دی‌الکتریک عایقی است که دو صفحه یا ورق رسانا روی خازن را از هم جدا می‌کند. عایق‌ها موادی هستند که نمی‌توانند جریان الکتریکی را هدایت کنند، به عنوان مثال، پلاستیک، شیشه، کاغذ یا چوب. عملکرد دی‌الکتریک افزایش ظرفیت خازن است تا خازن بتواند بار الکتریکی و انرژی پتانسیل الکتریکی بیشتری را ذخیره کند.
یک خازن می‌تواند در صورتی کار کند که هر دو صفحه هادی به یکدیگر برخورد نکنند تا بار الکتریکی از یک هادی به هادی دیگر منتقل نشود. به همین ترتیب، برای اینکه بار الکتریکی از هادی به هوا منتقل نشود، فضای بین دو هادی باید خلأ باشد. در مبحث مربوط به صفحه موازی، خازن در مورد ظرفیت خازن‌های صفحه موازی که توسط خلأ از هم جدا شده‌اند، بحث شده است. ظرفیت خازن در خلأ محدودیت‌هایی دارد، به طوری که برای افزایش ظرفیت، دی‌الکتریک را بین دو صفحه قرار دهید.
دی‌الکتریک ظرفیت خازنی را افزایش می‌دهد زیرا پتانسیل الکتریکی بین دو صفحه رسانا کاهش می‌یابد.
چرا ظرفیت خازن پس از قرار دادن دی‌الکتریک بین دو صفحه یا ورق افزایش می‌یابد؟ برای یافتن پاسخ این سوال، ابتدا درس مربوط به بار الکتریکی را به یاد بیاورید. بارهای الکتریکی مشابه یکدیگر را دفع می‌کنند، در حالی که بارهای الکتریکی غیرمشابه یکدیگر را جذب می‌کنند. به عنوان مثال، یک بار مثبت، بار منفی را جذب می‌کند اما بار مثبت را دفع می‌کند. پس چرا پلاستیک‌های دارای بار منفی می‌توانند تکه‌های کوچک کاغذ را که از نظر الکتریکی بار ندارند، جذب کنند؟ این اتفاق می‌افتد زیرا تکه کاغذ قطبش بار را تجربه می‌کند.
الکترون‌ها در مواد عایق مانند کاغذ نمی‌توانند آزادانه مانند الکترون‌ها در مواد رسانا حرکت کنند. بنابراین، هنگامی که پلاستیک با بار منفی به تکه کاغذ نزدیک می‌شود، الکترون‌هایی که به اتم متصل هستند از پلاستیک با بار منفی دور می‌شوند. به طوری که قطبش بار منفی و بار مثبت روی کاغذ وجود دارد. بار منفی روی کاغذ از پلاستیک دورتر است، در حالی که بار مثبت روی کاغذ فاصله‌ای نزدیک‌تر به پلاستیک دارد. سپس، بار منفی روی پلاستیک، بار مثبت روی کاغذ را می‌کشد تا زمانی که کاغذ به پلاستیک نزدیک‌تر شود.
فرآیند قطبش بار که روی تکه‌های کاغذ رخ می‌دهد، مشابه قطبش بار است که در دی‌الکتریک رخ می‌دهد. همانطور که در شکل سمت چپ نشان داده شده است، برای مثال، در ابتدا فقط دو قطعه رسانای باردار الکتریکی وجود داشت. صفحه سمت چپ دارای بار مثبت و صفحه سمت راست دارای بار منفی است، به طوری که جهت میدان الکتریکی از چپ به راست است.
پس از قرار گرفتن دی‌الکتریک بین دو صفحه رسانا، بار مثبت صفحه چپ، الکترون‌های سطح دی‌الکتریک مجاور را به سمت خود می‌کشد. همچنین، بار منفی صفحه راست، الکترون‌های سطح دی‌الکتریک مجاور را دفع می‌کند. الکترون‌های موجود در دی‌الکتریک، که یک عایق است، مانند الکترون‌های موجود در یک رسانا، آزادانه حرکت نمی‌کنند. بنابراین، الکترون‌ها به اتم متصل می‌مانند، اما همانطور که در شکل نشان داده شده است، قطبش الکترون‌های با بار منفی و پروتون‌های با بار مثبت وجود دارد.
وجود بار مثبت در سمت راست اتم‌های دی‌الکتریک و بار منفی در سمت چپ اتم‌های دی‌الکتریک باعث ایجاد میدان الکتریکی می‌شود. که از راست به چپ است، که میدان الکتریکی تولید شده توسط بار الکتریکی روی صفحه هادی را که از چپ به راست است، تضعیف می‌کند. بنابراین، میدان الکتریکی نه به این دلیل که بار الکتریکی روی دو صفحه/ورقه هادی کاهش می‌یابد، بلکه به این دلیل که میدان الکتریکی در دی‌الکتریک در جهت مخالف ظاهر می‌شود، کاهش می‌یابد. اگر دی‌الکتریک آزاد شود، قدرت میدان الکتریکی تولید شده توسط بار الکتریکی روی دو صفحه یا ورقه هادی به حالت عادی برمی‌گردد.
If
وقتی شدت میدان الکتریکی تولید شده توسط بار الکتریکی روی هر دو صفحه هادی کاهش می‌یابد، پتانسیل الکتریکی بین دو صفحه هادی نیز کاهش می‌یابد. از آنجا که میدان الکتریکی مستقیماً با پتانسیل الکتریکی متناسب است، همانطور که در معادله E = V / d بیان شده است، که در آن E = میدان الکتریکی، V = پتانسیل الکتریکی و d = فاصله بین دو صفحه است. اگر قبل از دی‌الکتریک، پتانسیل الکتریکی Vo باشد، پس از دی‌الکتریک، پتانسیل الکتریکی با ضریب K به V کاهش می‌یابد.
از نظر ریاضی، Vo = KV یا V = Vo / K یا K = Vo / V، که در آن K = ثابت دی‌الکتریک است. Vo > V به طوری که K > 1.
لطفاً توجه داشته باشید که مقدار بار الکتریکی روی هر دو صفحه یا ورق رسانا تغییر نمی‌کند، به طوری که مقدار بار نهایی برابر با مقدار بار اولیه است (Q = Qo). تغییر در ظرفیت خازن به روش زیر محاسبه می‌شود:
C = ظرفیت نهایی، Co = ظرفیت اولیه، Q = بار نهایی، Qo = بار اولیه، V = پتانسیل نهایی، Vo = پتانسیل اولیه، K = ثابت دی‌الکتریک
بر اساس معادله بالا، نتیجه گرفته می‌شود که ظرفیت خازنی اولیه (Co) کوچکتر و ظرفیت خازنی نهایی (C) بزرگتر است. ظرفیت خازنی با ضریب K افزایش می‌یابد، که در آن K ثابت دی‌الکتریک است. مقدار ثابت دی‌الکتریک هر ماده عایق متفاوت است. ثابت دی‌الکتریک (K) حاصل نسبت ظرفیت خازن هنگام استفاده از دی‌الکتریک به ظرفیت خازن هنگام عدم استفاده از دی‌الکتریک است.
ظرفیت دی‌الکتریک افزایش می‌یابد زیرا فاصله بین دو صفحه رسانا کاهش می‌یابد.
یکی دیگر از عملکردهای دی‌الکتریک، کاهش فاصله (d) بین دو صفحه هادی است. به طوری که میدان الکتریکی (E) و ولتاژ الکتریکی (V) بین دو صفحه یا ورق هادی افزایش می‌یابد، همانطور که با معادله E = V / d بیان شده است. اگر میدان الکتریکی و ولتاژ الکتریکی بین دو صفحه یا ورق افزایش یابد، ظرفیت خازن افزایش می‌یابد.
اگر خازن‌های مورد نظر موازی باشند، ظرفیت خازنی با استفاده از فرمول زیر محاسبه می‌شود:
بر اساس دو فرمول بالا، می‌توان نتیجه گرفت که ظرفیت خازنی (C) خازن‌های صفحه موازی را می‌توان با کاهش فاصله بین دو صفحه یا ورق‌های هادی (d) افزایش داد.
ظرفیت دی الکتریک افزایش می یابد زیرا ظرفیت خازن افزایش می یابد
دی‌الکتریک از ماده‌ای عایق ساخته شده است که اگر در یک میدان الکتریکی قوی قرار گیرد، آسیب می‌بیند. آسیب دی‌الکتریک زمانی رخ می‌دهد که میدان الکتریکی آنقدر قوی باشد که بتواند الکترون‌ها را از اتم جدا کند، سپس الکترون‌ها به الکترون‌های اتم‌های دیگر برخورد می‌کنند تا جریان الکترون‌ها در دی‌الکتریک برقرار شود. به عبارت دیگر، آسیب دی‌الکتریک باعث می‌شود دی‌الکتریک که یک عایق الکتریکی است به یک رسانای الکتریکی تبدیل شود.
برای جلوگیری از آسیب، هر دی‌الکتریک ساخته شده از یک ماده عایق خاص، حداکثر مقدار میدان الکتریکی قابل تحملی دارد که به آن قدرت دی‌الکتریک می‌گویند. قدرت دی‌الکتریک ماده عایق بیشتر از قدرت دی‌الکتریک هوا است و هر ماده عایق قدرت دی‌الکتریک متفاوتی دارد، برخی کوچک و برخی بزرگ هستند. بنابراین اگر از دی‌الکتریکی با قدرت دی‌الکتریک بالا استفاده شود، میدان الکتریکی قابل تحمل بیشتر و ولتاژ قابل تحمل نیز بیشتر است. اگر میدان الکتریکی و ولتاژ الکتریکی تولید شده توسط دو صفحه یا ورق هادی بیشتر باشد، مقدار بار الکتریکی قابل تحمل توسط صفحه هادی بیشتر است. هرچه بار داخل صفحه هادی بیشتر باشد، ظرفیت خازن بیشتر می‌شود.
