Плоский воздушный конденсатор ёмкостью 4 мкФ заряжен до разности потенциалов 200 В и отключён от источника. Найти работу сил поля при вдвигании в пространство между обкладками пластины с диэлектрической проницаемостью, равной 8.

Дано:

• ёмкость конденсатора: $C_1=4\text{ мкФ}=4\cdot 10^{-6}\text{ Ф}$

• напряжение: $U_1=200\text{ В}$

• диэлектрическая проницаемость пластины: $\epsilon =8$

Конденсатор отключён от источника, поэтому заряд на его обкладках остаётся постоянным:

Найдём заряд:

После введения диэлектрика ёмкость увеличивается в $\epsilon$ раз:

Так как заряд не меняется, энергия электрического поля конденсатора равна:

До введения диэлектрика:

После введения диэлектрика:

При вдвигании диэлектрика энергия поля уменьшается:

Так как конденсатор отключён от источника, уменьшение энергии поля переходит в работу сил поля:

Ответ: работа сил поля при вдвигании диэлектрика равна $0,07$ Дж.