光為什麼會搖晃?藏在時尚燈具裡的「佛萊明左手定則」 (愛迪生燈泡與震動燈)
我是科學訓練師桑子研。每天都是一場實驗。
如果有一天,你在咖啡廳偶然看見桌上的燈泡,竟然像有生命一樣輕輕地跳起舞來……你能看穿這神奇律動背後隱藏的「科學機關」嗎?
今天,我們要從 150 年前愛迪生點亮世界的熱情講起,一直聊到現代家飾店裡那些充滿童心的設計。這是一場關於光與「振動」交織而成的故事。
點亮世界的京都竹子!愛迪生燈泡的故事
首先,讓我們從一切的起源——「愛迪生燈泡」說起。前陣子,我在國立科學博物館拍下了這個珍貴裝置的身影。
你知道嗎?這顆燈泡其實跟日本有著極深的淵源。
在煤氣燈和弧光燈盛行的年代,人們渴望更安全、在家也能輕鬆使用的照明。於是,發明大王愛迪生看中了在真空中通電會發光的燈絲(Filament)。
為了尋找更耐燒、不易斷的材料,愛迪生測試了全世界數千種植物。最後,他終於找到了最完美的素材,那竟然是來自日本京都的竹子。
將竹篾放入坩堝,在加熱爐中以 800 到 1000 度的高溫慢慢燻烤。這樣製作出來的「竹燈絲」非常堅固,對於實用燈泡的普及貢獻巨大。點亮明治時代夜晚的那道光芒,背後支撐著它的正是日本的竹子。
為什麼燈泡會跳舞?顫動燈(Vibra Lamp)的真相
鏡頭轉回到現代。在水道橋站附近的家飾店,我遇到了一個非常有趣的燈泡。就像燭光一樣,裡面的光影竟然在微微地晃動。
它的名字叫作「顫動燈」(Vibra Lamp)。因為實在太神奇了,我徵得店員同意後拍下了影片,並決定用科學的角度來「解剖」它的構造。

「電、磁、力」編織的魔術
為什麼這個燈泡的燈絲會晃動呢?仔細觀察影片或照片,可以發現晃動的燈絲根部附著著一個黑色的小物體。

其實,這個黑色的物體就是磁鐵。 當「電」遇上「磁」,理化課學過的那個法則就派上用場了。沒錯,就是「弗萊明左手定則」!
在有磁鐵的地方(磁場)讓燈絲通電(電流),就會產生「力」。這跟馬達轉動的原理是一模一樣的。更妙的是,我們從插座得到的電力是「交流電」(AC)。交流電以每秒 50 或 60 次的極快速度,不斷改變電流的方向。
當電流方向改變,根據弗萊明左手定則所產生的「力」的方向也會隨之改變。結果就是燈絲被快速地左右拉扯,在我們眼中看起來,就像是在輕快跳舞般的振動。這真的是一個反過來利用交流電特性,既時髦又科學的點子!
深入生活!交流電的「振動」超能力
這種利用「交流電振動」的產品,其實就在我們身邊。例如,養魚時用來打氣的氣泵(幫浦)。裡面裝有線圈和磁鐵,藉由交流電的節奏讓磁鐵振動,進而帶動泵浦運作,製造出那些「噗嚕噗嚕」的氣泡。
支援理化課的「節奏大師」
還記得理化實驗室裡的記錄計時器嗎?那種測量滑車運動時發出的「噠噠噠」聲。那其實也是直接利用插座交流電的精準節奏(頻率),每秒刻下 50 或 60 個點。
我們平時視為理所當然的電力,其實每秒鐘都在來回跳動、不斷振動。顫動燈或許就是將這種肉眼看不見的電力脈動,化作一場華麗的光之舞呈現給我們看。
大家也不妨找找看,家裡還有哪些「正在振動的電器」?在那之中,說不定隱藏著連愛迪生都會大吃一驚的科學劇碼喔!
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