Kondensaator saab toimida, kui kaks plaati/juhtlehte ei puutu kokku, nii et elektrilaeng ei liiguks ühelt juhilt teisele. Samamoodi peab kahe juhi vaheline ruum olema vaakum, et elektrilaeng ei liiguks juhilt õhku. Artiklis paralleelplaatkondensaatorite kohta on käsitletud paralleelplaatkondensaatori mahtuvust, kus kahte plaati eraldab vaakum. Kondensaatori mahtuvusel vaakumis on piirid, seega mahtuvuse suurendamiseks asetatakse kahe plaadi/juhtlehe vahele dielektrik.
Dielektrik on isolaator, mis eraldab kondensaatori kahte juhtivat plaati. Isolaator on materjal, mis ei juhi elektrit, näiteks plastik, klaas, paber või puit. Dielektriku ülesanne on suurendada mahtuvust, võimaldades kondensaatoril salvestada suures koguses elektrilaengut ja potentsiaalset energiat.
Dielektrikud suurendavad mahtuvust, kuna kahe juhtiva plaadi vaheline elektriline potentsiaal väheneb.
Miks kondensaatori mahtuvus suureneb pärast dielektriku asetamist kahe plaadi/juhtlehe vahele? Sellele küsimusele vastuse leidmiseks tuletage kõigepealt meelde õppetundi ... ElektrilaengNii nagu elektrilaengud tõukuvad üksteist, samas kui erinevalt elektrilaengud tõmbuvad üksteist. Näiteks positiivsed laengud tõmbuvad üksteist.
negatiivse laenguga, aga tõukub positiivse laenguga. Miks siis negatiivselt laetud plast saab ligi tõmmata väikeseid paberitükke, mis ei ole elektriliselt laetud? See juhtub seetõttu, et paberitükid kogevad laengu polarisatsiooni. Isoleermaterjalides, näiteks paberis, ei saa elektronid vabalt liikuda nagu elektronid juhtivates materjalides. Seega, kui negatiivselt laetud plastik viiakse paberitükkide lähedale, tõukuvad aatomitega seotud elektronid negatiivselt laetud plastist eemale, mille tulemuseks on paberi negatiivse ja positiivse laengu polarisatsioon. Paberi negatiivne laeng on plastist kaugemal, samas kui paberi positiivne laeng on plastikule lähemal. Lisaks tõmbab plastiku negatiivne laeng paberitükkide positiivset laengut ligi, kuni kergem paber liigub plastikule lähemale.
Paberitükis toimuv polarisatsiooniprotsess ehk laengupolarisatsioon sarnaneb dielektrikus toimuva laengupolarisatsiooniga. Nagu näiteks vasakpoolsel pildil näidatud, on algselt ainult kaks elektriliselt laetud juhtplaati. Vasak plaat on positiivselt laetud, parem aga negatiivselt laetud, seega on elektrivälja suund vasakult paremale.
Pärast dielektriku asetamist kahe juhtplaadi vahele tõmbab vasakpoolse plaadi positiivne laeng lähedalasuval dielektrilisel pinnal olevaid elektrone ligi ja parempoolse plaadi negatiivne laeng tõrjub lähedalasuval dielektrilisel pinnal olevaid elektrone eemale. Dielektrikus, mis on isolaator, olevad elektronid ei saa vabalt liikuda nagu juhi elektronid. Seetõttu jäävad elektronid aatomitega seotuks, kuid negatiivselt laetud elektronide ja positiivselt laetud prootonite vahel toimub polarisatsioon, nagu pildil näidatud. Positiivse laengu olemasolu dielektriliste aatomite paremal küljel ja negatiivse laengu olemasolu dielektriliste aatomite vasakul küljel loob paremalt vasakule suunatud elektrivälja, nõrgendades seeläbi juhtplaadil oleva elektrilaengu poolt tekitatud elektrivälja, mis on suunatud vasakult paremale. Seega elektriväli ei vähene mitte seetõttu, et kahe plaadi/juhtlehe elektrilaeng väheneb, vaid seetõttu, et dielektrikusse ilmub vastassuunaline elektriväli. Kui dielektrik eemaldatakse, naaseb kahe plaadi/juhtlehe elektrilaengu poolt tekitatud elektrivälja tugevus oma algsele olekule.
Kui kahel juhtplaadil elektrilaengu poolt tekitatud elektrivälja tugevus väheneb, siis väheneb elektrivälja tõttu ka kahe juhtplaadi vaheline elektripotentsiaal.
Elekter on otseselt proportsionaalne elektripotentsiaaliga, nagu on näidatud võrrandis E = V / d, kus E = elektriväli, V = elektripotentsiaal ja d = kahe plaadi vaheline kaugus. Kui enne oli dielektrik, oli elektripotentsiaal Vo Seega pärast dielektriku olemasolu väheneb elektriline potentsiaal K võrra V-ni. Matemaatiliselt on Vo = KV või V = Vo / K või K = Vo / V, kus K = dielektriline konstant. Vo > V nii, et K > 1.
Tuleb märkida, et elektrilaengu hulk mõlemal plaadil/juhtlehel ei muutu, seega on lõplik laengu hulk sama, mis algne laengu hulk (Q = Qo). Kondensaatori mahtuvuse muutus arvutatakse järgmise valemi abil:
![]()
Valemi kirjeldus: C = lõppmahtuvus, C0 = algmahtuvus, Q = lõpplaeng, Q0 = alglaeng, V = lõpppotentsiaal, V0 = algpotentsiaal, K = dielektriline konstant
Ülaltoodud võrrandi põhjal järeldub, et algmahtuvus (C0 ) on väiksem, samas kui lõppmahtuvus (C) on suurem. Mahtuvus suureneb K korda, kus K on dielektriline konstant. Iga isoleermaterjali dielektrilise konstandi väärtus on erinev. Dielektriline konstant (K) saadakse kondensaatori mahtuvuse võrdlemisel dielektriku kasutamise korral kondensaatori mahtuvusega ilma dielektrikuta.
Dielektrikud suurendavad mahtuvust, kuna kahe juhtiva plaadi vaheline kaugus väheneb.
Dielektriku teine funktsioon on vähendada kahe juhtplaadi vahelist kaugust (d), nii et kahe juhtplaadi/-lehe vaheline elektriväli (E) ja elektripinge (V) suurenevad, nagu on näidatud võrrandis E = V / d. Kui kahe plaadi/-lehe vaheline elektriväli ja elektripinge suurenevad, siis suureneb ka kondensaatori mahtuvus.
Kui kõnealune kondensaator on paralleelplaat, arvutatakse selle mahtuvus järgmise valemi abil:

Kahe ülaltoodud valemi põhjal võib järeldada, et paralleelplaatide kondensaatori mahtuvust (C) saab suurendada kahe plaadi/juhtlehe vahelise kauguse (d) vähendamise teel.
Dielektrikud suurendavad mahtuvust, kuna kondensaatori dielektriline tugevus suureneb.
Dielektrikud on valmistatud isoleerivatest materjalidest, mis väga tugevasse elektrivälja asetades läbipõlevad. Dielektriline läbipõlemine toimub siis, kui elektriväli on nii tugev, et see põhjustab elektronide eraldumist aatomitest, kus need elektronid põrkuvad teiste aatomite elektronidega, põhjustades elektronide voo dielektrikus. Teisisõnu, dielektriline läbipõlemine põhjustab dielektriku, mis on elektriisolaator, muutumise elektrijuhiks.
Kahjustuste vältimiseks on igal teatud isoleermaterjalist dielektrikul maksimaalne elektrivälja väärtus, mida see talub, ja seda nimetatakse dielektriliseks tugevuseks. Isolatsioonimaterjali dielektriline tugevus on suurem kui õhu dielektriline tugevus ja igal isoleermaterjalil on erinev dielektriline tugevus, mõned on väikesed ja mõned suured. Seega, kui kasutatakse suure dielektrilise tugevusega dielektrikut, on hoitav elektriväli suurem ja samuti suurem hoitav elektripinge. Mida suuremad on kahe plaadi/juhtlehe tekitatud elektriväli ja elektripinge, seda suurem on juhtplaadi poolt hoitav elektrilaengu hulk. Mida suurem on laengut juhtplaadis, seda suurem on kondensaatori mahtuvus.