 合體!


真是太好玩啦!