Конденсатор. Энергия электрического поля

Автор статьи — профессиональный репетитор, автор учебных пособий для подготовки к ЕГЭ Игорь Вячеславович Яковлев

Темы кодификатора ЕГЭ: электрическая ёмкость, конденсатор, энергия электрического поля конденсатора.

Предыдущие две статьи были посвящены отдельному рассмотрению того, каким образом ведут себя в электрическом поле проводники и каким образом — диэлектрики. Сейчас нам понадобится объединить эти знания. Дело в том, что большое практическое значение имеет совместное использование проводников и диэлектриков в специальных устройствах — конденсаторах.

Но прежде введём понятие электрической ёмкости.

Ёмкость уединённого проводника

Предположим, что заряженный проводник расположен настолько далеко от всех остальных тел, что взаимодействие зарядов проводника с окружающими телами можно не принимать во внимание. В таком случае проводник называется уединённым.

Потенциал всех точек нашего проводника, как мы знаем, имеет одно и то же значение , которое называется потенциалом проводника. Оказывается, что потенциал уединённого проводника прямо пропорционален его заряду. Коэффициент пропорциональности принято обозначать , так что

Величина называется электрической ёмкостью проводника и равна отношению заряда проводника к его потенциалу:

(1)

Например, потенциал уединённого шара в вакууме равен:

где — заряд шара, — его радиус. Отсюда ёмкость шара:

(2)

Если шар окружён средой-диэлектриком с диэлектрической проницаемостью , то его потенциал уменьшается в раз:

Соответственно, ёмкость шара в раз увеличивается:

(3)

Увеличение ёмкости при наличии диэлектрика — важнейший факт. Мы ещё встретимся с ним при рассмотрении конденсаторов.

Из формул (2) и (3) мы видим, что ёмкость шара зависит только от его радиуса и диэлектрической проницаемости окружающей среды. То же самое будет и в общем случае: ёмкость уединённого проводника не зависит от его заряда; она определяется лишь размерами и формой проводника, а также диэлектрической проницаемостью среды, окружающей проводник. От вещества проводника ёмкость также не зависит.

В чём смысл понятия ёмкости? Ёмкость показывает, какой заряд нужно сообщить проводнику, чтобы увеличить его потенциал на В. Чем больше ёмкость — тем, соответственно, больший заряд требуется поместить для этого на проводник.

Единицей измерения ёмкости служит фарад (Ф). Из определения ёмкости (1) видно, что Ф = Кл/В.

Давайте ради интереса вычислим ёмкость земного шара (он является проводником!). Радиус считаем приближённо равным км.

мкФ.

Как видите, Ф — это очень большая ёмкость.

Единица измерения ёмкости полезна ещё и тем, что позволяет сильно сэкономить на обозначении размерности диэлектрической постоянной . В самом деле, выразим из формулы (2):

Следовательно, диэлектрическая постоянная может измеряться в Ф/м:

Ф.

Так легче запомнить, не правда ли?

Единица и формулы расчёта

Ёмкость в виде электрического свойства, способного хранить заряды, измеряется в фарадах (Ф) и обозначается С. Величина названа в честь английского физика Майкла Фарадея. Конденсатор ёмкостью 1 фарад способен хранить заряд в 1 кулон на пластинах с напряжением 1 вольт. Значение С всегда положительно.

Математическое выражение фарада

Ёмкость конденсатора — постоянная величина, означающая потенциальную способность хранить энергию. Количество заряда, хранимое в отдельно взятый момент, определяется уравнением Q=CV, где V — приложенное напряжение. Таким образом, регулируя напряжение на пластинах, можно увеличивать или уменьшать заряд. Эта формула ёмкости в виде C=Q/V в единичных значениях определяет, в чём измеряется ёмкость конденсатора в СИ, и является математическим выражением фарада.

Специалисты по электронике единицу в один фарад считают не совсем практичной, поскольку она представляет собой огромное значение. Даже 1/1000 F — это очень большая ёмкость. Как правило, для реальных электрических компонентов применяют следующие величины:

• пикофарад — 10—12 Ф;
• нанофарад — 10—9 Ф;
• микрофарад — 10—6 Ф.

Диэлектрическая проницаемость

Фактор, благодаря которому изолятор определяет ёмкость конденсатора, называется диэлектрической проницаемостью. Обобщённая формула расчёта ёмкости конденсатора с параллельными пластинами представлена выражением C= ε (A / d), где:

• А — площадь меньшей пластины;
• d — расстояние между ними;
• ε — абсолютная проницаемость используемого диэлектрического материала.

Диэлектрическая проницаемость вакуума ε0 является константой и имеет значение 8,84х10—12 фарад на метр. Как правило, проводящие пластины разделены слоем изоляционного материала, а не вакуума. Чтобы найти ёмкость конденсатора, пластины которого находятся в воздухе, можно воспользоваться значением ε0. Разницей диэлектрической проницаемости атмосферы и вакуума можно пренебречь, поскольку их значения очень близки.

Ёмкость плоского конденсатора

Ёмкость уединённого проводника на практике используется редко. В обычных ситуациях проводники не являются уединёнными. Заряженный проводник взаимодействует с окружающими телами и наводит на них заряды, а потенциал поля этих индуцированных зарядов (по принципу суперпозиции!) изменяет потенциал самого проводника. В таком случае уже нельзя утверждать, что потенциал проводника будет прямо пропорционален его заряду, и понятие ёмкости проводника самого по себе фактически утрачивает смысл.

Можно, однако, создать систему заряженных проводников, которая даже при накоплении на них значительного заряда почти не взаимодействует с окружающими телами. Тогда мы сможем снова говорить о ёмкости — но на сей раз о ёмкости этой системы проводников.

Наиболее простым и важным примером такой системы является плоский конденсатор. Он состоит из двух параллельных металлических пластин (называемых обкладками), разделённых слоем диэлектрика. При этом расстояние между пластинами много меньше их собственных размеров.

Для начала рассмотрим воздушный конденсатор, у которого между обкладками находится воздух

Пусть заряды обкладок равны и . Именно так и бывает в реальных электрических схемах: заряды обкладок равны по модулю и противоположны по знаку. Величина — заряд положительной обкладки — называется зарядом конденсатора.

Пусть — площадь каждой обкладки. Найдём поле, создаваемое обкладками в окружающем пространстве.

Поскольку размеры обкладок велики по сравнению с расстоянием между ними, поле каждой обкладки вдали от её краёв можно считать однородным полем бесконечной заряженной плоскости:

Здесь — напряжённость поля положительной обкладки, — напряженность поля отрицательной обкладки, — поверхностная плотность зарядов на обкладке:

На рис. 1 (слева) изображены векторы напряжённости поля каждой обкладки в трёх областях: слева от конденсатора, внутри конденсатора и справа от конденсатора.

Рис. 1. Электрическое поле плоского конденсатора

Согласно принципу суперпозиции, для результирующего поля имеем:

Нетрудно видеть, что слева и справа от конденсатора поле обращается в нуль (поля обкладок погашают друг друга):

Внутри конденсатора поле удваивается:

или

(4)

Результирующее поле обкладок плоского конденсатора изображено на рис. 1 справа. Итак:

Внутри плоского конденсатора создаётся однородное электрическое поле, напряжённость которого находится по формуле (4). Снаружи конденсатора поле равно нулю, так что конденсатор не взаимодействует с окружающими телами.

Не будем забывать, однако, что данное утверждение выведено из предположения, будто обкладки являются бесконечными плоскостями. На самом деле их размеры конечны, и вблизи краёв обкладок возникают так называемые краевые эффекты: поле отличается от однородного и проникает в наружное пространство конденсатора. Но в большинстве ситуаций (и уж тем более в задачах ЕГЭ по физике) краевыми эффектами можно пренебречь и действовать так, словно утверждение, выделенное курсивом, является верным без всяких оговорок.

Пусть расстояние между обкладками конденсатора равно . Поскольку поле внутри конденсатора является однородным, разность потенциалов между обкладками равна произведению на (вспомните связь напряжения и напряжённости в однородном поле!):

(5)

Разность потенциалов между обкладками конденсатора, как видим, прямо пропорциональна заряду конденсатора. Данное утверждение аналогично утверждению «потенциал уединённого проводника прямо пропорционален заряду проводника», с которого и начался весь разговор о ёмкости. Продолжая эту аналогию, определяем ёмкость конденсатора как отношение заряда конденсатора к разности потенциалов между его обкладками:

(6)

Ёмкость конденсатора показывает, какой заряд ему нужно сообщить, чтобы разность потенциалов между его обкладками увеличилась на В. Формула (6), таким образом, является модификацией формулы (1) для случая системы двух проводников — конденсатора.

Из формул (6) и (5) легко находим ёмкость плоского воздушного конденсатора:

(7)

Она зависит только от геометрических характеристик конденсатора: площади обкладок и расстояния между ними. Предположим теперь, что пространство между обкладками заполнено диэлектриком с диэлектрической проницаемостью . Как изменится ёмкость конденсатора?

Напряжённость поля внутри конденсатора уменьшится в раз, так что вместо формулы (4) теперь имеем:

(8)

Соответственно, напряжение на конденсаторе:

(9)

Отсюда ёмкость плоского конденсатора с диэлектриком:

(10)

Она зависит от геометрических характеристик конденсатора (площади обкладок и расстояния между ними) и от диэлектрической проницаемости диэлектрика, заполняющего конденсатор.

Важное следствие формулы (10): заполнение конденсатора диэлектриком увеличивает его ёмкость.

История накопителей заряда

Самое раннее письменное свидетельство получения зарядов с помощью трения принадлежит учёному Фалесу из Милета (635—543 гг. до н. э.), который описал трибоэлектрический эффект от взаимодействия янтаря и сухой шерсти. Для приблизительно 2300 последующих лет любое получение электричества заключалось в трении двух различных материалов друг о друга.

Качественный рывок в знаниях о зарядах произошёл в эпоху Просвещения — период революционного развития научной мысли в образованных кругах. В это время электричество становится популярной темой, а энтузиастами было произведено немало опытов и экспериментов с генераторами на основе трения.

Первое устройство для хранения полученных зарядов было создано в 1745 г. двумя электриками (так тогда называли людей, изучающих природу статического электричества), работающими независимо друг от друга: Эвальдом фон Клейстом, деканом собора в Пруссии, и Питером ван Мюссенбруком, профессором математики и физики в университете Лейдена.

Открытие явления произошло во время опытов у обоих экспериментаторов, но с той разницей, что Мюссенбрук, во-первых, сделал немало усовершенствований первоначально созданного оборудования, а во-вторых, письменно сообщил коллегам о своих достижениях. Прошло совсем немного времени и учёные мира стали создавать накопители зарядов собственных конструкций. Это были первые шаги в эволюции конденсаторов, продолжающейся и в наши дни. Основные даты хронологии появления устройств для хранения зарядов:

Энергия заряженного конденсатора

Заряженный конденсатор обладает энергией. В этом можно убедиться на опыте. Если зарядить конденсатор и замкнуть его на лампочку, то (при условии, что ёмкость конденсатора достаточно велика) лампочка ненадолго загорится.

Следовательно, в заряженном конденсаторе запасена энергия, которая и выделяется при его разрядке. Нетрудно понять, что этой энергией является потенциальная энергия взаимодействия обкладок конденсатора — ведь обкладки, будучи заряжены разноимённо, притягиваются друг к другу.

Мы сейчас вычислим эту энергию, а затем увидим, что существует и более глубокое понимание происхождения энергии заряженного конденсатора.

Начнём с плоского воздушного конденсатора. Ответим на такой вопрос: какова сила притяжения его обкладок друг к другу? Величины используем те же: заряд конденсатора , площадь обкладок .

Возьмём на второй обкладке настолько маленькую площадку, что заряд этой площадки можно считать точечным. Данный заряд притягивается к первой обкладке с силой

где — напряжённость поля первой обкладки:

Следовательно,

Направлена эта сила параллельно линиям поля (т. е. перпендикулярно пластинам).

Результирующая сила притяжения второй обкладки к первой складывается из всех этих сил , с которыми притягиваются к первой обкладке всевозможные маленькие заряды второй обкладки. При этом суммировании постоянный множитель вынесется за скобку, а в скобке просуммируются все и дадут . В результате получим:

(11)

Предположим теперь, что расстояние между обкладками изменилось от начальной величины до конечной величины . Сила притяжения пластин совершает при этом работу:

Знак правильный: если пластины сближаются , то сила совершает положительную работу, так как пластины притягиваются друг к другу. Наоборот, если удалять пластины , то работа силы притяжения получается отрицательной, как и должно быть.

С учётом формул (11) и (7) имеем:

где

Это можно переписать следующим образом:

где

(12)

Работа потенциальной силы притяжения обкладок оказалась равна изменению со знаком минус величины . Это как раз и означает, что — потенциальная энергия взаимодействия обкладок, или энергия заряженного конденсатора.

Используя соотношение , из формулы (12) можно получить ещё две формулы для энергии конденсатора (убедитесь в этом самостоятельно!):

(13)

(14)

Особенно полезными являются формулы (12) и (14).

Допустим теперь, что конденсатор заполнен диэлектриком с диэлектрической проницаемостью . Сила притяжения обкладок уменьшится в раз, и вместо (11) получим:

При вычислении работы силы , как нетрудно видеть, величина войдёт в ёмкость , и формулы (12) — (14) останутся неизменными. Ёмкость конденсатора в них теперь будет выражаться по формуле (10).

Итак, формулы (12) — (14) универсальны: они справедливы как для воздушного конденсатора, так и для конденсатора с диэлектриком.

Идея суперконденсатора

Электричество — чрезвычайно универсальный вид энергии, обладающий одним недостатком — его трудно саккумулировать быстро. Химические батареи способны сохранять большое количество энергии, но требуют нескольких часов для полной зарядки. Этого недостатка лишены конденсаторы — они могут заряжаться практически мгновенно. Но их ёмкость не позволяет хранить большое количество энергии, поэтому весьма заманчивой выглядит идея суперконденсатора, сочетающего лучшие качества химических и электростатических накопителей электричества.

Несмотря на функциональную схожесть, аккумуляторные батареи и конденсаторы устроены совершенно по-разному. Гальванические элементы работают на принципе высвобождения электрической энергии во время химической реакции веществ внутри них. При истощении запаса активных реагентов они прекращают генерировать разность потенциалов и для нового цикла требуют инициирования током обратных химических реакций для восстановления активных веществ. Основные недостатки аккумуляторов по сравнении и конденсаторами:

• непродолжительный жизненный цикл;
• невысокая удельная мощность;
• узкий диапазон температур зарядки и разрядки;
• неспособность быстро отдать весь запас энергии.

Тем не менее обычные конденсаторы не используются в качестве активных источников напряжения из-за низкой ёмкости. Теоретические и практические суперконденсаторы (ультраконденсаторы) отличаются от обычных крайне высокой ёмкостью при большой плотности хранимой энергии, что позволяет их рассматривать как альтернативу химическим элементам.

Крупнейшие коммерческие устройства обладают ёмкостью до нескольких тысяч фарад, но их возможности всё равно несопоставимы с аккумуляторами, поэтому подобные устройства используются для хранения зарядов в течение относительно короткого периода времени. Они нашли широкое применение в качестве электрических эквивалентов механических маховиков, чтобы сглаживать напряжение источников питания, например, в ветровых турбинах или рекуперативных тормозных системах электрических транспортных средств.

Первые ультраконденсаторы появились в середине прошлого века и обладали не очень впечатляющими ёмкостями. С тех пор прогресс в совершенствовании материалов привёл к утоньшению диэлектрического слоя до одной молекулы, что позволило создавать устройства с выдающимися характеристиками. Дальнейшее развитие наноиндустрии стало основой для фундаментальных перемен в накоплении электричества. Возможно, в скором времени экологически опасные и капризные химические аккумуляторы заменят суперконденсаторы на основе молекулярно структурированных пластин и диэлектрического слоя.

8. Плоский конденсатор

Разность потенциалов на обкладках плоского конденсатора, расстояние между которыми равно d и напряженность электрического поля Е:

. (8.1)

Энергия электрического поля в плоском конденсаторе, где С – емкость конденсатора, q – заряд на конденсаторе, U – напряжение на конденсаторе, Е – напряженность электрического поля:

(8.2)

Напряженность однородного электрического поля внутри плоского конденсатора. – поверхностная плотность заряда на обкладках плоского конденсатора:

. (8.3)

8-1. В плоском воздушном конденсаторе создано электрическое поле с напряженностью Е. Объем пространства внутри конденсатора равен V. Найти энергию электрического поля. Считать, что расстояние между обкладками конденсатора намного меньше геометрических размеров самих обкладок.

E = 1 кВ/м; V = 1 см³.

Ответ: 4,4310^–12 Дж

8-2. В заряженном плоском воздушном конденсаторе запасена энергия W. Объем пространства внутри конденсатора равен V. Найти напряженность электрического поля. Считать, что расстояние между обкладками конденсатора намного меньше геометрических размеров самих обкладок. W = 10^–12 Дж; V = 1 см³.

Ответ: 475 В/м

8-3. В заряженном плоском воздушном конденсаторе запасена энергия W.

Напряженность однородного электрического поля между обкладками равна Е. Найти объем пространства между обкладками. W = 10^–12 Дж; Е = 1 кВ/м.

Ответ: 0,226 cм²

8-4. В плоском воздушном конденсаторе создано однородное электрическое поле с напряженностью Е. Расстояние между обкладками конденсатора равно d. Найти разность потенциалов между обкладками. E = 1 В/м; d = 1 мм.

Ответ: 1 мВ

8-5. В плоском воздушном конденсаторе создано однородное электрическое поле с напряженностью Е. Разность потенциалов намежду обкладками равна U.

Найти расстояние между обкладками конденсатора. E = 1 В/м; U = 1 мВ.

Ответ: 1 мм

8-6. Разность потенциалов намежду обкладками плоского воздушного конденсатора равна U. Расстояние между обкладками конденсатора равно d. Найти напряженность электрического поля внутри конденсатора. Считать, что расстояние между обкладками конденсатора намного меньше геометрических размеров самих обкладок.

d = 1 мм; U = 1 В.

Ответ: 1000 В/м

8-7. В плоском воздушном конденсаторе емкостью

С запасена энергия W. Найти заряд на обкладках конденсатора.

С = 1 мкФ; W = 1 мкДж.

Ответ: 1,41 мкКл

8-8. В плоском воздушном конденсаторе запасена энергия W. Найти емкость конденсатора, если заряд на его обкладках равен q.

q = 1 мкКл; W = 1 мкДж.

Ответ: 0,5 мкФ

8-9. На обкладки плоского воздушного конденсатора емкостью С поместили электрический заряд q. Какая энергия запасена в конденсаторе? С = 1 мкФ;

q = 1 мкКл.

Ответ: 0,5 мкДж

8-10. На обкладки плоского воздушного конденсатора помещен заряд q. Площадь обкладок равна S. Найдите напряженность электрического поля между обкладками конденсатора. q = 1 мкКл, S = 100 см².

Ответ: 11,3 МВ/м

8-11. Площадь обкладок плоского воздушного конденсатора равна S. Напряженность электрического поля между обкладками равна E. Найти заряд на обкладках конденсатора. Е = 1000 кВ/м, S = 100 см².

Ответ: 88,5 нКл

8-12. Напряженность электрического поля между обкладками плоского воздушного конденсатора равна E. Заряд на обкладках конденсатора равен

q. Найти площадь обкладок конденсатора.

Е = 1000 кВ/м, q = 1 мкКл.

Ответ: 0,113 м²

8-13. Разность потенциалов между обкладками плоского воздушного конденсатора емкостью С равна U. Найти энергию электрического поля этого конденсатора. С = 1 мкФ; U = 1 В.

Ответ: 0,5 мкДж

8-14. В плоском воздушном конденсаторе емкостью С запасена энергия W. Найти разность потенциалов между обкладками этого конденсатора. С = 1 мкФ; W

= 1 Дж.

Ответ: 1,41 кВ

8-15. В плоском воздушном конденсаторе запасена энергия W. Разность потенциалов между обкладками этого конденсатора равна U. Найти емкость конденсатора. U = 1 В; W = 1 мкДж.

Ответ: 2 мкФ

8-16. В плоском воздушном конденсаторе запасена энергия W. Заряд на обкладках равен q. Найти разность потенциалов на обкладках конденсатора. q = 1 Кл; W = 1 Дж.

Ответ: 2 В

8-17. Заряд на обкладках плоского воздушного конденсатора равен

q. Разность потенциалов на обкладках равна U. Найти энергию, запасенную в этом конденсаторе. q = 1 Кл; U = 1 В.

Ответ: 0,5 Дж

8-18. Разность потенциалов на обкладках плоского воздушного конденсатора равна U. Энергия, запасенную в этом конденсаторе, равна W. Найти заряд на обкладках конденсатора. W = 1 Дж; U = 1 В.

Ответ: 2 Кл

домашнее задание и упражнения — Расчет напряженности электрического поля в плоском конденсаторе

спросил 2 года 11 месяцев назад

Изменено 2 года, 11 месяцев назад

Просмотрено 136 раз

$\begingroup$

Две параллельные квадратные пластины со стороной $\ell$, расстояние между которыми $d$ а между пластинами находится материал с относительной диэлектрической проницаемостью $\varepsilon_r$ и проводимости $\sigma. $ Применяя потенциал при разнице $120$ В по пластинам потечет ток. 92} \ \widehat{R}_{12} \ dS \quad \text{Грубая сила} \tag 2$$

$$\vec{E}=-\nabla V \quad \text{Если задан потенциал } \tag3$$

Это единственные формулы, которые мне дали, только те формулы, которые используются в книге. Однако в приведенном выше конкретном вопросе из старого экзамена я внезапно должен использовать мелкую $|\vec{E}|=V/d.$ Я понимаю, что эта формула работает для однородных полей, но как я должен получить это с использованием одной из 3 формул, приведенных в экзаменационном листе формул?

• домашние задания и упражнения
• электростатика
• электрические поля
• емкость

$\endgroup$

0

$\begingroup$

Если $\ell \gg d$, то вы можете использовать закон Гаусса, чтобы показать, что поле между пластинами (вдали от краев) является однородным.

Зная, что поле однородно (и перпендикулярно поверхностям пластин), легко упростить определение электростатического потенциала,

$$V=-\int \vec{E}\cdot d\vec{\ell},$$

, чтобы получить $\left|\vec{E}\right|=V/d$.

$\endgroup$

Зарегистрируйтесь или войдите в систему

Зарегистрируйтесь с помощью Google

Зарегистрироваться через Facebook

Зарегистрируйтесь, используя электронную почту и пароль

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но никогда не отображается

Опубликовать как гость

Электронная почта

Требуется, но не отображается

Нажимая «Опубликовать свой ответ», вы соглашаетесь с нашими условиями обслуживания, политикой конфиденциальности и политикой использования файлов cookie

.

диэлектрик — Влияние электрического поля на емкость

спросил 6 лет, 6 месяцев назад

Изменено 4 года, 9 месяцев назад

Просмотрено 3к раз

$\begingroup$

Уменьшение расстояния между двумя параллельными пластинами конденсатора увеличивает количество заряда, которое может удерживаться на каждой пластине. Если это происходит потому, что заряды притягиваются друг к другу и, следовательно, меньше «сосредоточены» на отталкивании подобных зарядов, то почему диэлектрики увеличивают емкость?

Разве электрические поля, направленные в противоположную сторону, вызванные диполями атомов диэлектрика, не уменьшат электрическое поле между пластинами и, как следствие, эту силу притяжения?

И если да, значит ли это, что дипольное притяжение заряд-диэлектрик оказывает большее влияние, чем исходное электрическое поле между пластинами (без диэлектрика)?

• емкость
• диэлектрик

$\endgroup$

$\begingroup$

Предположим, что напряжение на изолированном конденсаторе с воздухом ($\приблизительно$ вакуум) между разделительными пластинами $d$ равно $V_{\text{air}}$, а запасенный на конденсаторе заряд равен $Q$.

$Q = C_{\text{air}} V_{\text{air}}$

Электрическое поле между пластинами равно $E_{\text{air}} = \dfrac {V_{\text{air} }}} {д} $.

Теперь поместите между пластинами диэлектрик с относительной диэлектрической проницаемостью $\epsilon_r$.
В диэлектрике индуцируются заряды, которые создают электрическое поле, противоположное электрическому полю, создаваемому зарядами на пластинах.

Суммарное электрическое поле между пластинами уменьшается, а сила между пластинами уменьшается, и электрическое поле становится $\dfrac {E_{\text{air}}}{\epsilon_r}$

Это, в свою очередь, означает, что разность потенциалов на пластинах также должен быть уменьшен до $\dfrac {V_{\text{air}}}{\epsilon_r}$

Заряд конденсатора $Q$ остается прежним, поэтому емкость конденсатора увеличилась и составляет теперь $\epsilon_r C_{\text{воздух}}$.

$\endgroup$

2

$\begingroup$

Разве электрические поля, обращенные в противоположную сторону, вызванные диполями атомов диэлектрика, не уменьшат электрическое поле между пластинами и, как следствие, эту силу притяжения

Да, будет.