En kondensator kan fungera om de två plattorna/ledarskikten inte vidrör varandra så att den elektriska laddningen inte rör sig från en ledare till den andra. Likaså, för att den elektriska laddningen inte ska röra sig från ledaren till luften, måste utrymmet mellan de två ledarna vara ett vakuum. I artikeln om parallella plattkondensatorer har kapacitansen hos en parallell plattkondensator diskuterats, där de två plattorna är separerade av ett vakuum. Kapacitansen hos en kondensator i vakuum har begränsningar, så för att öka kapacitansen placeras ett dielektrikum mellan de två plattorna/ledarskikten.
Ett dielektrikum är en isolator som separerar de två ledande plattorna i en kondensator. En isolator är ett material som inte kan leda elektricitet, såsom plast, glas, papper eller trä. Funktionen hos ett dielektrikum är att öka kapacitansen, vilket gör att kondensatorn kan lagra en stor mängd elektrisk laddning och potentiell energi.
Dielektrika ökar kapacitansen eftersom den elektriska potentialen mellan de två ledande plattorna minskar.
Varför ökar en kondensators kapacitans efter att ett dielektrikum placerats mellan de två plattorna/ledarskikten? För att få svar på denna fråga, kom först ihåg lektionen om Elektrisk laddningLika elektriska laddningar stöter bort varandra medan olika elektriska laddningar attraherar varandra. Till exempel attraherar positiva laddningar varandra.
med en negativ laddning, men stöter bort med en positiv laddning. Varför kan då negativt laddad plast attrahera små pappersbitar som inte är elektriskt laddade? Detta händer eftersom pappersbitarna upplever laddningspolarisering. Elektroner i isolerande material som papper kan inte röra sig fritt som elektroner i ledande material. Så när negativt laddad plast förs nära pappersbitar stöts elektronerna som är bundna till atomerna bort från den negativt laddade plasten, vilket resulterar i polarisering av den negativa laddningen och den positiva laddningen på papperet. Den negativa laddningen på papperet är längre bort från plasten, medan den positiva laddningen på papperet är närmare plasten. Dessutom attraherar den negativa laddningen på plasten den positiva laddningen på pappersbitarna tills det lättare papperet rör sig närmare plasten.
Polarisationsprocessen, eller laddningspolariseringen, som sker i ett papper liknar den laddningspolarisering som sker i ett dielektrikum. Som visas i bilden till vänster finns det till exempel initialt bara två elektriskt laddade ledarplattor. Den vänstra plattan är positivt laddad, medan den högra plattan är negativt laddad, så det elektriska fältets riktning är från vänster till höger.
Efter att dielektrikumet placerats mellan de två ledarplattorna attraherar den positiva laddningen på den vänstra plattan elektronerna på den närliggande dielektriska ytan, och den negativa laddningen på den högra plattan stöter bort elektronerna på den närliggande dielektriska ytan. Elektronerna i dielektrikumet, som är en isolator, kan inte röra sig fritt som elektronerna i ledaren. Därför förblir elektronerna bundna till atomerna, men det sker en polarisering av de negativt laddade elektronerna och de positivt laddade protonerna, som visas på bilden. Närvaron av en positiv laddning på höger sida av de dielektriska atomerna och en negativ laddning på vänster sida av de dielektriska atomerna skapar ett elektriskt fält som är riktat från höger till vänster, vilket försvagar det elektriska fältet som genereras av den elektriska laddningen på ledarplattan som är riktad från vänster till höger. Så det elektriska fältet minskar inte för att den elektriska laddningen på de två plattorna/ledarskikten minskar utan för att ett elektriskt fält uppstår i dielektrikumet som är i motsatt riktning. När dielektrikumet avlägsnas återgår den elektriska fältstyrkan som genereras av den elektriska laddningen på de två plattorna/ledarskikten till sitt ursprungliga tillstånd.
Om styrkan hos det elektriska fältet som genereras av den elektriska laddningen på de två ledarplattorna minskar, minskar även den elektriska potentialen mellan de två ledarplattorna på grund av det elektriska fältet.
Elektricitet är direkt proportionell mot den elektriska potentialen enligt ekvationen E = V / d, där E = elektriskt fält, V = elektrisk potential och d = avståndet mellan de två plattorna. Om det tidigare fanns ett dielektrikum var den elektriska potentialen Vo Så efter att det finns ett dielektrikum reduceras den elektriska potentialen till V med en faktor K. Matematiskt sett är Vo = KV eller V = Vo / K eller K = Vo / V, där K = dielektricitetskonstanten. Vo > V så att K > 1.
Det bör noteras att mängden elektrisk laddning på båda plattorna/ledarskikten inte ändras, så att den slutliga mängden laddning är densamma som den ursprungliga mängden laddning (Q = QoFörändringen i kondensatorns kapacitans beräknas med följande formel:
![]()
Formelbeskrivning: C = slutkapacitans, C o = initialkapacitans, Q = slutladdning, Q o = initialladdning, V = slutpotential, V o = initialpotential, K = dielektricitetskonstant
Baserat på ekvationen ovan dras slutsatsen att den initiala kapacitansen (C o ) är mindre medan den slutliga kapacitansen (C) är större. Kapacitansen ökar med faktorn K, där K är dielektricitetskonstanten. Dielektricitetskonstanten för varje isoleringsmaterial är olika. Dielektricitetskonstanten (K) är resultatet av att jämföra kapacitansen hos en kondensator när ett dielektrikum används med kapacitansen hos kondensatorn när ett dielektrikum inte används.
Dielektrika ökar kapacitansen eftersom avståndet mellan de två ledande plattorna minskar.
En annan funktion hos dielektrikumet är att minska avståndet (d) mellan de två ledarplattorna så att det elektriska fältet (E) och den elektriska spänningen (V) mellan de två ledarplattorna/skikten ökar enligt ekvationen E = V / d. Om det elektriska fältet och den elektriska spänningen mellan de två plattorna/skikten ökar, ökar kondensatorns kapacitans.
Om kondensatorn i fråga är en parallellplatta, beräknas dess kapacitans med följande formel:

Baserat på de två formlerna ovan kan man dra slutsatsen att kapacitansen (C) hos en parallellplattkondensator kan ökas genom att minska avståndet mellan de två plattorna/ledarskikten (d).
Dielektrika ökar kapacitansen eftersom kondensatorns dielektriska styrka ökar.
Dielektriska material är gjorda av isolerande material som, när de placeras i ett mycket starkt elektriskt fält, kommer att uppleva genombrott. Dielektriskt genombrott inträffar när det elektriska fältet är så starkt att det orsakar att elektroner lossnar från atomer, där dessa elektroner kolliderar med elektroner i andra atomer, vilket orsakar elektronflöde inuti dielektrikumet. Med andra ord, dielektriskt genombrott gör att dielektrikumet, som är en elektrisk isolator, blir en elektrisk ledare.
För att undvika skador har varje dielektrikum tillverkat av ett visst isolerande material ett maximalt elektriskt fältvärde som det kan motstå, vilket kallas dielektrisk hållfasthet. Den dielektriska hållfastheten hos ett isolerande material är större än luftens dielektriska hållfasthet och varje isolerande material har olika dielektriska hållfastheter, vissa är små och vissa är stora. Så om ett dielektrikum med stor dielektrisk hållfasthet används, är det elektriska fältet som kan hållas större och den elektriska spänningen som kan hållas är också större. Om det elektriska fältet och den elektriska spänningen som genereras av de två plattorna/ledarskikten är större, är mängden elektrisk laddning som kan hanteras av ledarplattan större. Ju mer laddning som finns i ledarplattan, desto större är kondensatorns kapacitans.