ढांकता हुआ

एक संधारित्र तभी कार्य कर सकता है जब उसकी दोनों प्लेटें/चालक शीटें एक दूसरे को स्पर्श न करें, ताकि विद्युत आवेश एक चालक से दूसरे चालक में स्थानांतरित न हो। इसी प्रकार, विद्युत आवेश को चालक से वायु में स्थानांतरित होने से रोकने के लिए, दोनों चालकों के बीच का स्थान निर्वात होना आवश्यक है। समानांतर प्लेट संधारित्रों पर लिखे गए लेख में, एक समानांतर प्लेट संधारित्र की धारिता पर चर्चा की गई है, जहाँ दोनों प्लेटें निर्वात द्वारा अलग की जाती हैं। निर्वात में संधारित्र की धारिता सीमित होती है, इसलिए धारिता बढ़ाने के लिए, दोनों प्लेटों/चालक शीटों के बीच एक परावैद्युत पदार्थ रखा जाता है ।

एक डाइइलेक्ट्रिक एक ऐसा इंसुलेटर होता है जो कैपेसिटर की दो चालक प्लेटों को अलग करता है। इंसुलेटर एक ऐसा पदार्थ है जो विद्युत का संचालन नहीं कर सकता, जैसे प्लास्टिक, कांच, कागज या लकड़ी। डाइइलेक्ट्रिक का कार्य धारिता को बढ़ाना है, जिससे कैपेसिटर बड़ी मात्रा में विद्युत आवेश और स्थितिज ऊर्जा को संग्रहित कर सकता है।

परावैद्युत पदार्थ धारिता को बढ़ाते हैं क्योंकि दो चालक प्लेटों के बीच विद्युत विभव कम हो जाता है।

किसी संधारित्र की धारिता दो प्लेटों/चालक शीटों के बीच परावैद्युत पदार्थ रखने के बाद क्यों बढ़ जाती है? इस प्रश्न का उत्तर जानने के लिए, सबसे पहले पिछले पाठ को याद करें। बिजली का आवेशसमान आवेश एक दूसरे को प्रतिकर्षित करते हैं जबकि विपरीत आवेश एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। उदाहरण के लिए, धनात्मक आवेश एक दूसरे को आकर्षित करते हैं। प्लास्टिक पर ऋणात्मक आवेश होता है, लेकिन धनात्मक आवेश को प्रतिकर्षित करता है। तो फिर ऋणात्मक आवेशित प्लास्टिक, विद्युत आवेश रहित कागज के छोटे टुकड़ों को क्यों आकर्षित करता है? ऐसा इसलिए होता है क्योंकि कागज के टुकड़ों में आवेश ध्रुवीकरण होता है। कागज जैसे कुचालक पदार्थों में इलेक्ट्रॉन, चालक पदार्थों के इलेक्ट्रॉनों की तरह स्वतंत्र रूप से गति नहीं कर सकते। इसलिए जब ऋणात्मक आवेशित प्लास्टिक को कागज के टुकड़ों के पास लाया जाता है, तो परमाणुओं से बंधे इलेक्ट्रॉन ऋणात्मक आवेशित प्लास्टिक से दूर प्रतिकर्षित हो जाते हैं, जिसके परिणामस्वरूप कागज पर ऋणात्मक आवेश और धनात्मक आवेश का ध्रुवीकरण हो जाता है। कागज पर ऋणात्मक आवेश प्लास्टिक से दूर होता है, जबकि धनात्मक आवेश प्लास्टिक के निकट होता है। इसके अलावा, प्लास्टिक पर ऋणात्मक आवेश कागज के टुकड़ों पर धनात्मक आवेश को तब तक आकर्षित करता है जब तक कि हल्का कागज प्लास्टिक के निकट न आ जाए।

कागज के एक टुकड़े में होने वाली ध्रुवीकरण प्रक्रिया, या आवेश ध्रुवीकरण, एक परावैद्युत में होने वाले आवेश ध्रुवीकरण के समान है। उदाहरण के लिए, बाईं ओर की छवि में दिखाया गया है कि प्रारंभ में केवल दो विद्युत आवेशित चालक प्लेटें हैं। बाईं प्लेट धनात्मक रूप से आवेशित है, जबकि दाईं प्लेट ऋणात्मक रूप से आवेशित है, इसलिए विद्युत क्षेत्र की दिशा बाएँ से दाएँ की ओर है।

जब दो चालक प्लेटों के बीच परावैद्युत पदार्थ रखा जाता है, तो बाईं प्लेट पर मौजूद धनात्मक आवेश पास की परावैद्युत सतह पर मौजूद इलेक्ट्रॉनों को आकर्षित करता है, जबकि दाईं प्लेट पर मौजूद ऋणात्मक आवेश पास की परावैद्युत सतह पर मौजूद इलेक्ट्रॉनों को प्रतिकर्षित करता है। परावैद्युत पदार्थ, जो एक कुचालक है, में मौजूद इलेक्ट्रॉन चालक पदार्थ के इलेक्ट्रॉनों की तरह स्वतंत्र रूप से गति नहीं कर सकते। इसलिए, इलेक्ट्रॉन परमाणुओं से बंधे रहते हैं, लेकिन चित्र में दिखाए अनुसार ऋणात्मक आवेशित इलेक्ट्रॉनों और धनात्मक आवेशित प्रोटॉनों का ध्रुवीकरण होता है। परावैद्युत परमाणुओं के दाईं ओर धनात्मक आवेश और बाईं ओर ऋणात्मक आवेश की उपस्थिति से एक विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होता है जो दाईं से बाईं ओर निर्देशित होता है, जिससे चालक प्लेट पर मौजूद विद्युत आवेश द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र कमजोर हो जाता है जो बाईं से दाईं ओर निर्देशित होता है। अतः विद्युत क्षेत्र में कमी दो प्लेटों/चालक शीटों पर विद्युत आवेश में कमी के कारण नहीं होती, बल्कि परावैद्युत पदार्थ में विपरीत दिशा में विद्युत क्षेत्र उत्पन्न होने के कारण होती है। जब परावैद्युत को हटा दिया जाता है, तो दोनों प्लेटों/चालक शीटों पर विद्युत आवेश द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र की तीव्रता अपनी मूल स्थिति में वापस आ जाती है।

यदि दो चालक प्लेटों पर विद्युत आवेश द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र की तीव्रता कम हो जाती है, तो विद्युत क्षेत्र के कारण दोनों चालक प्लेटों के बीच विद्युत विभव भी कम हो जाता है। विद्युत, विद्युत विभव के सीधे समानुपाती होती है, जैसा कि समीकरण E = V / d में दर्शाया गया है, जहाँ E विद्युत क्षेत्र, V विद्युत विभव और d दो प्लेटों के बीच की दूरी है। यदि पहले कोई परावैद्युत पदार्थ था, तो विद्युत विभव V था।_o अतः, परावैद्युत पदार्थ की उपस्थिति के बाद, विद्युत विभव K के गुणक से घटकर V हो जाता है। गणितीय रूप से, V_o = केवी या वी = वी_o / K या K = V_o / V, जहाँ K = परावैद्युत स्थिरांक। V_o > V ताकि K>1 हो।
यह ध्यान रखना चाहिए कि दोनों प्लेटों/चालक शीटों पर विद्युत आवेश की मात्रा में कोई परिवर्तन नहीं होता है, इसलिए आवेश की अंतिम मात्रा प्रारंभिक मात्रा के बराबर होती है (Q = Q)।_oसंधारित्र की धारिता में परिवर्तन की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

सूत्र का विवरण: C = अंतिम धारिता, C₀ ₌ प्रारंभिक धारिता, Q = अंतिम आवेश, Q₀ ₌ प्रारंभिक आवेश, V = अंतिम विभव, V₀ ₌ प्रारंभिक विभव, K = परावैद्युत स्थिरांक

उपरोक्त समीकरण के आधार पर यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि प्रारंभिक धारिता (C _o ) कम है जबकि अंतिम धारिता (C) अधिक है। धारिता K के गुणक से बढ़ती है, जहाँ K परावैद्युत स्थिरांक है। प्रत्येक कुचालक पदार्थ का परावैद्युत स्थिरांक मान भिन्न होता है। परावैद्युत स्थिरांक (K) किसी संधारित्र की धारिता की तुलना परावैद्युत के उपयोग के समय और परावैद्युत के उपयोग के बिना की जाती है।

परावैद्युत पदार्थ धारिता को बढ़ाते हैं क्योंकि दो चालक प्लेटों के बीच की दूरी कम हो जाती है।

परावैद्युत का एक अन्य कार्य दो चालक प्लेटों के बीच की दूरी (d) को कम करना है, जिससे दोनों चालकों के बीच विद्युत क्षेत्र (E) और विद्युत वोल्टेज (V) बढ़ जाते हैं, जैसा कि समीकरण E = V / d द्वारा दर्शाया गया है। यदि दोनों प्लेटों/शीटों के बीच विद्युत क्षेत्र और विद्युत वोल्टेज बढ़ते हैं, तो संधारित्र की धारिता भी बढ़ जाती है।
यदि विचाराधीन संधारित्र एक समानांतर प्लेट संधारित्र है, तो इसकी धारिता की गणना निम्नलिखित सूत्र का उपयोग करके की जाती है:

उपरोक्त दो सूत्रों के आधार पर, यह निष्कर्ष निकाला जा सकता है कि दो प्लेटों/चालक शीटों (d) के बीच की दूरी को कम करके एक समानांतर प्लेट संधारित्र की धारिता (C) को बढ़ाया जा सकता है।

डाइइलेक्ट्रिक्स धारिता को बढ़ाते हैं क्योंकि संधारित्र की डाइइलेक्ट्रिक सामर्थ्य बढ़ जाती है।

डाइइलेक्ट्रिक्स ऐसे कुचालक पदार्थों से बने होते हैं जो अत्यधिक प्रबल विद्युत क्षेत्र में रखे जाने पर टूट जाते हैं। डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन तब होता है जब विद्युत क्षेत्र इतना प्रबल होता है कि परमाणुओं से इलेक्ट्रॉन विस्थापित हो जाते हैं, जहां ये इलेक्ट्रॉन अन्य परमाणुओं के इलेक्ट्रॉनों से टकराते हैं, जिससे डाइइलेक्ट्रिक के भीतर इलेक्ट्रॉनों का प्रवाह होता है। दूसरे शब्दों में, डाइइलेक्ट्रिक ब्रेकडाउन के कारण डाइइलेक्ट्रिक, जो एक विद्युत कुचालक है, विद्युत चालक बन जाता है।

क्षति से बचने के लिए, किसी विशेष इन्सुलेटिंग पदार्थ से बने प्रत्येक परावैद्युत की एक अधिकतम विद्युत क्षेत्र क्षमता होती है, जिसे परावैद्युत सामर्थ्य कहते हैं। इन्सुलेटिंग पदार्थ की परावैद्युत सामर्थ्य वायु की परावैद्युत सामर्थ्य से अधिक होती है, और प्रत्येक इन्सुलेटिंग पदार्थ की परावैद्युत सामर्थ्य भिन्न होती है; कुछ की कम और कुछ की अधिक। इसलिए, यदि अधिक परावैद्युत सामर्थ्य वाले परावैद्युत का उपयोग किया जाता है, तो वह अधिक विद्युत क्षेत्र और अधिक विद्युत वोल्टेज धारण कर सकता है। यदि दो प्लेटों/चालक शीटों द्वारा उत्पन्न विद्युत क्षेत्र और विद्युत वोल्टेज अधिक हैं, तो चालक प्लेट द्वारा धारण किया जा सकने वाला विद्युत आवेश भी अधिक होता है। चालक प्लेट में जितना अधिक आवेश होगा, संधारित्र की धारिता उतनी ही अधिक होगी।