如图1所示,有一个连接在电路中的平行板电容器,平行板间为真空,其电容为
C,两极板之间的距离为
d,极板的面积为
s,电源的电动势为
E, 静电力常量为
k,忽略边缘效应.

(1)开关S闭合,电路达到稳定, 求平行板电容器极板上所带的电荷量。
(2)保持开关S闭合, 将一块表面形状以及大小和平行板电容器极板完全相同、厚度略小于
d(可近似为
d)的绝缘电介质板插入平行板电容器两极板之间,如图2所示。已知:插入电介质后的平行板电容器的电容

,式中
εr 为大于1的常数。求电介质板插入平行板电容器的过程中,通过开关S的电量。并说明该电流的方向.
(3)电路在情境(1)的状态下,断开开关S,保持电容器的电荷量不变。有一块厚度为
d/2的导体板,其表面形状大小和该平行板电容器的极板完全相同。在外力
F的作用下
,该导体板能够沿着下极板的内侧缓慢地进入到如图3所示的位置。不计摩擦阻力.
a.求两极板间
P点的电场强度的大小
E1;
b.在电场中,将单位体积内所蕴藏的电场能量叫做能量密度,用
we表示。已知

,式中
E场为电场强度.求该导体板进入电场的全过程中,外力
F所做的功
WF.