25.7: Kondensator Z Dielektrykiem

Równoległe kondensatory płytowe składają się z dwóch przewodzących płytek oddalonych od siebie o pewną odległość. Jednak mechanicznie trudno jest utrzymać duże płyty równolegle do siebie bez faktycznego kontaktu. Dlatego między płytami zwykle umieszcza się warstwę dielektryka, co zapewnia łatwe rozwiązanie polegające na trzymaniu płytek razem przy małej szczelinie i zwiększa pojemność kondensatora.

Dielektryki to materiały nieprzewodzące, które nie zawierają wolnych ani luźno związanych elektronów. Kiedy dielektryk jest umieszczony w polu elektrycznym, dipole ustawiają się zgodnie z kierunkiem pola. To samo zjawisko występuje, gdy warstwa dielektryczna wypełnia szczelinę pomiędzy płytkami kondensatora. Ustawienie dipoli zmniejsza napięcie na płytkach, zwiększając pojemność. Jednakże kwota opłaty zostaje zachowana.

Pojemność zawsze wzrasta, gdy pomiędzy płytki wprowadza się warstwę dielektryka, a czynnikiem zwiększającym ją jest stała dielektryczna. Jeśli C₀ jest pojemnością początkową, a C jest pojemnością po wprowadzeniu dielektryka, są one powiązane ze sobą stałą dielektryczną:

Obecność dielektryka ma również wpływ na energię elektryczną zmagazynowaną przez kondensator. Kiedy energia zmagazynowana w pustym kondensatorze wynosi U₀, energia U zmagazynowana w kondensatorze z dielektrykiem zmniejsza się o współczynnik κ, jak podano w równaniu (2):

Kondensatory równoległe składają się z dwóch płyt przewodzących oddalonych od siebie niewielką odległością. Jednak mechanicznie trudno jest przytrzymać płyty bliżej bez żadnego kontaktu. Można to rozwiązać, umieszczając nieprzewodzące medium umieszczone między płytkami kondensatora.

Najczęściej kondensatory są wykonane z długich pasków folii metalowych oddzielonych medium dielektrycznym. Dielektryki to materiały nieprzewodzące, które nie są luźno związane ani wolne elektrony.

Rozważ w pełni naładowany równoległy kondensator płytowy z płytą dielektryczną wypełniającą szczelinę między płytkami. Dipole w dielektryku ustawiają się wzdłuż kierunku pola elektrycznego.

Wyrównanie ładunków ujemnych w kierunku płyty dodatniej i ładunków dodatnich w kierunku płytki ujemnej zmniejsza napięcie na płytach, chociaż całkowity ładunek pozostaje taki sam. Spadek napięcia zwiększa pojemność.

Czynnikiem, o który zwiększa się pojemność, jest stała dielektryczna materiału. Obecność dielektryka zawsze zwiększa pojemność. Stąd stała dielektryczna jest zawsze większa niż jedność.