Një dielektrik është një izolator që ndan dy pllakat ose fletët e përçuesit në kondensator. Izolatorët janë materiale që nuk mund të përçojnë rrymën elektrike, për shembull, plastika, qelqi, letra ose druri. Funksioni dielektrik është rritja e kapacitetit në mënyrë që kondensatori të mund të ruajë më shumë ngarkesë elektrike dhe energji potenciale elektrike.
Një kondensator mund të funksionojë nëse të dy pllakat e përçuesit nuk prekin njëra-tjetrën, në mënyrë që ngarkesa elektrike të mos lëvizë nga një përçues në tjetrin. Po kështu, në mënyrë që ngarkesa elektrike të mos lëvizë nga përçuesi në ajër, hapësira midis dy përçuesve duhet të jetë një vakum. Në temën rreth pllakës paralele, është diskutuar kapaciteti i kondensatorëve me pllaka paralele të cilët janë të ndarë nga një vakum. Kapaciteti i kondensatorit në një vakum ka kufizime, kështu që për të rritur kapacitetin, vendosni dielektrikun midis dy pllakave.
Dielektrik rrit kapacitetin sepse potenciali elektrik midis dy pllakave të përçuesit zvogëlohet
Pse rritet kapaciteti i kondensatorit pasi dielektrik vendoset midis dy pllakave ose fletëve? Për të gjetur përgjigjen e kësaj pyetjeje, së pari, mbani mend mësimin rreth ngarkesës elektrike. Ngjashëm, ngarkesat elektrike shtyjnë njëra-tjetrën, ndërsa ngarkesat elektrike tërheqin njëra-tjetrën. Për shembull, një ngarkesë pozitive tërheq një ngarkesë negative, por shtyn një ngarkesë pozitive. Atëherë, pse plastikat e ngarkuara negativisht mund të tërheqin copa të vogla letre që nuk janë të ngarkuara elektrikisht? Kjo ndodh sepse copa e letrës përjeton polarizim të ngarkesës.
Elektronet në materialet izoluese si letra nuk mund të lëvizin lirisht si elektronet në materialet përçuese. Pra, kur plastika e ngarkuar negativisht i afrohet copës së letrës, elektronet që janë të lidhura me atomin refuzohen larg plastikës së ngarkuar negativisht. Kështu që ndodh polarizimi i ngarkesës negative dhe ngarkesës pozitive në letër. Ngarkesa negative në letër është më larg plastikës, ndërsa ngarkesa pozitive në letër ka një distancë më afër plastikës. Pastaj, ngarkesa negative në plastikë tërheq ngarkesën pozitive në copën e letrës derisa letra të afrohet më shumë me plastikën.
Procesi i polarizimit të ngarkesës që ndodh në copa letre është i ngjashëm me polarizimin e ngarkesës që ndodh në dielektrik. Siç tregohet në figurën në anën e majtë, për shembull, në fillim, kishte vetëm dy copë përçuesish të ngarkuar elektrikisht. Pllaka e majtë është e ngarkuar pozitivisht, ndërsa pllaka e djathtë është e ngarkuar negativisht, kështu që drejtimi i fushës elektrike është nga e majta në të djathtë.
Pasi dielektrik vendoset midis dy pllakave përçuese, ngarkesa pozitive në pllakën e majtë tërheq elektronet në sipërfaqen dielektrike aty pranë. Gjithashtu, ngarkesa negative në pllakën e djathtë shtyn elektronet në sipërfaqen dielektrike aty pranë. Elektronet në dielektrik, i cili është një izolator, nuk janë të lira të lëvizin si elektronet në një përçues. Prandaj, elektronet mbeten të lidhura me atomin, por ka një polarizim të elektroneve të ngarkuara negativisht dhe protoneve të ngarkuara pozitivisht, siç tregohet në figurë.
Prania e një ngarkese pozitive në anën e djathtë të atomeve dielektrike dhe një ngarkese negative në anën e majtë të atomeve dielektrike krijon një fushë elektrike. E cila është nga e djathta në të majtë, e cila dobëson fushën elektrike të gjeneruar nga ngarkesa elektrike në pllakën e përçuesit, e cila është nga e majta në të djathtë. Pra, fusha elektrike nuk zvogëlohet sepse ngarkesa elektrike në dy pllakat/fletët e përçuesit zvogëlohet, por sepse fusha elektrike shfaqet në dielektrik në drejtim të kundërt. Nëse dielektriku lirohet, forca e fushës elektrike e gjeneruar nga ngarkesa elektrike në dy pllakat ose fletët e përçuesit kthehet në normale.
If
Intensiteti i fushës elektrike të gjeneruar nga ngarkesa elektrike në të dy pllakat përçuese zvogëlohet, potenciali elektrik midis dy pllakave përçuese zvogëlohet gjithashtu. Meqenëse fusha elektrike është drejtpërdrejt proporcionale me potencialin elektrik siç thuhet në ekuacionin E = V / d, ku E = fusha elektrike, V = potenciali elektrik dhe d = distanca midis dy pllakave. Nëse para dielektrik ekziston një potencial elektrik në dielektrik është Vo, atëherë pas dielektrik, potenciali elektrik reduktohet në V me faktorin K.
Matematikisht, Vo = KV ose V = Vo / K ose K = Vo / V, ku K = konstanta dielektrike. Vo > V në mënyrë që K > 1.
Ju lutemi vini re se sasia e ngarkesës elektrike në të dyja pllakat ose fletët e përçuesve nuk ndryshon, kështu që sasia e ngarkesës përfundimtare është e barabartë me sasinë e ngarkesës fillestare (Q = Qo). Ndryshimi në kapacitetin e kondensatorit llogaritet në mënyrën e mëposhtme:
C = kapaciteti përfundimtar, Co = kapaciteti fillestar, Q = ngarkesa përfundimtare, Qo = ngarkesa fillestare, V = potenciali përfundimtar, Vo = potenciali fillestar, K = konstanta dielektrike
Bazuar në ekuacionin e mësipërm, konkludohet se kapaciteti fillestar (Co) është më i vogël, ndërsa kapaciteti përfundimtar (C) është më i madh. Kapaciteti rritet me një faktor K, ku K është konstanta dielektrike. Vlera e konstantës dielektrike të secilit material izolues ndryshon. Konstanta dielektrike (K) është rezultat i raportit të kapacitetit të kondensatorit kur përdoret një dielektrik, me kapacitetin e kondensatorit kur nuk përdoret një dielektrik.
Kapaciteti dielektrik rritet sepse distanca midis dy pllakave të përçuesit zvogëlohet
Një funksion tjetër dielektrik është zvogëlimi i distancës (d) midis dy pllakave të përçuesve. Në mënyrë që fusha elektrike (E) dhe tensioni elektrik (V) midis dy pllakave ose fletëve të përçuesve të rriten, siç thuhet nga ekuacioni E = V / d. Nëse fusha elektrike dhe tensioni elektrik midis dy pllakave ose fletëve të rriten, atëherë kapaciteti i kondensatorit rritet.
Nëse kondensatorët në fjalë janë paralelë, kapaciteti llogaritet duke përdorur formulën e mëposhtme:
Bazuar në dy formulat e mësipërme, mund të konkludohet se kapaciteti (C) i kondensatorëve me pllaka paralele mund të rritet duke zvogëluar distancën midis dy pllakave ose fletëve përçuese (d).
Kapaciteti dielektrik rritet sepse kapaciteti i kondensatorit rritet
Dielektrik është bërë nga material izolues i cili, nëse është në një fushë të fortë elektrike, do të dëmtohet. Dëmtimi dielektrik ndodh kur fusha elektrike është aq e fortë sa mund të largojë elektronet nga atomi, pastaj elektronet godasin elektronet në atome të tjera në mënyrë që të ndodhë rrjedha e elektroneve në dielektrik. Me fjalë të tjera, dëmtimi dielektrik bën që dielektrik, i cili është një izolator elektrik, të shndërrohet në një përçues elektrik.
Për të shmangur dëmtimin, çdo dielektrik i bërë nga një material izolues i caktuar ka një vlerë maksimale të fushës elektrike që mund të mbahet, e quajtur forcë dielektrike. Fortësia dielektrike e materialit izolues është më e madhe se forca dielektrike e ajrit dhe çdo material izolues ka një forcë dielektrike të ndryshme, disa janë të vogla dhe disa janë të mëdha. Pra, nëse përdoret një dielektrik që ka një forcë dielektrike të madhe, fusha elektrike që mund të mbahet është më e madhe dhe tensioni që mund të mbahet është gjithashtu më i madh. Nëse fusha elektrike dhe tensioni elektrik i gjeneruar nga dy pllakat ose fletët e përçuesit janë më të mëdha, aq më e madhe është sasia e ngarkesës elektrike që mund të akomodohet nga pllaka e përçuesit. Sa më shumë ngarkesë të ketë brenda pllakës së përçuesit, aq më i madh është kapaciteti i kondensatorit.
