يعمل المكثف بكفاءة إذا لم تتلامس لوحتاه/صفائحه الموصلة، فلا تنتقل الشحنة الكهربائية من موصل إلى آخر. وبالمثل، لمنع انتقال الشحنة الكهربائية من الموصل إلى الهواء، يجب أن يكون الفراغ بين الموصلين خاليًا. في مقال المكثفات ذات الألواح المتوازية، نوقشت سعة هذا النوع من المكثفات عندما يفصل بين لوحتيه فراغ. ونظرًا لوجود قيود على سعة المكثف في الفراغ، يُوضع عازل كهربائي بين لوحتيه/صفائحه الموصلة لزيادة هذه السعة.
العازل الكهربائي هو مادة عازلة تفصل بين لوحي المكثف الموصلين. العازل الكهربائي مادة لا توصل الكهرباء، مثل البلاستيك أو الزجاج أو الورق أو الخشب. وظيفة العازل الكهربائي هي زيادة سعة المكثف، مما يسمح له بتخزين كمية كبيرة من الشحنة الكهربائية والطاقة الكامنة.
تزيد المواد العازلة من السعة لأن الجهد الكهربائي بين اللوحين الموصلين ينخفض.
لماذا تزداد سعة المكثف بعد وضع مادة عازلة بين لوحيه/صفيحتيه الموصلين؟ لمعرفة إجابة هذا السؤال، تذكر أولاً الدرس المتعلق بـ الشحنة الكهربائيةتتنافر الشحنات الكهربائية المتشابهة، بينما تتجاذب الشحنات الكهربائية المختلفة. على سبيل المثال، تتجاذب الشحنات الموجبة. 
يحمل البلاستيك شحنة سالبة، لكنه يتنافر مع الشحنة الموجبة. فلماذا يجذب البلاستيك المشحون بشحنة سالبة قطعًا صغيرة من الورق غير المشحون كهربائيًا؟ يحدث هذا لأن قطع الورق تخضع لاستقطاب الشحنة. لا تستطيع الإلكترونات في المواد العازلة، كالورق، التحرك بحرية كما في المواد الموصلة. لذا، عند تقريب البلاستيك المشحون بشحنة سالبة من قطع الورق، تتنافر الإلكترونات المرتبطة بالذرات بعيدًا عن البلاستيك، مما يؤدي إلى استقطاب الشحنة السالبة والموجبة على الورق. تصبح الشحنة السالبة على الورق أبعد عن البلاستيك، بينما تكون الشحنة الموجبة أقرب إليه. علاوة على ذلك، تجذب الشحنة السالبة على البلاستيك الشحنة الموجبة على قطع الورق حتى تقترب الورقة الأخف وزنًا من البلاستيك.
تُشبه عملية الاستقطاب، أو استقطاب الشحنة، التي تحدث في ورقة، عملية استقطاب الشحنة التي تحدث في مادة عازلة. كما هو موضح في الصورة على اليسار، على سبيل المثال، يوجد في البداية لوحان موصلان مشحونان كهربائيًا. اللوح الأيسر مشحون بشحنة موجبة، بينما اللوح الأيمن مشحون بشحنة سالبة، لذا يكون اتجاه المجال الكهربائي من اليسار إلى اليمين.
بعد وضع المادة العازلة بين لوحي الموصل، تجذب الشحنة الموجبة على اللوح الأيسر الإلكترونات الموجودة على سطح المادة العازلة المجاور، بينما تدفع الشحنة السالبة على اللوح الأيمن الإلكترونات الموجودة على سطح المادة العازلة المجاور. لا تتمتع الإلكترونات في المادة العازلة، وهي مادة عازلة، بحرية الحركة كما هو الحال في الموصل. لذلك، تبقى الإلكترونات مرتبطة بالذرات، ولكن يحدث استقطاب بين الإلكترونات سالبة الشحنة والبروتونات موجبة الشحنة، كما هو موضح في الصورة. يؤدي وجود شحنة موجبة على الجانب الأيمن من ذرات المادة العازلة وشحنة سالبة على الجانب الأيسر منها إلى إنشاء مجال كهربائي موجه من اليمين إلى اليسار، مما يُضعف المجال الكهربائي الناتج عن الشحنة الكهربائية على لوح الموصل والموجه من اليسار إلى اليمين. إذن، لا يتناقص المجال الكهربائي بسبب تناقص الشحنة الكهربائية على اللوحين/صفائح الموصل، بل بسبب ظهور مجال كهربائي في المادة العازلة في الاتجاه المعاكس. عند إزالة العازل، تعود قوة المجال الكهربائي المتولدة عن الشحنة الكهربائية على الصفيحتين/الصفائح الموصلة إلى حالتها الأصلية.
إذا انخفضت قوة المجال الكهربائي الناتج عن الشحنة الكهربائية على لوحي الموصل، فإن الجهد الكهربائي بين لوحي الموصل ينخفض أيضًا بسبب المجال الكهربائي.
تتناسب الكهرباء طرديًا مع الجهد الكهربائي كما هو موضح في المعادلة E = V / d، حيث E = المجال الكهربائي، وV = الجهد الكهربائي، وd = المسافة بين اللوحين. إذا كان هناك عازل كهربائي قبل ذلك، فإن الجهد الكهربائي هو Vo بعد وجود مادة عازلة، ينخفض الجهد الكهربائي إلى V بمعامل K. رياضياً، Vo = KV أو V = Vo / K أو K = Vo / V، حيث K = ثابت العزل الكهربائي. Vo > V بحيث K>1.
تجدر الإشارة إلى أن مقدار الشحنة الكهربائية على كلا اللوحين/صفائح الموصل لا يتغير، وبالتالي فإن مقدار الشحنة النهائي هو نفسه مقدار الشحنة الابتدائي (Q = Q).oيتم حساب التغير في سعة المكثف باستخدام الصيغة التالية:
وصف الصيغة: C = السعة النهائية، C₀ = السعة الابتدائية، Q = الشحنة النهائية، Q₀ = الشحنة الابتدائية، V = الجهد النهائي، V₀ = الجهد الابتدائي، K = ثابت العزل الكهربائي
بناءً على المعادلة أعلاه، يُستنتج أن السعة الابتدائية (C₀ ) أصغر بينما السعة النهائية (C) أكبر. تزداد السعة بمعامل K، حيث K هو ثابت العزل الكهربائي. تختلف قيمة ثابت العزل الكهربائي لكل مادة عازلة. يُحسب ثابت العزل الكهربائي (K) بمقارنة سعة المكثف عند استخدام مادة عازلة مع سعته عند عدم استخدامها.
تزيد المواد العازلة من السعة لأن المسافة بين اللوحين الموصلين تقل.
تتمثل وظيفة أخرى للمادة العازلة في تقليل المسافة (d) بين لوحي الموصل بحيث يزداد المجال الكهربائي (E) والجهد الكهربائي (V) بينهما، وفقًا للمعادلة E = V / d. وإذا ازداد المجال الكهربائي والجهد الكهربائي بين اللوحين، فإن سعة المكثف تزداد.
إذا كان المكثف المعني عبارة عن لوحين متوازيين، فسيتم حساب سعته باستخدام الصيغة التالية:
بناءً على الصيغتين أعلاه، يمكن استنتاج أن سعة (C) مكثف الألواح المتوازية يمكن زيادتها عن طريق تقليل المسافة بين اللوحين / صفائح الموصل (d).
تزيد المواد العازلة من السعة لأن قوة العزل الكهربائي للمكثف تزداد.
المواد العازلة مصنوعة من مواد عازلة، وعند وضعها في مجال كهربائي قوي جدًا، تتعرض للانهيار. يحدث الانهيار العازل عندما يكون المجال الكهربائي قويًا لدرجة أنه يتسبب في انفصال الإلكترونات عن الذرات، حيث تصطدم هذه الإلكترونات بإلكترونات في ذرات أخرى، مما يؤدي إلى تدفق الإلكترونات داخل المادة العازلة. بعبارة أخرى، يتسبب الانهيار العازل في تحويل المادة العازلة، وهي عازل كهربائي، إلى موصل كهربائي.
لتجنب التلف، لكل مادة عازلة مصنوعة من مادة عازلة معينة قيمة قصوى للمجال الكهربائي يمكنها تحملها، وتُسمى هذه القيمة قوة العزل الكهربائي. قوة العزل الكهربائي للمادة العازلة أكبر من قوة عزل الهواء، وتختلف قوة العزل الكهربائي من مادة لأخرى، فبعضها منخفض وبعضها مرتفع. لذا، عند استخدام مادة عازلة ذات قوة عزل كهربائي عالية، يكون المجال الكهربائي الذي يمكنها تحمله أكبر، وكذلك الجهد الكهربائي الذي يمكنها تحمله. وكلما زاد المجال الكهربائي والجهد الكهربائي الناتجين عن اللوحين/الصفائح الموصلة، زادت كمية الشحنة الكهربائية التي يمكن أن تستوعبها الصفيحة الموصلة. وكلما زادت الشحنة في الصفيحة الموصلة، زادت سعة المكثف.
