不必插電，利用靜電也可以驅動馬達喔！

操作過程與現象：

　　富蘭克林馬達（Franklin motor）是利用靜電的運作產生旋轉運動，因此又稱為「靜電馬達（electrostatic motor）」。由於頗為有趣，在網路上有不少的介紹，製作過程如下。

1.首先是轉動塑膠杯的製作（如圖二中紅色塑膠杯），將塑膠杯外緣平整的貼上四片大小相同的鋁箔紙，鋁箔紙之間間隔約一公分，並注意平均對稱。完成後，在杯子底部的中央以圖釘鑽一個小洞，再用膠帶貼住洞口（膠帶貼在杯子外面，如圖一上方）。注意：鑽的洞必須在正中央，以便轉動時保持平衡，不會左右晃動！

2.取一竹筷，在竹筷頭部以熱熔膠黏貼圖釘，圖釘的尖端朝上，然後將黏貼了鋁箔紙的杯子，倒立放在圖釘上，並使杯子的洞插入圖釘中。

3.在杯子左右兩側（底板使用木板或是塑膠瓦楞板）分別插上吸管，並在吸管上分別黏貼一片鋁箔紙，朝向杯子的鋁箔紙剪成鋸齒狀（參見圖一），且距離杯子越近越好，但是不可以接觸。

4.再以另一片鋁箔紙黏貼在圖一最左邊的鋁箔紙上，以便可以接地（接觸桌面即可）。

5.完成後就可以試驗能否使杯子轉動了，建議使用氣球即可。將氣球吹飽氣，在頭髮上或是毛料材質摩擦，以便產生靜電，然後將氣球接觸最右邊的鋁箔紙（如圖二），杯子就會開始轉動囉！

觀賞實驗影片（7.6M）

　　版主經過多次實驗，發現富蘭克林馬達的成功率並不高，搜尋網路資訊，有同樣結論的也不少。總結要成功使塑膠杯轉動，必須注意以下事項：(1)空氣的濕度因素不僅會影響，而且影響非常大，例如在陰天或下雨天，可以說不必嘗試了，因為幾乎無法成功，建議在冷氣房或有除濕設備的地方進行，同時濕度較低的冬天也比夏天的成功率高出很多。(2)以吹風機將杯子、鋁箔紙等裝置吹乾，有提高成功率的效果。(3)塑膠杯除了需要保持平衡之外（注意挖洞的位置），杯子轉動時的摩擦力必須儘可能降至最低，因此挖洞後，建議用砂紙將洞口凸出的細小塑膠片磨平。(4)儘量使用較大尺寸的氣球而且吹飽氣，效果比小氣球好很多。(5)如使用小型范式起電機的「靜電棒（fun fly stick）」（如圖三），成功率可以大為提升，氣候因素幾乎不會影響成敗。靜電棒很容易由網路搜尋購買，一支售價約三百元，建議可以購買使用。使用時，如果在靜電棒前端貼上一小片鋸齒狀的鋁箔紙（如圖四），直接替代杯子右邊的鋁箔紙，效果更佳。

　　根據Stong（1974）的描述，富蘭克林1748年以靜電設計轉動馬達的構想，只有文字描述，並沒有圖形說明結構。其後經過數位科學家的發展與改進，設計出數種不同類型的靜電動力裝置（例如平板型、富蘭克林鐘等等），本科學遊戲介紹的是較常被介紹的設計之一。

　　塑膠杯之所以會轉動，首先是氣球經摩擦頭髮之後帶負電，接觸右側鋁箔紙（圖五的A）使鋁箔紙帶負電，A鋁箔紙的鋸齒狀邊緣產尖端放電（有時可以聽到劈啪聲），使氣球的負電荷（電子）跳至塑膠杯的鋁箔紙。由於同性相斥，而推動塑膠杯旋轉。當塑膠杯帶負電的鋁箔紙旋轉靠近左側鋁箔紙B時，如圖六；靠近塑膠杯的B端因靜電感應而使正電荷集中於B的尖端，並與塑膠杯的負電荷因電性相異而相吸引，可使塑膠杯的旋轉加速。同時塑膠杯的負電因為尖端放電而跳至B端，B端鋁箔紙多餘的負電則經由接地而流失。

　　以上的過程，Stong（1974）、Beaty（1988）與Morse（2004）舉例可以將塑膠杯想像為一水車，負電荷（電子）如同水。在運動過程中，A端提供了水（電子）給水車，水車旋轉到B端，就將水倒出去，如此反覆週而復始，水車就可以一直旋轉了。

　　國內有學者的解釋與上述略為不同（例如參考資料6、7），認為B端帶的正電荷，使鄰近的塑膠杯因尖端放電也是正電，因此為排斥，換言之A、B兩端都是排斥。但是版主搜尋文獻與網路，大多認為是一端排斥、一端吸引，因此採用圖五、圖六的原理。

　　最後有關塑膠杯的旋轉方向，文獻中並未有直接說明是否有特定的轉動方向，版主的實驗觀察結果顯示；可以順時針轉，也可以逆時針轉。如果一開始先用手輕輕撥動塑膠杯順時針轉，接著氣球（或靜電棒）靠近，塑膠杯會持續保持順時針轉（轉速明顯增加）。反之一開始以逆時針方向撥動塑膠杯轉動，塑膠杯就會持續保持逆時針轉。

　　但是如果塑膠杯一開始為靜止，不用手撥動，當靜電棒靠近之後，塑膠杯的旋轉方向經常有保持特定方向的現象！這個問題留給網友思考，甚至可當為中小學科學展覽的題目喔。提醒：此現象與塑膠杯傾斜方向有關，而且與靜電棒靠近塑膠杯時的位置（例如與B端的角度）也會影響塑膠杯的旋轉方向。

3.將吹飽氣的氣球摩擦頭髮後，接觸右邊的鋁罐，拉環就會來回的撞擊鋁罐，發出清脆的聲音，有如敲鐘一般。

　　「富蘭克林鐘」的原理如圖八～十。首先如圖八，帶了靜電的氣球接觸右邊鋁罐之後，讓鋁罐帶負電，由於靜電感應而使拉環右邊帶正電，進而因為異性電荷互相吸引，拉環被吸到右邊鋁罐上。當拉環接觸到右邊鋁罐後（如圖九），鋁罐的負電流通到拉環上，使拉環也帶負電，因為同性電荷而排斥，因此拉環隨即被鋁罐推開。拉環被推開後，擺盪到左邊鋁罐（如圖十），與左邊鋁罐接觸之後，拉環的負電荷會經由接地將負電流掉，使得鋁罐與拉環都不帶電，拉環再因重力而擺盪下來，然後再回復到圖八的過程，再被右邊鋁罐吸引，如此反覆的來回撞擊鋁罐。

1.如果沒有使用圖三的靜電棒，在陰天或雨天時，除非有空調可以降低空氣濕度，建議不必浪費時間嘗試，因為幾乎確定無法成功。

2.富蘭克林馬達除了使用塑膠杯，還有利用寶特瓶、水晶杯或其他材料的設計，請點閱以下參考資料閱讀。

3.塑膠杯在轉動之後，經常因為受到左右鋁箔紙排斥、吸引而左右晃動。如晃動太激烈，可以在塑膠杯底部的左右對稱的黏上一小片黏土，增加重量（同時降低重心），使晃動程度降低。注意黏土不可黏太多，以免重量增加，摩擦力也增加，而不易轉動。

4.圖五左邊的鋁箔紙（B端）必須接地，如果以靜電棒實驗時，可以發現B端不接地也可以讓塑膠杯轉動，但是轉動速度較慢，顯示靜電仍然容易流失（所以空氣濕度很重要）。但是無論如何，B端的接地仍有其必要性，可以增加成功率。

5.在教學上，除了指導學生討論上述問題（例如旋轉方向、濕度問題），可以試驗將塑膠杯上的鋁箔紙由四片改為二片、三片，甚至多達十二片，實驗是否能讓塑膠杯旋轉？

1. Stong, C. L. (1974). Electrostatic motors are powered by electric field of the earth. The Amateur Scientist, October. http://www.meridian-int-res.com/Energy/ESMotors.pdf

2.Beaty, W. J. (1988). Electrostatic motor plans. http://amasci.com/emotor/emot1.html

3.Morse, R. A. (2004). Part IV. Further experiments on the Leyden jar described in letter to Peter Collinson. Presented at A Workshop on Franklin’s Experiments in Electrostatics. MA: Tufts University, Wright Center for Innovative Science Teaching.

4.Pakistan Science Club: http://www.paksc.org/pk/science-experiments/physics-experiments/item/1024-build-simple-electrostatic-franklins-motor.html

5.Instructables: http://www.instructables.com/id/Build-an-Electrostatic-Motor/

6.普通高中課程物理學科中心：http://physical.tcfsh.tc.edu.tw/physical/physdemo/select/s5-3/s5-3.htm

7.周鑑恆（2003）。富蘭克林馬達。科學教育月刊，263，45-47;14。

8. YouTube影片: (1) http://www.youtube.com/watch?v=MnY55DRBzq0

(2) http://www.youtube.com/watch?v=eaXJk4z81J8