ตัวเก็บประจุจะทำงานได้ก็ต่อเมื่อแผ่นตัวนำทั้งสองไม่สัมผัสกัน เพื่อป้องกันไม่ให้ประจุไฟฟ้าถ่ายเทจากตัวนำหนึ่งไปยังอีกตัวนำหนึ่ง ในทำนองเดียวกัน เพื่อป้องกันไม่ให้ประจุไฟฟ้าถ่ายเทจากตัวนำไปยังอากาศ พื้นที่ระหว่างตัวนำทั้งสองจะต้องเป็นสุญญากาศ ในบทความเกี่ยวกับตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนาน ได้มีการกล่าวถึงค่าความจุไว้แล้ว ตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนาน แผ่นโลหะทั้งสองแผ่นถูกคั่นด้วยสุญญากาศ ความจุของตัวเก็บประจุในสุญญากาศมีข้อจำกัด ดังนั้นเพื่อเพิ่มความจุ จึงต้องวางตัวนำไว้ระหว่างแผ่นโลหะทั้งสองแผ่น ไดอิเล็กทริก.
ไดอิเล็กทริกคือฉนวนที่คั่นระหว่างแผ่นตัวนำสองแผ่นของตัวเก็บประจุ ฉนวนเป็นวัสดุที่ไม่นำไฟฟ้า เช่น พลาสติก แก้ว กระดาษ หรือไม้ หน้าที่ของไดอิเล็กทริกคือการเพิ่มค่าความจุ ทำให้ตัวเก็บประจุสามารถเก็บประจุไฟฟ้าและพลังงานศักย์ได้ในปริมาณมาก
สารไดอิเล็กทริกทำให้ค่าความจุเพิ่มขึ้น เนื่องจากศักย์ไฟฟ้าKระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสองลดลง
เหตุใดค่าความจุของตัวเก็บประจุจึงเพิ่มขึ้นหลังจากวางฉนวนไดอิเล็กทริกไว้ระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสอง? เพื่อหาคำตอบของคำถามนี้ ก่อนอื่นให้ทบทวนบทเรียนเกี่ยวกับ... ประจุไฟฟ้าประจุไฟฟ้าชนิดเดียวกันจะผลักกัน ในขณะที่ประจุไฟฟ้าต่างชนิดกันจะดึงดูดกัน ตัวอย่างเช่น ประจุบวกจะดึงดูดกัน 
พลาสติกที่มีประจุลบจะดึงดูดพลาสติกที่มีประจุลบ แต่ประจุบวกจะผลักกัน แล้วทำไมพลาสติกที่มีประจุลบจึงสามารถดึงดูดชิ้นกระดาษเล็กๆ ที่ไม่มีประจุไฟฟ้าได้? นี่เป็นเพราะชิ้นกระดาษเกิดการโพลาไรเซชันของประจุ อิเล็กตรอนในวัสดุที่เป็นฉนวน เช่น กระดาษ ไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระเหมือนอิเล็กตรอนในวัสดุที่เป็นตัวนำ ดังนั้นเมื่อนำพลาสติกที่มีประจุลบเข้าใกล้ชิ้นกระดาษ อิเล็กตรอนที่ยึดติดกับอะตอมจะถูกผลักออกจากพลาสติกที่มีประจุลบ ส่งผลให้เกิดการโพลาไรเซชันของประจุลบและประจุบวกบนกระดาษ ประจุลบบนกระดาษจะอยู่ห่างจากพลาสติก ในขณะที่ประจุบวกบนกระดาษจะอยู่ใกล้กับพลาสติกมากขึ้น นอกจากนี้ ประจุลบบนพลาสติกจะดึงดูดประจุบวกบนชิ้นกระดาษจนกระทั่งกระดาษที่เบากว่าเคลื่อนเข้าใกล้พลาสติกมากขึ้น
กระบวนการโพลาไรเซชัน หรือการโพลาไรเซชันของประจุ ที่เกิดขึ้นในแผ่นกระดาษนั้น คล้ายคลึงกับการโพลาไรเซชันของประจุที่เกิดขึ้นในวัสดุไดอิเล็กทริก ดังแสดงในภาพด้านซ้าย ตัวอย่างเช่น ในตอนเริ่มต้นจะมีแผ่นตัวนำที่มีประจุไฟฟ้าเพียงสองแผ่น แผ่นด้านซ้ายมีประจุบวก ในขณะที่แผ่นด้านขวามีประจุลบ ดังนั้นทิศทางของสนามไฟฟ้าจึงมีจากซ้ายไปขวา
หลังจากวางฉนวนไว้ระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสองแล้ว ประจุบวกบนแผ่นด้านซ้ายจะดึงดูดอิเล็กตรอนบนพื้นผิวฉนวนที่อยู่ใกล้เคียง และประจุลบบนแผ่นด้านขวาจะผลักอิเล็กตรอนบนพื้นผิวฉนวนที่อยู่ใกล้เคียง อิเล็กตรอนในฉนวนจะไม่สามารถเคลื่อนที่ได้อย่างอิสระเหมือนอิเล็กตรอนในตัวนำ ดังนั้น อิเล็กตรอนจึงยังคงยึดติดอยู่กับอะตอม แต่จะเกิดการโพลาไรเซชันของอิเล็กตรอนที่มีประจุลบและโปรตอนที่มีประจุบวก ดังแสดงในภาพ การมีประจุบวกอยู่ทางด้านขวาของอะตอมฉนวนและประจุลบอยู่ทางด้านซ้ายของอะตอมฉนวนจะสร้างสนามไฟฟ้าที่พุ่งจากขวาไปซ้าย ซึ่งจะทำให้สนามไฟฟ้าที่เกิดจากประจุไฟฟ้าบนแผ่นตัวนำซึ่งพุ่งจากซ้ายไปขวาอ่อนลง ดังนั้น สนามไฟฟ้าจึงลดลง ไม่ใช่เพราะประจุไฟฟ้าบนแผ่นตัวนำทั้งสองลดลง แต่เป็นเพราะสนามไฟฟ้าปรากฏขึ้นในฉนวนในทิศทางตรงกันข้าม เมื่อนำฉนวนออก ความแรงของสนามไฟฟ้าที่เกิดจากประจุไฟฟ้าบนแผ่นตัวนำทั้งสองจะกลับคืนสู่สภาพเดิม
หากความแรงของสนามไฟฟ้าที่เกิดจากประจุไฟฟ้าบนแผ่นตัวนำทั้งสองลดลง ศักย์ไฟฟ้าระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสองก็จะลดลงด้วยเช่นกันเนื่องจากสนามไฟฟ้าดังกล่าว
ไฟฟ้าแปรผันตรงกับศักย์ไฟฟ้า ดังสมการ E = V / d โดยที่ E = สนามไฟฟ้า, V = ศักย์ไฟฟ้า และ d = ระยะห่างระหว่างแผ่นโลหะสองแผ่น ถ้าก่อนหน้านี้มีฉนวนไฟฟ้า ศักย์ไฟฟ้าจะมีค่าเท่ากับ Vo ดังนั้นหลังจากมีฉนวนไฟฟ้าแล้ว ศักย์ไฟฟ้าจะลดลงเหลือ V โดยมีปัจจัย K เข้ามาเกี่ยวข้อง ในทางคณิตศาสตร์ Vo = KV หรือ V = Vo / K หรือ K = Vo / V โดยที่ K = ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก Vo > V เพื่อให้ K>1
ควรสังเกตว่าปริมาณประจุไฟฟ้าบนแผ่นตัวนำทั้งสองแผ่นไม่เปลี่ยนแปลง ดังนั้นปริมาณประจุสุดท้ายจึงเท่ากับปริมาณประจุเริ่มต้น (Q = Q)oการเปลี่ยนแปลงค่าความจุของตัวเก็บประจุคำนวณได้โดยใช้สูตรต่อไปนี้:
คำอธิบายสูตร: C = ค่าความจุสุดท้าย, Co = ความจุเริ่มต้น, Q = ประจุสุดท้าย, Qo = ประจุเริ่มต้น, V = ศักย์ไฟฟ้าสุดท้าย, Vo = ศักย์เริ่มต้น, K = ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก
จากสมการข้างต้น สรุปได้ว่าค่าความจุเริ่มต้น (C)oค่า ) จะน้อยลง ในขณะที่ค่าความจุสุดท้าย (C) จะมากขึ้น ค่าความจุจะเพิ่มขึ้นเป็นปัจจัย K โดยที่ K คือค่าคงที่ไดอิเล็กตริก ค่าคงที่ไดอิเล็กตริกของวัสดุฉนวนแต่ละชนิดจะแตกต่างกัน ค่าคงที่ไดอิเล็กตริก (K) เป็นผลมาจากการเปรียบเทียบค่าความจุของตัวเก็บประจุเมื่อใช้ไดอิเล็กตริกกับค่าความจุของตัวเก็บประจุเมื่อไม่ใช้ไดอิเล็กตริก
สารไดอิเล็กทริกทำให้ค่าความจุเพิ่มขึ้น เนื่องจากระยะห่างระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสองลดลง
หน้าที่อีกอย่างหนึ่งของวัสดุไดอิเล็กทริกคือการลดระยะห่าง (d) ระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสอง เพื่อให้สนามไฟฟ้า (E) และแรงดันไฟฟ้า (V) ระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสองเพิ่มขึ้นตามสมการ E = V / d หากสนามไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสองเพิ่มขึ้น ความจุของตัวเก็บประจุก็จะเพิ่มขึ้นด้วย
ถ้าตัวเก็บประจุที่กล่าวถึงเป็นแบบแผ่นขนาน ค่าความจุจะคำนวณได้จากสูตรต่อไปนี้:
จากสูตรทั้งสองข้างต้น สามารถสรุปได้ว่า ค่าความจุ (C) ของตัวเก็บประจุแบบแผ่นขนานสามารถเพิ่มขึ้นได้โดยการลดระยะห่างระหว่างแผ่นตัวนำทั้งสอง (d)
สารไดอิเล็กทริกจะเพิ่มค่าความจุ เนื่องจากความแข็งแรงทางไดอิเล็กทริกของตัวเก็บประจุเพิ่มขึ้น
ไดอิเล็กทริกทำจากวัสดุที่เป็นฉนวน ซึ่งเมื่ออยู่ในสนามไฟฟ้าที่มีความแรงสูงมาก จะเกิดการแตกตัวของไดอิเล็กทริก การแตกตัวของไดอิเล็กทริกเกิดขึ้นเมื่อสนามไฟฟ้ามีความแรงมากจนทำให้อิเล็กตรอนหลุดออกจากอะตอม และอิเล็กตรอนเหล่านี้จะชนกับอิเล็กตรอนในอะตอมอื่น ทำให้เกิดการไหลของอิเล็กตรอนภายในไดอิเล็กทริก กล่าวอีกนัยหนึ่ง การแตกตัวของไดอิเล็กทริกทำให้ไดอิเล็กทริกซึ่งเป็นฉนวนไฟฟ้ากลายเป็นตัวนำไฟฟ้า
เพื่อป้องกันความเสียหาย ฉนวนแต่ละชนิดที่ทำจากวัสดุฉนวนจะมีค่าสนามไฟฟ้าสูงสุดที่สามารถทนได้ ซึ่งเรียกว่าค่าความแข็งแรงของฉนวน ค่าความแข็งแรงของฉนวนจะมากกว่าค่าความแข็งแรงของฉนวนอากาศ และวัสดุฉนวนแต่ละชนิดจะมีค่าความแข็งแรงของฉนวนแตกต่างกัน บางชนิดมีค่าน้อย บางชนิดมีค่ามาก ดังนั้น หากใช้ฉนวนที่มีค่าความแข็งแรงของฉนวนสูง สนามไฟฟ้าที่สามารถรับได้ก็จะมากขึ้น และแรงดันไฟฟ้าที่สามารถรับได้ก็จะมากขึ้นด้วย หากสนามไฟฟ้าและแรงดันไฟฟ้าที่เกิดจากแผ่นตัวนำทั้งสองมีค่ามากขึ้น ปริมาณประจุไฟฟ้าที่แผ่นตัวนำสามารถรับได้ก็จะมากขึ้นเช่นกัน ยิ่งมีประจุในแผ่นตัวนำมากเท่าใด ความจุของตัวเก็บประจุก็จะยิ่งมากขึ้นเท่านั้น
