唱片靜電對針壓的影響 @ 老音響資料庫/蘇桑部落格

　　上次實驗討論的是唱片帶電量測試和如何消除靜電,這次要討論的是帶靜電唱片在播放時對針壓的影響。由於帶電的唱片會吸引灰塵,所以可以推知很可能也會吸引在唱片上拾取信號的唱頭和唱臂,這樣就會影響唱針的針壓,當影響大到某一程度時,就會干涉到重播的音響效果,相信大多數讀者都會有興趣知道,這個影響有多大？

　　關於唱片靜電對唱片重播的影響,在國外的音響刊物中,也時有討論,但就筆者的記憶,並沒有看過有較深入敘述的文章,通常只提到唱片靜電有什麼......影響或直截了當的說唱片靜電「不利」於唱片重播等比較籠統的敘述,不能讓讀者深刻的了解到靜電的實際影響為何。在本文的實驗中,筆者儘可能將整個過程做完全具象的敘述,一方面讓讀者對靜電的作用力有更深切的認識,另一方面也利於讀者自行做實驗,因為使用的工具和過程都非常簡單。

如何觀察靜電力之影響

　　根據物理上之電學原理：靜電會吸引或排斥物質,原理如附圖,唯排斥之現象僅發生於帶同種電荷之物體。當一自由物體接近帶電體時,必定會受靜電力之影響而偏離原來之位置(如圖中以線吊著之小球,即可視為自由物體),唯理想之自由物體在現實生活中不可求,但卻可以模仿,只要能鑑別出實驗結果之差異即可。

　　在這裡,以唱臂模仿吊著的小球,首先要把唱臂(本次實驗用的唱盤是Pioneer PL-200)調至水平,即支點前後之力矩相等,就音響術語言,即所謂「針壓調至零克」,抗滑調整也調至「0」之位置,如此,唱臂即可懸浮在轉盤上空,只要輕輕哈口氣,唱臂就會搖擺不已,這表示唱臂支點的摩擦力極小,在這次實驗裡,唱臂磨擦力愈小,愈容易觀察出靜電引力的影響。至此,相信許多讀者都已明白了,橫跨在轉盤上的唱臂部分(包括唱頭)即相當於小球;唱臂本身即相當於繫著球的線;唱臂的支點即相當於線的固定點。當一旦有某種力量作用在唱臂上時,唱臂便會偏離靜止時之位置,當然,這個力的大小必須大於唱臂的最大靜摩擦力。

　　就這樣,不必任何特別的工具,就可以開始做實驗了。

實驗過程

　　實驗一：把一張未帶靜電(或很少靜電)的唱片擺在唱盤上,然後將唱臂移至唱片溝紋部份之中央,由於唱片未帶電,所以唱臂不會受到任何外力的作用,故完全靜止不動;若唱片帶有少量靜電,但作用力小於唱臂之最大靜摩擦力時,唱臂也是不動的。

　　實驗二：實驗方法和上一實驗相同,唯唱片局部帶電,令唱片局部帶電的方法很簡單,只要用乾的絨布刷擦拭唱片的某一部分,則被擦拭之部分就會帶電。筆者用絨布刷擦了上一實驗所用唱片約四分之一圓周的部份,然後再放回轉盤上做實驗,結果發現當轉盤轉動時,唱臂會做週期性的上下擺動,而且週期和轉盤旋轉之週期一致,很明顯的,這是由於唱片靜電所造成的。這個實驗,共做了四、五次之多,分別用帶電量不同的唱片來實驗,發現唱臂擺動的幅度和帶電量大致是成正比的。

　　實驗三：這個實驗是在測定帶電唱片對唱臂的作用力是引力或是斥力。在前面已提過,只有帶相同電荷的物體才會相互排斥,遊於唱臂和臂頭應不至於帶電所以作用力應為引力,在前文中亦經假設為引力,但仍應在本實驗中予以證實。

　　用兩種帶電狀況不同的唱片測試,一為局部帶電,一為全部帶電。把唱片放在轉盤上,用手輕推轉盤,當用局部帶電的唱片時,發現每當帶電部分轉至唱頭下方時,唱臂就會被吸下去些,如果用全部帶電的唱片,則唱臂會一直處於被吸下去的狀況,但由於唱片各部帶電量略有不同,唱臂也會隨著做微小幅度的擺動,但絕不會被排斥而遠離唱片。實驗至此,作用力是引力是無庸置疑了。

　　上面的三個實驗,人人都能做,而且不需要花很多時間。

　　實驗四：本實驗的目的在量度引例之實際數據。事實上,真正追求的,是靜電引力的極大值,因為我們要知道的是引力的上限,以便判定對唱片重播是否有影響。

　　找幾張唱片,分別用絨布刷擦拭後置於轉盤上,並用手緩慢推動轉盤,令唱臂被吸引到最下端,並將刻度記錄下來,結果發現,指針最低在「17.4」之位置,即下降了六小格,換算為引例則為25mg x 6=150mg即0.15g。

　　下面是更進一步的實驗,目的是要實際量出境電力的大小。在實驗之前,要把唱臂更改為一支微量天平,要有指針,還要有刻度。指針是用剪下的一段1/4W電阻隱現做成的,用瞬間接著劑黏在唱頭蓋的把手上,並把它整成水平;刻度則用有公分刻度的墊板和硬紙板剪貼而成(請參閱附圖),當靜止狀態時,指針是指在刻度上「18」之位置。

　　用一支1c.c.的滴管,先計算1c.c.的水量有多少滴,筆者用的有18滴。即一滴之重量相當於55.5mg(即0.0555克,水1c.c.重量為1克),這樣一滴水太大了,不易判別指標之現性刻劃是否適用,所以就找了幾支不同粗細的膠管接在滴管的管口,發現其中一種可以使1c.c.的水滴增至40滴,即每一低微25mg,並且湊巧每滴一滴在唱頭蓋上(最好滴在唱針位置之上方,以減少誤差),唱臂上之指針即下降一小格,即0.1公分,而且還相當線性,在滴了五滴之後,指針指在「17.5」之位置,至此,微量天平是完成了,每下降一小刻度,受力為25mg。現在開始繼續實驗。

　　實驗五：這個實驗主要在觀察當使用不同唱頭時,靜電之作用力是否會改變。在這裡唱頭蓋是用Nagaoka的Mg-704,使用唱頭和引力之變化如下表：

唱頭　作用力(mg)

Nagaoka MP-30 150 +

Nagaoka MP-15 150 +

ADC XLM 150

Shure M-95ED 150 -

Shure M-70B 125 +

Grado F-1 + 150 +

Belex BX-100C 150 +

AKG TS-1 150

+:略多　　　　-:略少

　　看了上表,可以發現,引力之大小似與用何種唱頭無關,表中所示之微小差異,可能係視覺誤差或其他因素影響所致。本來還準備做更換唱頭蓋而不換唱頭的測試,唯筆者擁有之唱頭蓋種類不多而作罷。

意外的發現

　　下面要進行的實驗是本次實驗中最重要的一環──唱片靜電對唱針循軌能力的影響,看看帶靜電的唱片是否會影響唱針的循軌。一切都準備就緒,示波器、唱盤、放大器(放大唱頭訊號用)和音技社發行聲美公司出品的測試唱片第二集SMT-TS-2,上面錄有31.5Hz至16KHz的正弦波,非常適宜用來做本實驗觀察唱針循軌失真之用。

　　但實在是太不幸了,由於一項的發現使得本實驗無法進行──這張唱片用任何方法,包括用乾絨布在上面擦二、三十次,都無法使它帶靜電！這個發現令筆者大吃一驚,因為自從上次做實驗以來,接觸的唱片不下數十張,沒有一張不是輕而易舉的使它帶電,現在遇到這個狀況,只好把這部份實驗暫停。

　　這個發現令筆者十分氣憤亦十分興奮,氣憤的是原來預計要進行的實驗無法進行,興奮的是發現竟然有不帶靜電的唱片。筆者原意有幾張聲美公司出品的唱片,拿出來一看,上面都貼著一只標籤,上面載明「無靜電常淨膠Ever-Clean」,一一拿出來擦拭,結果都無法產生靜電,由此可見,聲美用的膠料,必然與眾不同。

　　此時興起了另一個實驗的念頭──比較不同廠牌唱片的靜電特性,於是選取了國內外頗具代表性的十四種廠牌和版本,均設法使其帶強烈之靜電,結果如圖,發現十四種唱片中有十三種非常類似,很容易帶電,為有聲美唱片例外。

推論

　　這次實驗的步驟和方法,全部為筆者自己構想出來的,沒有用到特殊的儀器,量度的結果也許並不精確,但經由實驗結果判斷,可以推論出下列事實：

　　一˙唱片靜電除了會吸引灰塵外,對唱臂唱頭亦會產生引力,引力大小和唱片上之靜電強度是成正比的。

　　二˙唱片帶靜電是不均勻的,換言之,我們可以在唱片上局部產生靜電,也可以局部消除靜電,當一張帶電不均勻的唱片在唱臂下轉動時,唱臂受到的引力也不斷的改變。

　　三˙本次實驗測到之靜電引力上限約為150mg,即使這個數值是正確的,也只能作為參考,因為實驗時,唱臂是懸空的,當唱臂在最低處時,唱針離唱片仍約有0.1公分距離,根據距離平方反比定律：Fcc 1/r²

F:靜電力　　r:距離

　　當實際播唱時,唱頭會更接近唱片,產生之引力會更大,依筆者判斷,大約會有200mg~250mg之引力。

　　四˙此次實驗雖未觀察到靜電對唱片循軌之影響,但由於靜電力為引力,故它的影響可推知為會加重唱針的實際針壓,就唱針之循軌理論言,這種影響不至於會妨礙到唱針之循軌,因為唱針循軌不良針壓太輕是原因之一,此處加重針壓只要使得針壓總量(正常針壓+靜電引力之等效針壓)不超過唱頭說明書建議之針壓最大值,相信不致對唱片重播造成不良的影響,但由於針壓時刻受到靜電變化之影響,是否會產生某種不良影響,就不得而知了。

結論

　　綜合實驗之結果,靜電對唱片之最大影響實為它會吸引靠近唱片之物體──無論是灰塵或唱臂,前者會引起令人不快的噪音,後者則使得針壓變得不正確,雖然就筆者立場認為後者不致影響重播音質,但相信非常考究的Hi-Fi迷,是會重視這一點差異的,本次實驗結果,可做為參考。當然,最好是不要讓唱片帶有靜電。

　　最後,筆者仍然要提醒讀者,這並非十全十美的實驗,萬一您發現有什麼缺失或自行實驗時有獨到的心得,歡迎來信指教。關於本次實驗的一大發現「常淨膠」,將設法蒐集資料,並在以後本欄中公諸讀者。