誘電体付きコンデンサ

平行平板コンデンサは、一定の距離を隔てた2枚の導電板で構成されています。しかし、大きなプレートを実際に接触させずに互いに平行に保持することは機械的に困難です。したがって、一般的にプレート間に誘電体層が配置され、プレートを小さなギャップで保持するための簡単なソリューションを提供し、コンデンサの静電容量を増加させます。

誘電体は、自由電子または緩く結合した電子を持たない非導電性材料です。誘電体が電界に配置されると、双極子は電界の方向に沿って整列します。同じ現象は、誘電体層がコンデンサのプレート間のギャップを埋めるときにも発生します。ダイポールアライメントにより、プレート間の電圧が減少し、静電容量が増加します。ただし、料金の額は節約されます。

プレート間に誘電体層を導入すると、静電容量は常に増加し、それが増加する係数が誘電率です。C₀が初期容量で、Cが誘電体導入後の静電容量である場合、それらは誘電率の観点から関連しています。

コンデンサによって蓄えられる電気エネルギーは、誘電体の存在によっても影響を受けます。空のコンデンサに蓄積されたエネルギーがU₀の場合、誘電体を備えたコンデンサに蓄積されたエネルギーUは、式 (2) に示すようにκの係数で減少します。