Конденсаторы — Задание 15 ЕГЭ по физике №00026010

В зазор заряженного плоского конденсатора, отключённого от источника напряжения, медленно вдвигают диэлектрическую пластинку. Раз конденсатор отключён от источника, заряду на его обкладках просто некуда деться — он остаётся постоянным всё время, пока пластинку вдвигают.

Электроёмкость плоского конденсатора с диэлектриком: $$C=\dfrac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$$ где $\varepsilon$ — диэлектрическая проницаемость вещества между обкладками. У любого диэлектрика $\varepsilon\gt 1$, поэтому по мере вдвигания пластинки эффективная проницаемость зазора растёт, а вместе с ней растёт и электроёмкость.

Разность потенциалов между обкладками связана с зарядом и ёмкостью: $$U=\dfrac{q}{C}$$ Заряд q неизменен (конденсатор отключён), а ёмкость C растёт — значит разность потенциалов U уменьшается.

Итог: электроёмкость увеличивается, разность потенциалов уменьшается — и всё сходится: диэлектрик ослабляет поле между обкладками при постоянном заряде, поэтому напряжение падает, а способность конденсатора удерживать заряд растёт.