Kondensatorius gali funkcionuoti, jei dvi plokštės / laidininko lakštai nesiliečia vienas su kitu, kad elektros krūvis nepersikeltų iš vieno laidininko į kitą. Taip pat, kad elektros krūvis nepersikeltų iš laidininko į orą, erdvė tarp dviejų laidininkų turi būti vakuumas. Straipsnyje apie plokščiuosius kondensatorius buvo aptarta plokščiojo kondensatoriaus talpa, kai dvi plokštės yra atskirtos vakuumu. Kondensatoriaus talpa vakuume turi apribojimų, todėl norint padidinti talpą, tarp dviejų plokščių / laidininko lakštų įdedamas dielektrikas.
Dielektrikas yra izoliatorius, skiriantis dvi laidžias kondensatoriaus plokštes. Izoliatorius yra medžiaga, kuri negali praleisti elektros srovės, pavyzdžiui, plastikas, stiklas, popierius ar mediena. Dielektriko funkcija yra padidinti talpą, leidžiant kondensatoriui kaupti didelį kiekį elektros krūvio ir potencialinės energijos.
Dielektrikai padidina talpą, nes sumažėja elektrinis potencialas tarp dviejų laidžių plokščių.
Kodėl kondensatoriaus talpa padidėja, kai tarp dviejų plokščių / laidininko lakštų įdedamas dielektrikas? Norėdami sužinoti atsakymą į šį klausimą, pirmiausia prisiminkite pamoką apie Elektros krūvisElektros krūviai vienas kitą stumia, o teigiami krūviai traukia.
su neigiamu krūviu, bet stumia teigiamu krūviu. Tad kodėl neigiamai įkrautas plastikas gali pritraukti mažus popieriaus gabalėlius, kurie nėra įkrauti? Taip atsitinka todėl, kad popieriaus gabalėliai patiria krūvio poliarizaciją. Izoliacinėse medžiagose, tokiose kaip popierius, elektronai negali laisvai judėti kaip elektronai laidžiose medžiagose. Taigi, kai neigiamai įkrautas plastikas priartinamas prie popieriaus lapų, prie atomų prisijungę elektronai yra atstumiami nuo neigiamai įkrauto plastiko, todėl popieriaus neigiamas ir teigiamas krūvis poliarizuojasi. Neigiamas popieriaus krūvis yra toliau nuo plastiko, o teigiamas popieriaus krūvis yra arčiau plastiko. Be to, neigiamas plastiko krūvis traukia teigiamą popieriaus gabalėlių krūvį, kol lengvesnis popierius priartėja prie plastiko.
Poliarizacijos procesas, arba krūvio poliarizacija, vykstantis popieriaus lape, yra panašus į krūvio poliarizaciją, vykstančią dielektrike. Pavyzdžiui, kaip parodyta kairėje esančiame paveikslėlyje, iš pradžių yra tik dvi elektrai įkrautos laidininko plokštės. Kairioji plokštė yra teigiamai įkrauta, o dešinioji - neigiamai, todėl elektrinio lauko kryptis yra iš kairės į dešinę.
Po to, kai dielektrikas patalpinamas tarp dviejų laidininko plokščių, teigiamas krūvis kairėje plokštėje pritraukia elektronus ant netoliese esančio dielektriko paviršiaus, o neigiamas krūvis dešinėje plokštėje atstumia elektronus ant netoliese esančio dielektriko paviršiaus. Dielektriko, kuris yra izoliatorius, elektronai negali laisvai judėti kaip elektronai laidininke. Todėl elektronai lieka surišti su atomais, tačiau neigiamai įkrauti elektronai ir teigiamai įkrauti protonai yra poliarizuoti, kaip parodyta paveikslėlyje. Teigiamo krūvio buvimas dešinėje dielektriko atomų pusėje ir neigiamo krūvio kairėje dielektriko atomų pusėje sukuria elektrinį lauką, kuris nukreiptas iš dešinės į kairę, taip susilpnindamas elektrinį lauką, kurį sukuria elektrinis krūvis ant laidininko plokštės, nukreiptas iš kairės į dešinę. Taigi elektrinis laukas mažėja ne todėl, kad sumažėja elektrinis krūvis ant dviejų plokščių/laidininko lakštų, o todėl, kad dielektrike atsiranda priešingos krypties elektrinis laukas. Pašalinus dielektriką, elektrinio lauko stipris, kurį sukuria elektrinis krūvis ant dviejų plokščių/laidininko lakštų, grįžta į pradinę būseną.
Jei sumažėja elektrinio lauko, kurį sukuria elektros krūvis ant dviejų laidininkų plokščių, stiprumas, tai dėl elektrinio lauko sumažėja ir elektrinis potencialas tarp dviejų laidininkų plokščių.
Elektra yra tiesiogiai proporcinga elektriniam potencialui, kaip nurodyta lygtyje E = V / d, kur E = elektrinis laukas, V = elektrinis potencialas ir d = atstumas tarp dviejų plokščių. Jei anksčiau buvo dielektrikas, elektrinis potencialas buvo V.o Taigi, atsiradus dielektrikui, elektrinis potencialas sumažėja iki V K koeficientu. Matematiškai Vo = KV arba V = Vo / K arba K = Vo / V, kur K = dielektrinė konstanta. Vo > V taip, kad K > 1.
Reikėtų pažymėti, kad abiejų plokščių / laidininkų lakštų elektros krūvio kiekis nekinta, todėl galutinis krūvio kiekis yra toks pat kaip pradinis krūvio kiekis (Q = Qo). Kondensatoriaus talpos pokytis apskaičiuojamas pagal šią formulę:
![]()
Formulės aprašymas: C = galutinė talpa, C0 = pradinė talpa, Q = galutinis krūvis, Q0 = pradinis krūvis, V = galutinis potencialas, V0 = pradinis potencialas, K = dielektrinė konstanta
Remiantis aukščiau pateikta lygtimi, daroma išvada, kad pradinė talpa (C0 ) yra mažesnė, o galutinė talpa (C) yra didesnė. Talpa padidėja K koeficientu, kur K yra dielektrinė konstanta. Kiekvienos izoliacinės medžiagos dielektrinės konstantos vertė yra skirtinga. Dielektrinė konstanta (K) yra kondensatoriaus talpos, kai naudojamas dielektrikas, ir kondensatoriaus talpos, kai dielektrikas nenaudojamas, rezultatas.
Dielektrikai padidina talpą, nes sumažėja atstumas tarp dviejų laidžių plokščių.
Kita dielektriko funkcija – sumažinti atstumą (d) tarp dviejų laidininkų plokščių, kad padidėtų elektrinis laukas (E) ir elektrinė įtampa (V) tarp dviejų laidininkų plokščių/lakštų, kaip nurodyta lygtyje E = V / d. Jei elektrinis laukas ir elektrinė įtampa tarp dviejų plokščių/lakštų padidėja, padidėja ir kondensatoriaus talpa.
Jei aptariamas kondensatorius yra lygiagrečioji plokštė, jo talpa apskaičiuojama pagal šią formulę:

Remiantis dviem aukščiau pateiktomis formulėmis, galima daryti išvadą, kad plokščiojo kondensatoriaus talpa (C) gali būti padidinta sumažinant atstumą tarp dviejų plokščių / laidininkų lakštų (d).
Dielektrikai padidina talpą, nes padidėja kondensatoriaus dielektrinis stiprumas.
Dielektrikai yra pagaminti iš izoliacinių medžiagų, kurios, patekusios į labai stiprų elektrinį lauką, patiria pramušimą. Dielektrinis pramušimas įvyksta, kai elektrinis laukas yra toks stiprus, kad elektronai atšoka iš atomų, kur šie elektronai susiduria su elektronais kituose atomuose, sukeldami elektronų srautą dielektriko viduje. Kitaip tariant, dielektrinis pramušimas priverčia dielektriką, kuris yra elektros izoliatorius, tapti elektros laidininku.
Siekiant išvengti pažeidimų, kiekvienas iš tam tikros izoliacinės medžiagos pagamintas dielektrikas turi maksimalią elektrinio lauko vertę, kurią jis gali atlaikyti, ir tai vadinama dielektriniu stiprumu. Izoliacinės medžiagos dielektrinis stiprumas yra didesnis nei oro dielektrinis stiprumas, ir kiekvienos izoliacinės medžiagos dielektrinis stiprumas yra skirtingas – vienos yra mažos, kitos – didelės. Taigi, jei naudojamas dielektrikas su dideliu dielektriniu stiprumu, išlaikomas elektrinis laukas yra didesnis, o išlaikoma elektrinė įtampa taip pat yra didesnė. Jei dviejų plokščių/laidininko lakštų sukuriamas elektrinis laukas ir įtampa yra didesni, laidininko plokštė gali sutalpinti didesnį elektros krūvį. Kuo daugiau krūvio yra laidininko plokštėje, tuo didesnė kondensatoriaus talpa.