Конденсаторы — Задание 15 ЕГЭ по физике №00026023

Плоский конденсатор с диэлектриком в зазоре подключён к источнику постоянного напряжения — значит напряжение U на обкладках всё время постоянно, а расстояние между обкладками d не меняется. Диэлектрик из зазора убирают.

Напряжённость поля между обкладками плоского конденсатора при заданном напряжении определяется только напряжением и расстоянием между пластинами: $$E=\dfrac{U}{d}$$ Она не зависит от того, есть диэлектрик в зазоре или нет — формула работает и с диэлектриком, и без него, если U и d заданы. Раз U и d не изменились, напряжённость поля тоже не изменилась.

А вот электроёмкость от диэлектрика зависит: $$C=\dfrac{\varepsilon \varepsilon_0 S}{d}$$ Убрали диэлектрик — $\varepsilon$ уменьшилась (стала равна единице вместо значения больше единицы), значит и C уменьшилась.

Энергия заряженного конденсатора при постоянном напряжении: $$W=\dfrac{CU^2}{2}$$ Ёмкость C уменьшилась, напряжение U осталось прежним — значит энергия W тоже уменьшилась.

Итог: напряжённость поля в зазоре не изменилась, а энергия конденсатора уменьшилась — и всё сходится: источник держит и напряжение, и геометрию неизменными, поэтому поле остаётся тем же, а вот запасать энергию конденсатор без диэлектрика способен хуже.