Kondenzator može funkcionirati ako se dvije ploče/vodičke folije ne dodiruju tako da se električni naboj ne pomiče s jednog vodiča na drugi. Slično tome, kako se električni naboj ne bi pomicao s vodiča u zrak, prostor između dva vodiča mora biti vakuum. U članku o pločastim kondenzatorima raspravljalo se o kapacitetu pločastog kondenzatora , gdje su dvije ploče odvojene vakuumom. Kapacitet kondenzatora u vakuumu ima ograničenja, pa se za povećanje kapaciteta između dvije ploče/vodičke folije postavlja dielektrik.
Dielektrik je izolator koji odvaja dvije vodljive ploče kondenzatora. Izolator je materijal koji ne može provoditi električnu energiju, poput plastike, stakla, papira ili drva. Funkcija dielektrika je povećati kapacitet, omogućujući kondenzatoru da pohrani veliku količinu električnog naboja i potencijalne energije.
Dielektrici povećavaju kapacitet jer se smanjuje električni potencijal između dvije vodljive ploče.
Zašto se kapacitet kondenzatora povećava nakon što se dielektrik postavi između dvije ploče/vodivih slojeva? Da biste saznali odgovor na ovo pitanje, prvo se sjetite lekcije o Električni nabojIsti električni naboji se međusobno odbijaju, dok se različiti električni naboji privlače. Na primjer, pozitivni naboji se međusobno privlače.
s negativnim nabojem, ali se odbijaju s pozitivnim nabojem. Zašto onda negativno nabijena plastika može privući male komadiće papira koji nisu električno nabijeni? To se događa zato što komadići papira doživljavaju polarizaciju naboja. Elektroni u izolacijskim materijalima poput papira ne mogu se slobodno kretati kao elektroni u vodljivim materijalima. Dakle, kada se negativno nabijena plastika približi komadićima papira, elektroni vezani za atome odbijaju se od negativno nabijene plastike, što rezultira polarizacijom negativnog i pozitivnog naboja na papiru. Negativni naboj na papiru je dalje od plastike, dok je pozitivni naboj na papiru bliže plastici. Nadalje, negativni naboj na plastici privlači pozitivni naboj na komadićima papira sve dok se lakši papir ne približi plastici.
Proces polarizacije, ili polarizacija naboja, koji se događa u komadu papira sličan je polarizaciji naboja koja se događa u dielektriku. Kao što je prikazano na slici lijevo, na primjer, u početku postoje samo dvije električno nabijene vodične ploče. Lijeva ploča je pozitivno nabijena, dok je desna ploča negativno nabijena, pa je smjer električnog polja s lijeva na desno.
Nakon što se dielektrik postavi između dvije vodične ploče, pozitivni naboj na lijevoj ploči privlači elektrone na obližnjoj dielektričnoj površini, a negativni naboj na desnoj ploči odbija elektrone na obližnjoj dielektričnoj površini. Elektroni u dielektriku, koji je izolator, ne mogu se slobodno kretati poput elektrona u vodiču. Stoga elektroni ostaju vezani za atome, ali postoji polarizacija negativno nabijenih elektrona i pozitivno nabijenih protona, kao što je prikazano na slici. Prisutnost pozitivnog naboja na desnoj strani dielektričnih atoma i negativnog naboja na lijevoj strani dielektričnih atoma stvara električno polje usmjereno s desna na lijevo, čime se slabi električno polje generirano električnim nabojem na vodičnoj ploči usmjerenim s lijeva na desno. Dakle, električno polje se smanjuje ne zato što se smanjuje električni naboj na dvije ploče/vodičke ploče, već zato što se u dielektriku pojavljuje električno polje u suprotnom smjeru. Kada se dielektrik ukloni, jakost električnog polja generirana električnim nabojem na dvije ploče/vodičke ploče vraća se u prvobitno stanje.
Ako se jakost električnog polja generiranog električnim nabojem na dvjema vodičnim pločama smanji, tada se zbog električnog polja smanjuje i električni potencijal između dviju vodičnih ploča.
Elektricitet je izravno proporcionalan električnom potencijalu kako je navedeno u jednadžbi E = V / d, gdje je E = električno polje, V = električni potencijal i d = udaljenost između dvije ploče. Ako je prije postojao dielektrik, električni potencijal je bio Vo Dakle, nakon što postoji dielektrik, električni potencijal se smanjuje na V za faktor K. Matematički, Vo = KV ili V = Vo / K ili K = Vo / V, gdje je K = dielektrična konstanta. Vo > V tako da je K>1.
Treba napomenuti da se količina električnog naboja na obje ploče/vodičke slojeve ne mijenja tako da je konačna količina naboja jednaka početnoj količini naboja (Q = Qo). Promjena kapaciteta kondenzatora izračunava se pomoću sljedeće formule:
![]()
Opis formule: C = konačni kapacitet, C o = početni kapacitet, Q = konačni naboj, Q o = početni naboj, V = konačni potencijal, V o = početni potencijal, K = dielektrična konstanta
Na temelju gornje jednadžbe zaključuje se da je početni kapacitet (C o ) manji, dok je konačni kapacitet (C) veći. Kapacitet se povećava za faktor K, gdje je K dielektrična konstanta. Vrijednost dielektrične konstante svakog izolacijskog materijala je različita. Dielektrična konstanta (K) je rezultat usporedbe kapaciteta kondenzatora kada se koristi dielektrik s kapacitetom kondenzatora kada se dielektrik ne koristi.
Dielektrici povećavaju kapacitet jer se smanjuje udaljenost između dvije vodljive ploče.
Druga funkcija dielektrika je smanjenje udaljenosti (d) između dvije vodične ploče tako da se električno polje (E) i električni napon (V) između dvije vodične ploče/ploče povećavaju kako je navedeno jednadžbom E = V / d. Ako se električno polje i električni napon između dvije ploče/ploče povećavaju, tada se povećava kapacitet kondenzatora.
Ako je dotični kondenzator pločasti, tada se njegov kapacitet izračunava pomoću sljedeće formule:

Na temelju dvije gornje formule može se zaključiti da se kapacitet (C) pločastog kondenzatora može povećati smanjenjem udaljenosti između dvije ploče/vodivih slojeva (d).
Dielektrici povećavaju kapacitet jer se povećava dielektrična čvrstoća kondenzatora.
Dielektrici su izrađeni od izolacijskih materijala koji, kada se stave u vrlo jako električno polje, doživjet će proboj. Do proboja dielektrika dolazi kada je električno polje toliko jako da uzrokuje izbacivanje elektrona iz atoma, gdje se ti elektroni sudaraju s elektronima u drugim atomima, uzrokujući tok elektrona unutar dielektrika. Drugim riječima, proboj dielektrika uzrokuje da dielektrik, koji je električni izolator, postane električni vodič.
Kako bi se izbjegla oštećenja, svaki dielektrik izrađen od određenog izolacijskog materijala ima maksimalnu vrijednost električnog polja koju može podnijeti, a to se naziva dielektrična čvrstoća. Dielektrična čvrstoća izolacijskog materijala veća je od dielektrične čvrstoće zraka, a svaki izolacijski materijal ima različitu dielektričnu čvrstoću, neki su mali, a neki veliki. Dakle, ako se koristi dielektrik s velikom dielektričnom čvrstoćom, električno polje koje se može zadržati je veće, a električni napon koji se može zadržati također je veći. Ako su električno polje i električni napon koji generiraju dvije ploče/vodiči veći, količina električnog naboja koju vodič može primiti je veća. Što je više naboja u vodiču, to je veći kapacitet kondenzatora.