當(dāng)美國(guó)政治家兼科學(xué)家富蘭克林（Benjamin Franklin）在一場(chǎng)雷電交加的暴風(fēng)雨中進(jìn)行風(fēng)箏實(shí)驗(yàn)，且經(jīng)過(guò)多年后仍為人津津樂(lè)道的這個(gè)故事中，有一個(gè)用于儲(chǔ)存電荷的裝置稱為“萊頓瓶”（Leyden jar）。

在富蘭克林的實(shí)驗(yàn)中，不但證實(shí)了閃電就是電，而且能夠經(jīng)由掛在風(fēng)箏線上的鑰匙導(dǎo)引到萊頓瓶，就像靜電那樣可以傳導(dǎo)與儲(chǔ)存。

時(shí)至今日，這個(gè)裝置正是我們所說(shuō)的“電容器”（capacitor）。

在維基百科（ Wikipedia ）中有一篇關(guān)于萊頓瓶的介紹，其中提到作為原始形式的電容器，萊頓瓶中的典型電容為1nF，即等于1000pF。根據(jù)中文版維基百科介紹，萊頓瓶…

…是一種用以儲(chǔ)存靜電的裝置，最先由Pieter van Musschenbroek （1692-1761年）在荷蘭的萊頓試用。作為原始形式的電容器，萊頓瓶曾被用來(lái)作為電學(xué)實(shí)驗(yàn)的供電來(lái)源，也是電學(xué)研究的重大基礎(chǔ)。萊頓瓶的發(fā)明，標(biāo)志著對(duì)電的本質(zhì)和特性進(jìn)行研究的開始…

參考如下的古早時(shí)代附圖，只要對(duì)其實(shí)體尺寸進(jìn)行一些合理的假設(shè)，就可以按照以下的草圖和計(jì)算方式所示來(lái)估算電容。

圖1：參考古早時(shí)代附圖描繪的萊頓瓶（附加注解）

設(shè)垂直高度= 8英吋

設(shè)直徑= 4英吋

則半徑= 2英吋

圓柱面積= 圓周× 高度

圓柱面積= π × 直徑× 高度

圓柱面積= π × 4 × 8 = 100.53 –》 100 平方英吋

磁碟面積= π ×半徑2 + π × 2 2 = 12.57 –》 13平方英吋

總面積= 113平方英吋

假設(shè)玻璃厚度為?英吋。

玻璃的介電常數(shù)在3.7和10之間。

自由空間的介電常數(shù)= e0 = 8.854pF/米

自由空間的介電常數(shù)= e0 = 0.225pF/英吋

電容= er × e0 × 總面積/玻璃厚度

電容= 3.7 × 0.225 × 113/0.25 = 376pF

至

電容= 10 × 0.225 × 113/0.25 = 1017 pF

電容近似值= 1000pF

這些電容據(jù)報(bào)導(dǎo)在充電后可能達(dá)到數(shù)十千伏特的電壓（有一篇報(bào)導(dǎo)中還提到大約為20kV至60kV）。因此在塞子上方的金屬球有助于防止“電暈效應(yīng)”（corona effects），以我自己的經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，大約在30kV附近會(huì)產(chǎn)生這種電暈效應(yīng)。

查看所涉及的儲(chǔ)存能量也很有幫助。其能量為?CV 2，其中C為法拉電容，V為電壓（以伏特為單位），而能量以焦耳（joule）為單位。對(duì)于60kV時(shí)的1000pF，能量= ? × 1000E – 12 × （60000 2 ） = 1.8焦耳

能量夠大時(shí)可能造成傷害，因此在使用萊頓瓶進(jìn)行實(shí)驗(yàn)的人員確實(shí)必須非常小心謹(jǐn)慎。

編輯：hfy