Как диэлектрик изменяет электрическое поле?

Конец - это чистый результат. Синие и красные точки в середине второй диаграммы, так сказать, «уравновешиваются». В результате третья диаграмма является точной моделью реальной физической ситуации на второй диаграмме.

Каждая из красно-синих пар, соединенных линией, представляет собой электрический диполь. Положительный и отрицательный полюса каждого диполя разнесены на небольшое расстояние и, следовательно, обладают малым моментом .

Поля каждого из этих маленьких диполей складываются, и для упрощения анализа мы можем думать об этих маленьких диполях как о меньшем количестве более крупных диполей с большим моментом. Это показано на крайнем правом изображении в виде большего расстояния между красными и синими точками.

На ваш главный вопрос отвечает @MathEE. Но синие и красные точки на последней диаграмме, вероятно, должны быть больше или другого цвета, чтобы показать, что общий эффект не такой, как если смотреть на торцы (иначе толщина диэлектрика не имела бы значения). В диэлектрическом материале молекулы практически беспорядочно ориентированы. Когда приложено электрическое поле, требуется энергия, чтобы скрутить эти молекулы в одном направлении (поле работает над диэлектриком), борясь с локальными электрическими полями молекул, рядом с которыми они находятся. Это уменьшает электрическое поле, и для поддержания постоянного электрического поля требуется больше заряда — при условии, что крышка подключена к источнику напряжения. Эта энергия высвобождается при изменении поля. Так диэлектрик увеличивает емкость между обкладками конденсатора. Вместо того, чтобы просто хранить энергию в электрическом поле, вы получаете ее механическое хранение, например, сжатие пружины. В текстах по электронике весь эффект рассматривается с использованием поверхностного заряда диэлектриков, а не путем интегрирования электрического поля в диэлектрике.