莱顿瓶(Leyden jar)可以算是最早的蓄电装置，相当于今天的电容器，其典型电容为1nF，即等于1000pF。参考那个年代的设计图，只要对其实体尺寸进行一些合理的假设，就可以按照以下的草图和计算方式所示来估算电容。这些电容据报导在充电后可能达到数十千伏特的电压，因此在使用莱顿瓶进行实验的人员确实必须非常小心谨慎...
当美国政治家兼科学家富兰克林(Benjamin Franklin)在一场雷电交加的暴风雨中进行风筝实验，且经过多年后仍为人津津乐道的这个故事中，有一个用于储存电荷的装置称为“莱顿瓶”(Leyden jar)。
在富兰克林的实验中，不但证实了闪电就是电，而且能够经由挂在风筝在线的钥匙导引到莱顿瓶，就像静电那样可以传导与储存。
时至今日，这个装置正是我们所说的“电容器”(capacitor)。
在维基百科(Wikipedia)中有一篇关于莱顿瓶的介绍，其中提到在那个“远古”时代，莱顿瓶中的典型电容为1nF，即等于1000pF。根据中文版维基百科介绍，莱顿瓶…
…是一种用以储存静电的装置，最先由Pieter van Musschenbroek (1692-1761年)在荷兰的莱顿试用。作为原始形式的电容器，莱顿瓶曾被用来作为电学实验的供电来源，也是电学研究的重大基础。莱顿瓶的发明，标志着对电的本质和特性进行研究的开始…
参考如下的那个年代附的图，只要对其实体尺寸进行一些合理的假设，就可以按照以下的草图和计算方式所示来估算电容。
图1：参考早年间附图描绘的莱顿瓶(附加批注)
设 垂直高度 = 8 英吋
设 直径 = 4 英吋
则 半径 = 2 英吋
圆柱面积 = 圆周 × 高度
圆柱面积 = π × 直径 × 高度
圆柱面积 = π × 4 × 8 = 100.53 –> 100 平方英吋
磁盘面积 = π × 半径2 + π × 22 = 12.57 –> 13平方英吋
总面积 = 113平方英吋
假设玻璃厚度为¼英吋。
玻璃的介电常数在3.7和10之间。
自由空间的介电常数= e0 = 8.854pF/米
自由空间的介电常数= e0 = 0.225pF/英吋
电容 = er × e0 × 总面积/玻璃厚度
电容 = 3.7 × 0.225 × 113/0.25 = 376pF
至
电容 = 10 × 0.225 × 113/0.25 = 1017 pF
电容近似值 = 1000pF
这些电容据报导在充电后可能达到数十千伏特的电压(有一篇报导中还提到大约为20kV至60kV)。因此在塞子上方的金属球有助于防止“电晕效应”(corona effects)，以我自己的经验来看，大约在30kV附近会产生这种电晕效应。
查看所涉及的储存能量也很有帮助。其能量为½CV2，其中C为法拉电容，V为电压(以伏特为单位)，而能量以焦耳(joule)为单位。对于60kV时的1000pF，能量 = ½ × 1000E – 12 × (600002) = 1.8焦耳
能量够大时可能造成伤害，因此在使用莱顿瓶进行实验的人员确实必须非常小心谨慎。
编译：Susan Hong，EDN Taiwan
责编：Luffy Liu
(参考原文：The Leyden jar: a colonial-era capacitor，by John Dunn)
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