如何搭建雅各布的天梯

今年是有史以来最伟大的怪兽电影《科学怪人》上映 85 周年，该电影由鲍里斯·卡洛夫主演。这部经典电影为我们带来了如今常见的恐怖元素，例如身穿不合身的实验室工作服的疯狂科学家、手持火把的愤怒暴徒，当然还有高压电的变形能力。

在电影中众多令人惊奇的机器（真实的和想象的）中，雅各布的梯子也许是最具代表性的。它由两根垂直的电线组成，通过缓慢向上移动的嗡嗡作响的电弧连接。雅各布的梯子背后的科学原理很简单：当在导体（在本例中是两根电线）之间施加电压时，正极的电子会跳到负极。要做到这一点，它们必须克服电线之间的空气绝缘屏障。

如果将电压调得足够高，电子就会脱离并将空气变成等离子体。由于等离子体是很好的电导体，因此电线之间会出现电弧。等离子体周围的热空气密度低于上方的空气，因此会向上移动。电子会跟随，从而导致电弧移动。这种效果可以成为壮观的电影道具，也可以成为更令人印象深刻的车库景点。

警告：请在通风良好的地方使用。变压器插入电源时，切勿触摸或靠近电极一英尺以内的地方——否则可能会导致受伤或死亡。

统计数据：

• 时间：4小时
• 费用：125 美元
• 难度：容易到中等

工具：

• 螺丝刀
• 烙铁

材料：

• 9,000 至 15,000 伏霓虹灯变压器
• 三位端子排
• 10号端子螺丝
• 胶合板，24 英寸 x 12 英寸 x 1⁄2 英寸
• 两根 14 英寸长的 10 号裸铜线
• 两个 1 兆欧电阻
• 16 号绝缘电线
• 1 英寸长的 10 号螺栓，螺钉头已切掉
• 22 夸脱透明聚碳酸酯容器

指示：

1. 启动前请确保变压器的插头已拔下。
2. 使用 10 号螺丝将接线条固定到胶合板的中心。
3. 将 10 号铜线连接到接线板上，在它们之间留一个端子。这些铜线将用作电极。
4. 取下电极之间的端子上的螺丝，并用 10 号无头螺栓替换。
5. 将电线垂直放置，使它们在螺栓末端相距约 1 厘米，然后向外倾斜，顶部最大间隔为 6 厘米。
6. 将两个电阻串联焊接在一起。将一端连接到其中一个电极端子，另一端连接到螺栓端子。
7. 使用 16 号线将正极变压器端子连接到一个电极端子，将负极变压器端子连接到另一个电极端子。
8. 确保变压器外壳接地：如果有接地螺钉，请将该螺钉连接到电插头的接地导体。
9. 为了安全起见，请用透明容器盖住电极。
10. 远离电极，插入变压器。螺栓处会形成电弧，电弧沿电极向上移动，最后再次出现在底部。

本文最初发表于《大众科学》杂志2016年3/4月刊，标题为“用雅各布的天梯释放你内心的疯狂科学家”。