Un condensador pot funcionar si les dues plaques/làmines conductores no es toquen entre si, de manera que la càrrega elèctrica no es mogui d'un conductor a l'altre. De la mateixa manera, perquè la càrrega elèctrica no es mogui del conductor a l'aire, l'espai entre els dos conductors ha de ser un buit. A l'article sobre condensadors de plaques paral·leles, s'ha parlat de la capacitància d'un condensador de plaques paral·leles , on les dues plaques estan separades per un buit. La capacitància d'un condensador en el buit té limitacions, de manera que per augmentar la capacitància, es col·loca un dielèctric entre les dues plaques/làmines conductores.
Un dielèctric és un aïllant que separa les dues plaques conductores d'un condensador. Un aïllant és un material que no pot conduir l'electricitat, com ara el plàstic, el vidre, el paper o la fusta. La funció d'un dielèctric és augmentar la capacitància, permetent que el condensador emmagatzemi una gran quantitat de càrrega elèctrica i energia potencial.
Els dielèctrics augmenten la capacitància perquè es redueix el potencial elèctric entre les dues plaques conductores.
Per què augmenta la capacitància d'un condensador després de col·locar un dielèctric entre les dues plaques/làmines conductores? Per trobar la resposta a aquesta pregunta, primer recorda la lliçó sobre Càrrega elèctricaLes càrregues elèctriques iguals s'atrauen mentre que les càrregues elèctriques diferents s'atrauen. Per exemple, les càrregues positives s'atrauen.
amb una càrrega negativa, però repel·lir amb una càrrega positiva. Aleshores, per què el plàstic carregat negativament pot atraure petits trossos de paper que no estan carregats elèctricament? Això passa perquè els trossos de paper experimenten polarització de càrrega. Els electrons dels materials aïllants com el paper no es poden moure lliurement com els electrons dels materials conductors. Així, quan el plàstic carregat negativament s'acosta als trossos de paper, els electrons units als àtoms es repel·leixen del plàstic carregat negativament, cosa que provoca la polarització de la càrrega negativa i la càrrega positiva del paper. La càrrega negativa del paper està més allunyada del plàstic, mentre que la càrrega positiva del paper està més a prop del plàstic. A més, la càrrega negativa del plàstic atrau la càrrega positiva dels trossos de paper fins que el paper més lleuger s'acosta al plàstic.
El procés de polarització, o polarització de càrrega, que es produeix en un tros de paper és similar a la polarització de càrrega que es produeix en un dielèctric. Com es mostra a la imatge de l'esquerra, per exemple, inicialment només hi ha dues plaques conductores carregades elèctricament. La placa esquerra està carregada positivament, mentre que la placa dreta està carregada negativament, de manera que la direcció del camp elèctric és d'esquerra a dreta.
Després de col·locar el dielèctric entre les dues plaques conductores, la càrrega positiva de la placa esquerra atrau els electrons de la superfície dielèctrica propera, i la càrrega negativa de la placa dreta repel·leix els electrons de la superfície dielèctrica propera. Els electrons del dielèctric, que és un aïllant, no es poden moure lliurement com els electrons del conductor. Per tant, els electrons romanen units als àtoms, però hi ha una polarització dels electrons carregats negativament i els protons carregats positivament, com es mostra a la imatge. La presència d'una càrrega positiva al costat dret dels àtoms dielèctrics i una càrrega negativa al costat esquerre dels àtoms dielèctrics crea un camp elèctric que es dirigeix de dreta a esquerra, debilitant així el camp elèctric generat per la càrrega elèctrica de la placa conductora que es dirigeix d'esquerra a dreta. Així, el camp elèctric disminueix no perquè la càrrega elèctrica de les dues plaques/làmines conductores disminueixi, sinó perquè apareix un camp elèctric al dielèctric que es troba en la direcció oposada. Quan es retira el dielèctric, la intensitat del camp elèctric generada per la càrrega elèctrica de les dues plaques/làmines conductores torna al seu estat original.
Si la intensitat del camp elèctric generat per la càrrega elèctrica a les dues plaques conductores disminueix, el potencial elèctric entre les dues plaques conductores també disminueix a causa del camp elèctric.
L'electricitat és directament proporcional al potencial elèctric, tal com s'indica a l'equació E = V / d, on E = camp elèctric, V = potencial elèctric i d = distància entre les dues plaques. Si abans hi havia un dielèctric, el potencial elèctric era de Vo Així doncs, després que hi hagi un dielèctric, el potencial elèctric es redueix a V per un factor de K. Matemàticament, Vo = KV o V = Vo / K o K = Vo / V, on K = constant dielèctrica. Vo > V de manera que K > 1.
Cal destacar que la quantitat de càrrega elèctrica en ambdues plaques/làmines conductores no canvia, de manera que la quantitat de càrrega final és la mateixa que la quantitat de càrrega inicial (Q = Qo). El canvi en la capacitància del condensador es calcula mitjançant la fórmula següent:
![]()
Descripció de la fórmula: C = capacitança final, C₂O = capacitança inicial, Q = càrrega final, Q₂O = càrrega inicial, V = potencial final, V₂O = potencial inicial, K = constant dielèctrica
Basant-nos en l'equació anterior, es conclou que la capacitància inicial (C o ) és més petita mentre que la capacitància final (C) és més gran. La capacitància augmenta en un factor de K, on K és la constant dielèctrica. El valor de la constant dielèctrica de cada material aïllant és diferent. La constant dielèctrica (K) és el resultat de comparar la capacitància d'un condensador quan s'utilitza un dielèctric amb la capacitància del condensador quan no s'utilitza cap dielèctric.
Els dielèctrics augmenten la capacitància perquè es redueix la distància entre les dues plaques conductores.
Una altra funció del dielèctric és reduir la distància (d) entre les dues plaques conductores de manera que el camp elèctric (E) i el voltatge elèctric (V) entre les dues plaques/làmines conductores augmentin tal com s'indica a l'equació E = V / d. Si el camp elèctric i el voltatge elèctric entre les dues plaques/làmines augmenten, aleshores la capacitància del condensador augmenta.
Si el condensador en qüestió és una placa paral·lela, la seva capacitància es calcula mitjançant la fórmula següent:

A partir de les dues fórmules anteriors, es pot concloure que la capacitància (C) d'un condensador de plaques paral·leles es pot augmentar reduint la distància entre les dues plaques/làmines conductores (d).
Els dielèctrics augmenten la capacitància perquè augmenta la rigidesa dielèctrica del condensador.
Els dielèctrics estan fets de materials aïllants que, quan es col·loquen en un camp elèctric molt fort, experimenten una ruptura. La ruptura dielèctrica es produeix quan el camp elèctric és tan fort que fa que els electrons es desprenguin dels àtoms, on aquests electrons xoquen amb electrons d'altres àtoms, provocant un flux d'electrons dins del dielèctric. En altres paraules, la ruptura dielèctrica fa que el dielèctric, que és un aïllant elèctric, es converteixi en un conductor elèctric.
Per evitar danys, cada dielèctric fet d'un determinat material aïllant té un valor màxim de camp elèctric que pot suportar, que s'anomena resistència dielèctrica. La resistència dielèctrica d'un material aïllant és més gran que la resistència dielèctrica de l'aire i cada material aïllant té una resistència dielèctrica diferent, algunes són petites i altres són grans. Així, si s'utilitza un dielèctric amb una gran resistència dielèctrica, el camp elèctric que es pot suportar és més gran i el voltatge elèctric que es pot suportar també és més gran. Si el camp elèctric i el voltatge elèctric generats per les dues plaques/làmines conductores són més grans, la quantitat de càrrega elèctrica que pot allotjar la placa conductora és més gran. Com més càrrega hi hagi a la placa conductora, més gran serà la capacitància del condensador.