¿Por qué la energía de la Situación 1 es mayor que la energía en la Situación 2?

Esta es la tercera y última lección de una serie de videos que explican qué sucede con la energía almacenada de un condensador de placas paralelas antes y después de que un dieléctrico se introduce.

Para efectos de análisis se formula el siguiente enunciado - problema:

Un condensador de placas paralelas se carga con una batería hasta una carga q₁ (situación 1). La batería es entonces retirada, y una plancha de constante dieléctrica k se introduce entre las placas (situación 2). Encuentre la energía almacenada en el condensador antes y después de que el dieléctrico se introduce.

En esta tercera lección se analiza el porqué la energía potencial acumulada (U₂) de la situación 2 es menor que la energía potencial acumulada (U₁).  En la lección anterior se preguntaba ¿este resultado viola la Ley de la Conservación de la Energía?. La respuesta es NO. 

Cuando se introduce el dieléctrico al condensador se presenta una carga por inducción en las paredes del dieléctrico que hacen contacto con las placas. En el extremo, en la zona justo por donde entra el dieléctrico, las líneas de campo eléctrico crean unas componentes de campo hacia adentro del condensador, lo que lleva a un efecto de jaloneo. Este "jaloneo" lo hace el condensador sobre el material dieléctrico, por lo tanto se puede concluir que U₁ - U₂ es el trabajo realizado por el condensador sobre el dieléctrico -es un trabajo positivo-.

Otra forma de interpretarlo es como U₂ - U₁, el cual es el trabajo realizado por un agente externo sobre el dieléctrico para que no se acelere y garantizar que la inserción del material en el condensador ocurre en equilibrio cuasiestático. Este trabajo sería negativo.