Kondenzator lahko deluje, če se plošči/prevodni listi ne dotikata, tako da se električni naboj ne premika iz enega prevodnika v drugega. Prav tako mora biti prostor med obema prevodnikoma vakuum, da se električni naboj ne premakne iz prevodnika v zrak. V članku o ploščatih kondenzatorjih je bila obravnavana kapacitivnost ploščatega kondenzatorja , kjer sta plošči ločeni z vakuumom. Kapaciteta kondenzatorja v vakuumu ima omejitve, zato se za povečanje kapacitivnosti med ploščama/prevodni listi namesti dielektrik.
Dielektrik je izolator, ki ločuje dve prevodni plošči kondenzatorja. Izolator je material, ki ne prevaja električne energije, na primer plastika, steklo, papir ali les. Funkcija dielektrika je povečati kapacitivnost, kar omogoča kondenzatorju, da shrani veliko količino električnega naboja in potencialne energije.
Dielektriki povečajo kapacitivnost, ker se zmanjša električni potencial med dvema prevodnima ploščama.
Zakaj se kapacitivnost kondenzatorja poveča, ko med dve plošči/prevodni plasti vstavimo dielektrik? Da bi našli odgovor na to vprašanje, se najprej spomnimo lekcije o Električni nabojEnakopolni električni naboji se odbijajo, medtem ko se različni električni naboji privlačijo. Na primer, pozitivni naboji se privlačijo.
z negativnim nabojem, a se odbijajo s pozitivnim nabojem. Zakaj potem negativno nabita plastika lahko privlači majhne koščke papirja, ki niso električno nabiti? To se zgodi, ker koščki papirja doživljajo polarizacijo naboja. Elektroni v izolacijskih materialih, kot je papir, se ne morejo prosto gibati kot elektroni v prevodnih materialih. Ko se torej negativno nabita plastika približa koščkom papirja, se elektroni, vezani na atome, odbijejo od negativno nabite plastike, kar povzroči polarizacijo negativnega in pozitivnega naboja na papirju. Negativni naboj na papirju je dlje stran od plastike, pozitivni naboj na papirju pa je bližje plastiki. Poleg tega negativni naboj na plastiki privlači pozitivni naboj na koščkih papirja, dokler se lažji papir ne premakne bližje plastiki.
Proces polarizacije ali polarizacija naboja, ki se pojavi v kosu papirja, je podoben polarizaciji naboja, ki se pojavi v dielektriku. Kot je na primer prikazano na sliki na levi, sta na začetku le dve električno nabiti prevodni plošči. Leva plošča je pozitivno nabita, desna pa negativno, zato je smer električnega polja od leve proti desni.
Ko je dielektrik nameščen med dve prevodni plošči, pozitivni naboj na levi plošči privlači elektrone na bližnji dielektrični površini, negativni naboj na desni plošči pa odbija elektrone na bližnji dielektrični površini. Elektroni v dielektriku, ki je izolator, se ne gibljejo prosto kot elektroni v prevodniku. Zato elektroni ostanejo vezani na atome, vendar pride do polarizacije negativno nabitih elektronov in pozitivno nabitih protonov, kot je prikazano na sliki. Prisotnost pozitivnega naboja na desni strani dielektričnih atomov in negativnega naboja na levi strani dielektričnih atomov ustvarja električno polje, ki je usmerjeno od desne proti levi, s čimer oslabi električno polje, ki ga ustvarja električni naboj na prevodni plošči, ki je usmerjen od leve proti desni. Električno polje se torej ne zmanjša zato, ker se zmanjša električni naboj na obeh ploščah/prevodnih listih, temveč zato, ker se v dielektriku pojavi električno polje v nasprotni smeri. Ko dielektrik odstranimo, se jakost električnega polja, ki ga ustvarja električni naboj na obeh ploščah/prevodnih listih, vrne v prvotno stanje.
Če se jakost električnega polja, ki ga ustvarja električni naboj na obeh prevodnih ploščah, zmanjša, se zaradi električnega polja zmanjša tudi električni potencial med obema prevodnima ploščama.
Elektrika je neposredno sorazmerna z električnim potencialom, kot je navedeno v enačbi E = V / d, kjer je E = električno polje, V = električni potencial in d = razdalja med ploščama. Če je bil prej dielektrik, je bil električni potencial Vo Torej, ko obstaja dielektrik, se električni potencial zmanjša na V za faktor K. Matematično je Vo = KV ali V = Vo / K ali K = Vo / V, kjer je K = dielektrična konstanta. Vo > V, tako da je K > 1.
Treba je opozoriti, da se količina električnega naboja na obeh ploščah/prevodnih listih ne spremeni, tako da je končna količina naboja enaka začetni količini naboja (Q = Qo). Sprememba kapacitivnosti kondenzatorja se izračuna po naslednji formuli:
![]()
Opis formule: C = končna kapacitivnost, C o = začetna kapacitivnost, Q = končni naboj, Q o = začetni naboj, V = končni potencial, V o = začetni potencial, K = dielektrična konstanta
Na podlagi zgornje enačbe sklepamo, da je začetna kapacitivnost (C o ) manjša, končna kapacitivnost (C) pa večja. Kapaciteta se poveča za faktor K, kjer je K dielektrična konstanta. Vrednost dielektrične konstante vsakega izolacijskega materiala je različna. Dielektrična konstanta (K) je rezultat primerjave kapacitivnosti kondenzatorja pri uporabi dielektrika s kapacitivnostjo kondenzatorja, ko dielektrika ni.
Dielektriki povečajo kapacitivnost, ker se razdalja med dvema prevodnima ploščama zmanjša.
Druga funkcija dielektrika je zmanjšanje razdalje (d) med prevodnima ploščama, tako da se električno polje (E) in električna napetost (V) med prevodnima ploščama/ploščama povečata, kot je navedeno v enačbi E = V / d. Če se električno polje in električna napetost med ploščama/ploščama povečata, se poveča tudi kapacitivnost kondenzatorja.
Če je zadevni kondenzator ploščata plošča, se njegova kapacitivnost izračuna po naslednji formuli:

Na podlagi zgornjih dveh formul lahko sklepamo, da se kapacitivnost (C) ploščatega kondenzatorja lahko poveča z zmanjšanjem razdalje med ploščama/prevodnima plastema (d).
Dielektriki povečajo kapacitivnost, ker se poveča dielektrična trdnost kondenzatorja.
Dielektriki so narejeni iz izolacijskih materialov, ki bodo, ko jih postavimo v zelo močno električno polje, doživeli preboj. Do preboja dielektrika pride, ko je električno polje tako močno, da povzroči, da se elektroni izbijejo iz atomov, kjer ti elektroni trčijo z elektroni v drugih atomih, kar povzroči tok elektronov znotraj dielektrika. Z drugimi besedami, preboj dielektrika povzroči, da dielektrik, ki je električni izolator, postane električni prevodnik.
Da bi se izognili poškodbam, ima vsak dielektrik iz določenega izolacijskega materiala največjo vrednost električnega polja, ki jo lahko prenese, kar imenujemo dielektrična trdnost. Dielektrična trdnost izolacijskega materiala je večja od dielektrične trdnosti zraka, vsak izolacijski material pa ima drugačno dielektrično trdnost, nekatere so majhne, nekatere pa velike. Če torej uporabimo dielektrik z veliko dielektrično trdnostjo, je električno polje, ki ga lahko zadrži, večje, in tudi električna napetost, ki jo lahko zadrži, je večja. Če sta električno polje in električna napetost, ki ju ustvarjata dve plošči/prevodni plasti, večja, je količina električnega naboja, ki ga lahko sprejme prevodna plošča, večja. Večji kot je naboj v prevodni plošči, večja je kapacitivnost kondenzatorja.