Un condensador pode funcionar se as dúas placas/láminas condutoras non se tocan entre si, de xeito que a carga eléctrica non se mova dun condutor a outro. Do mesmo xeito, para que a carga eléctrica non se mova do condutor ao aire, o espazo entre os dous condutores debe ser un baleiro. No artigo sobre condensadores de placas paralelas, tratouse a capacitancia dun condensador de placas paralelas , onde as dúas placas están separadas por un baleiro. A capacitancia dun condensador no baleiro ten limitacións, polo que para aumentar a capacitancia, colócase un dieléctrico entre as dúas placas/láminas condutoras.
Un dieléctrico é un illante que separa as dúas placas condutoras dun condensador. Un illante é un material que non pode conducir a electricidade, como o plástico, o vidro, o papel ou a madeira. A función dun dieléctrico é aumentar a capacitancia, o que permite que o condensador almacene unha gran cantidade de carga eléctrica e enerxía potencial.
Os dieléctricos aumentan a capacitancia porque se reduce o potencial eléctrico entre as dúas placas condutoras.
Por que aumenta a capacitancia dun condensador despois de colocar un dieléctrico entre as dúas placas/láminas condutoras? Para atopar a resposta a esta pregunta, primeiro lembra a lección sobre Carga eléctricaAs cargas eléctricas iguais repélense mentres que as cargas eléctricas de diferente atraense. Por exemplo, as cargas positivas atraense.
cunha carga negativa, pero repélense cunha carga positiva. Entón, por que pode o plástico con carga negativa atraer pequenos anacos de papel que non están cargados electricamente? Isto ocorre porque os anacos de papel experimentan polarización de carga. Os electróns nos materiais illantes como o papel non se poden mover libremente como os electróns nos materiais condutores. Entón, cando o plástico con carga negativa se achega aos anacos de papel, os electróns unidos aos átomos son repeledos lonxe do plástico cargado negativamente, o que resulta na polarización da carga negativa e a carga positiva no papel. A carga negativa do papel está máis lonxe do plástico, mentres que a carga positiva do papel está máis preto do plástico. Ademais, a carga negativa do plástico atrae a carga positiva dos anacos de papel ata que o papel máis lixeiro se move máis preto do plástico.
O proceso de polarización, ou polarización de carga, que se produce nun anaco de papel é similar á polarización de carga que se produce nun dieléctrico. Como se mostra na imaxe da esquerda, por exemplo, inicialmente só hai dúas placas condutoras cargadas electricamente. A placa esquerda está cargada positivamente, mentres que a placa dereita está cargada negativamente, polo que a dirección do campo eléctrico é de esquerda a dereita.
Despois de colocar o dieléctrico entre as dúas placas condutoras, a carga positiva da placa esquerda atrae os electróns da superficie dieléctrica próxima e a carga negativa da placa dereita repele os electróns da superficie dieléctrica próxima. Os electróns do dieléctrico, que é un illante, non se moven libremente como os electróns do condutor. Polo tanto, os electróns permanecen unidos aos átomos, pero hai unha polarización dos electróns cargados negativamente e os protóns cargados positivamente, como se mostra na imaxe. A presenza dunha carga positiva no lado dereito dos átomos dieléctricos e dunha carga negativa no lado esquerdo dos átomos dieléctricos crea un campo eléctrico dirixido de dereita a esquerda, debilitando así o campo eléctrico xerado pola carga eléctrica na placa condutora que se dirixe de esquerda a dereita. Polo tanto, o campo eléctrico non diminúe porque a carga eléctrica nas dúas placas/láminas condutoras diminúa, senón porque aparece un campo eléctrico no dieléctrico que está na dirección oposta. Cando se retira o dieléctrico, a intensidade do campo eléctrico xerada pola carga eléctrica nas dúas placas/láminas condutoras volve ao seu estado orixinal.
Se a intensidade do campo eléctrico xerado pola carga eléctrica nas dúas placas condutoras diminúe, entón o potencial eléctrico entre as dúas placas condutoras tamén diminúe debido ao campo eléctrico.
A electricidade é directamente proporcional ao potencial eléctrico como se indica na ecuación E = V/d, onde E = campo eléctrico, V = potencial eléctrico e d = distancia entre as dúas placas. Se antes había un dieléctrico, o potencial eléctrico era de Vo Entón, despois de que haxa un dieléctrico, o potencial eléctrico redúcese a V por un factor de K. Matematicamente, Vo = KV ou V = Vo / K ou K = Vo / V, onde K = constante dieléctrica. Vo > V de xeito que K > 1.
Cómpre sinalar que a cantidade de carga eléctrica en ambas placas/láminas condutoras non cambia, polo que a cantidade final de carga é a mesma que a cantidade inicial de carga (Q = Qo). A variación da capacitancia do condensador calcúlase coa seguinte fórmula:
![]()
Descrición da fórmula: C = capacitancia final, C₂ = capacitancia inicial, Q = carga final, Q₂ = carga inicial, V = potencial final, V₂ = potencial inicial, K = constante dieléctrica
Baseándose na ecuación anterior, chégase á conclusión de que a capacitancia inicial (C o ) é menor mentres que a capacitancia final (C) é maior. A capacitancia aumenta nun factor de K, onde K é a constante dieléctrica. O valor da constante dieléctrica de cada material illante é diferente. A constante dieléctrica (K) é o resultado de comparar a capacitancia dun condensador cando se usa un dieléctrico coa capacitancia do condensador cando non se usa un dieléctrico.
Os dieléctricos aumentan a capacitancia a medida que diminúe a distancia entre as dúas placas condutoras.
Outra función do dieléctrico é reducir a distancia (d) entre as dúas placas condutoras de xeito que o campo eléctrico (E) e a tensión eléctrica (V) entre as dúas placas/láminas condutoras aumenten segundo a ecuación E = V/d. Se o campo eléctrico e a tensión eléctrica entre as dúas placas/láminas aumentan, entón a capacitancia do condensador aumenta.
Se o condensador en cuestión é unha placa paralela, a súa capacitancia calcúlase usando a seguinte fórmula:

Baseándose nas dúas fórmulas anteriores, pódese concluír que a capacitancia (C) dun condensador de placas paralelas pódese aumentar reducindo a distancia entre as dúas placas/láminas condutoras (d).
Os dieléctricos aumentan a capacitancia porque aumenta a rixidez dieléctrica do condensador.
Os dieléctricos están feitos de materiais illantes que, cando se colocan nun campo eléctrico moi forte, experimentarán unha ruptura. A ruptura dieléctrica ocorre cando o campo eléctrico é tan forte que fai que os electróns se desprendan dos átomos, onde estes electróns chocan cos electróns doutros átomos, provocando o fluxo de electróns dentro do dieléctrico. Noutras palabras, a ruptura dieléctrica fai que o dieléctrico, que é un illante eléctrico, se converta nun condutor eléctrico.
Para evitar danos, cada dieléctrico feito dun determinado material illante ten un valor máximo de campo eléctrico que pode soportar, que se denomina rixidez dieléctrica. A rixidez dieléctrica dun material illante é maior que a rixidez dieléctrica do aire e cada material illante ten unha rixidez dieléctrica diferente, algunhas son pequenas e outras grandes. Polo tanto, se se usa un dieléctrico cunha gran rixidez dieléctrica, o campo eléctrico que se pode manter é maior e a tensión eléctrica que se pode manter tamén é maior. Se o campo eléctrico e a tensión eléctrica xerados polas dúas placas/láminas condutoras son maiores, a cantidade de carga eléctrica que pode aloxar a placa condutora é maior. Canta máis carga haxa na placa condutora, maior será a capacitancia do condensador.