En el análisis térmico dieléctrico, se aplica un campo eléctrico de CA oscilante a una muestra de material, y las mediciones de la capacitancia y conductancia del material se toman en función del tiempo, la temperatura y la frecuencia. Parte de la carga eléctrica se almacenará en la muestra de material (capacitancia) y el resto de la carga eléctrica se disipará a través de la muestra de material (conductancia). Las propiedades de relajación de la muestra de material determinarán las tasas de capacitancia y conductancia de la muestra. En la práctica, se colocará una muestra de material en contacto con dos electrodos de placa paralelos y se aplicará un voltaje sinusoidal a uno de los electrodos. A continuación, se mide la respuesta en el segundo electrodo, debilitándose y desplazándose la corriente sinusoidal de acuerdo con la movilidad de los iones y la alineación del dipolo. Los dipolos intentarán alinearse tanto con los iones como con el campo eléctrico, y se moverán hacia el electrodo de polaridad opuesta. La señal de voltaje oscilante se aplica a frecuencias de 0,001 a 100.000 Hz.