Kondenzátor může fungovat, pokud se dva deskové/vodičové plechy vzájemně nedotýkají, takže elektrický náboj nepřechází z jednoho vodiče na druhý. Stejně tak, aby se zabránilo přenosu elektrického náboje z vodiče do vzduchu, musí být prostor mezi oběma vodiči vakuum. V článku o deskových kondenzátorech byla diskutována kapacita. Deskové kondenzátory Dvě desky jsou odděleny vakuem. Kapacita kondenzátoru ve vakuu má svá omezení, proto se pro zvýšení kapacity mezi obě desky/vrstvy umístí vodič. dielektrikum.
Dielektrikum je izolant, který odděluje dvě vodivé desky kondenzátoru. Izolant je materiál, který nevede elektrický proud, například plast, sklo, papír nebo dřevo. Funkcí dielektrika je zvýšit kapacitu, což umožňuje kondenzátoru ukládat velké množství elektrického náboje a potenciální energie.
Dielektrika zvyšují kapacitu, protože se snižuje elektrický potenciál mezi dvěma vodivými deskami.
Proč se kapacita kondenzátoru zvětšuje po umístění dielektrika mezi dvě desky/vodičové vrstvy? Abyste na tuto otázku našli odpověď, nejprve si vzpomeňte na lekci o Elektrický nábojStejné elektrické náboje se navzájem odpuzují, zatímco odlišné elektrické náboje se navzájem přitahují. Například kladné náboje se navzájem přitahují.
se záporným nábojem, ale odpuzují se kladným nábojem. Proč tedy může záporně nabitý plast přitahovat malé kousky papíru, které nejsou elektricky nabité? Děje se to proto, že kousky papíru jsou nábojově polarizovány. Elektrony v izolačních materiálech, jako je papír, se nemohou volně pohybovat jako elektrony ve vodivých materiálech. Když se tedy záporně nabitý plast přiblíží ke kouskům papíru, elektrony vázané na atomy se od záporně nabitého plastu odpuzují, což vede k polarizaci záporného a kladného náboje na papíře. Záporný náboj na papíře je od plastu dále, zatímco kladný náboj na papíře je k plastu blíže. Záporný náboj na plastu navíc přitahuje kladný náboj na kousky papíru, dokud se lehčí papír nepřiblíží k plastu.
Proces polarizace neboli polarizace náboje, ke kterému dochází v kusu papíru, je podobný polarizaci náboje, ke které dochází v dielektriku. Jak je například znázorněno na obrázku vlevo, zpočátku existují pouze dvě elektricky nabité vodivé desky. Levá deska je kladně nabitá, zatímco pravá deska je záporně nabitá, takže směr elektrického pole je zleva doprava.
Poté, co je dielektrikum umístěno mezi dvě vodivé desky, kladný náboj na levé desce přitahuje elektrony na blízkém dielektrickém povrchu a záporný náboj na pravé desce odpuzuje elektrony na blízkém dielektrickém povrchu. Elektrony v dielektriku, které je izolantem, se nemohou volně pohybovat jako elektrony ve vodiči. Elektrony proto zůstávají vázány na atomy, ale dochází k polarizaci záporně nabitých elektronů a kladně nabitých protonů, jak je znázorněno na obrázku. Přítomnost kladného náboje na pravé straně dielektrických atomů a záporného náboje na levé straně dielektrických atomů vytváří elektrické pole, které směřuje zprava doleva, a tím oslabuje elektrické pole generované elektrickým nábojem na vodivé desce, které směřuje zleva doprava. Elektrické pole se tedy nesnižuje proto, že by se snižoval elektrický náboj na dvou deskách/vodivých vrstvách, ale proto, že se v dielektriku objevuje elektrické pole v opačném směru. Po odstranění dielektrika se intenzita elektrického pole generovaná elektrickým nábojem na dvou deskách/vodivých vrstvách vrátí do původního stavu.
Pokud se síla elektrického pole generovaného elektrickým nábojem na dvou vodivých deskách zmenší, pak se v důsledku elektrického pole zmenší i elektrický potenciál mezi těmito dvěma vodivými deskami.
Elektřina je přímo úměrná elektrickému potenciálu, jak je uvedeno v rovnici E = V / d, kde E = elektrické pole, V = elektrický potenciál a d = vzdálenost mezi dvěma deskami. Pokud by předtím existovalo dielektrikum, byl by elektrický potenciál Vo Takže poté, co je zde dielektrikum, se elektrický potenciál sníží na V faktorem K. Matematicky Vo = KV nebo V = Vo / K nebo K = Vo / V, kde K = dielektrická konstanta. Vo > V, takže K>1.
Je třeba poznamenat, že množství elektrického náboje na obou deskách/vodičových listech se nemění, takže konečné množství náboje je stejné jako počáteční množství náboje (Q = Qo). Změna kapacity kondenzátoru se vypočítá pomocí následujícího vzorce:
![]()
Popis vzorce: C = konečná kapacita, Co = počáteční kapacita, Q = konečný náboj, Qo = počáteční náboj, V = konečný potenciál, Vo = počáteční potenciál, K = dielektrická konstanta
Na základě výše uvedené rovnice se usuzuje, že počáteční kapacita (Co) je menší, zatímco konečná kapacita (C) je větší. Kapacita se zvyšuje faktorem K, kde K je dielektrická konstanta. Hodnota dielektrické konstanty každého izolačního materiálu se liší. Dielektrická konstanta (K) je výsledkem porovnání kapacity kondenzátoru s dielektrikem a kapacity kondenzátoru bez dielektrika.
Dielektrika zvyšují kapacitu, protože se zmenšuje vzdálenost mezi dvěma vodivými deskami.
Další funkcí dielektrika je zmenšit vzdálenost (d) mezi dvěma vodivými deskami tak, že se elektrické pole (E) a elektrické napětí (V) mezi dvěma vodivými deskami/vrstvami zvětší, jak je uvedeno v rovnici E = V / d. Pokud se elektrické pole a elektrické napětí mezi dvěma deskami/vrstvami zvětší, pak se zvětší kapacita kondenzátoru.
Pokud je daný kondenzátor deskový, pak se jeho kapacita vypočítá pomocí následujícího vzorce:

Na základě výše uvedených dvou vzorců lze usoudit, že kapacitu (C) deskového kondenzátoru lze zvýšit zmenšením vzdálenosti mezi dvěma deskami/vodivými vrstvami (d).
Dielektrika zvyšují kapacitu, protože se zvyšuje dielektrická pevnost kondenzátoru.
Dielektrika jsou vyrobena z izolačních materiálů, které při umístění do velmi silného elektrického pole dochází k průrazu. K průrazu dielektrika dochází, když je elektrické pole tak silné, že způsobuje uvolnění elektronů z atomů, kde se tyto elektrony srážejí s elektrony v jiných atomech, což způsobuje tok elektronů uvnitř dielektrika. Jinými slovy, průraz dielektrika způsobí, že se dielektrikum, které je elektrickým izolantem, stane elektrickým vodičem.
Aby se zabránilo poškození, má každé dielektrikum vyrobené z určitého izolačního materiálu maximální hodnotu elektrického pole, kterou může odolat, což se nazývá dielektrická pevnost. Dielektrická pevnost izolačního materiálu je větší než dielektrická pevnost vzduchu a každý izolační materiál má jinou dielektrickou pevnost, některé jsou malé a některé velké. Pokud se tedy použije dielektrikum s velkou dielektrickou pevností, je elektrické pole, které může izolační materiál udržet, větší a také větší je elektrické napětí, které může udržet. Pokud je elektrické pole a elektrické napětí generované dvěma deskami/vodivými vrstvami větší, je množství elektrického náboje, které může vodivá deska pojmout, větší. Čím více náboje je ve vodivé desce, tím větší je kapacita kondenzátoru.