Дано:

C_0 = 16 \text{ мкФ} = 16 \cdot 10^{-6} \text{ Ф}, \quad \varepsilon = 4, \quad U = 6 \text{ В}

Найти:

\Delta W = W_1 - W_2 — ?

Решение:

Поскольку конденсатор не отключают от источника, напряжение U = \text{const}.

После введения диэлектрика ёмкость возросла в \varepsilon = 4 раза:

C_1 = \varepsilon \cdot C_0 = 4 \cdot 16 \text{ мкФ} = 64 \text{ мкФ}

После извлечения пластины ёмкость возвращается к исходному значению:

C_2 = C_0 = 16 \text{ мкФ}

Энергия конденсатора при постоянном напряжении:

W = \frac{C U^2}{2}

Изменение энергии:

\Delta W = W_1 - W_2 = \frac{(C_1 - C_2) U^2}{2}

\Delta W = \frac{(64 - 16) \cdot 10^{-6} \cdot 36}{2} = \frac{48 \cdot 10^{-6} \cdot 36}{2}

\Delta W = 48 \cdot 10^{-6} \cdot 18 = 864 \cdot 10^{-6} \text{ Дж} = 864 \text{ мкДж}