מהו חומר דיאלקטרי

שימושו הפשוט ביותר של חומר דיאלקטרי הוא הגדלת קיבולו של קבל. לדוגמא, מילוי קבל בסיליקון תגדיל את קיבולו פי 17 (מכיון שהמקדם הדיאלקטרי של סיליקון הוא 17).
מחד – החומר הינו מבודד ולכן ניתן למלא בעזרתו את החלל שבין לוחות הקבל מבלי לגרום לקצר.
מנגד – החומר הינו מוליך מכיוון שהוא מקטין את השדה החשמלי שבחומר.
חומרים המתנהגים גם כמוליך וגם כמבודד נקראים ״מוליך למחצה״ והם מאבני היסוד של תעשיית ההייטק.
נהוג לרשום את המקדם הדיאלקטרי של החומר באות היוונית ״אפסילון״ וגודלו נע בין 1 במינימום (לחומר מבודד ללא תכונות דיאלקטריות, כגון אוויר) לאינסוף במקסימום (לחומר שמאפס את השדה החשמלי שבתוכו לחלוטין).
כיום חומרים דיאלקטריים טובים הם בעלי מקדם דיאלקטרי של 17-20 פחות או יותר, אך עם התקדמות הטכנולוגיה קיים שיפור מתמיד באיכות חומרים אלו.

שיפור הקיבול נעשה ע״י הקטנת השדה. נוסחת הקטנת השדה של חומר דיאלקטרי היא

E_{new}=\frac 1 {\epsilon} \cdot E_{old}

כלומר הוספת החומר הדיאלקטרי מקטינה את השדה פי המקדם הדיאלקטרי. אם למשל נוסיף סיליקון למרחב בעל שדה חשמלי, בתוך הסיליקון השדה החשמלי יהיה קטן פי 17.
הצבה של נוסחה זו בתוך נוסחת הקיבול תיתן את הקשר הבא:

C_{new}= \epsilon \cdot C_{old}

כלומר, החומר הדיאלקטרי מגדיל את קיבולו של הקבל פי המקדם הדיאלקטרי של החומר.

פוטנציאל בחומר דיאלקטרי

שינוי השדה החשמלי בעקבות הוספת חומר דיאלקטרי תשנה כמובן גם את הפוטנציאל במרחב. מכיון שהפוטנציאל במרחב מחושב לפי אינטגרל על השדה, נקבל שבמקרה פשוט, בו החומר הדיאלקטרי קבוע במרחב, עוצמת הפוטנציאל קטנה פי המקדם הדיאלקטרי (כי המקדם הדיאלקטרי הוצא מחוץ לאינטגרל).

\phi_{new}=\int \frac{1}{\epsilon}\cdot E_{old}\cdot dr=\frac{1}{\epsilon} \cdot \phi_{old}

במקרה מורכב, בו החומר הדיאלקטרי תלוי במרחב, חישוב הפוטנציאל יבוצע ע״י האינטגרל, ולא נוציא את המקדם הדיאלקטרי מחוץ לאינטגרל (כי הוא אינו קבוע).

\phi_{new}=\int \frac{1}{\epsilon}\cdot E_{old}\cdot dr