面積S、距離dの極板からなるコンデンサーに電気量Qが蓄わえられています。小問に従い、最終的には2つの極板が引き合う力について求めていきましょう。

静電エネルギーUを求める式は、
U=(1/2)QV=(1/2)×(Q²/C)
です。問題文で与えられているのは、電気量Q、面積S、距離d、真空の誘電率ε₀なので、電気容量Cをこれらの文字に変換することを考えましょう。

電気容量Cは面積Sに比例、距離dに反比例 し、
C=ε₀×S/d
と表されました。これを U=(1/2)×(Q²/C) に代入すればよいですね。

コンデンサーの極板はプラスとマイナスでお互いに引き合っています。この引き合う力をFとし、極板Aを広げる外力をF'とします。外力F'は極板をゆっくり引き上げるので、F=F'ですね。

このとき、 外力がした仕事W(=F'Δd)は、力学的エネルギーの増分 と等しくなります。ただし、極板は運動前後で静止しているので、運動エネルギーについては考慮する必要がありません。つまり、 外力がした仕事Wは、静電エネルギーの増分ΔU と等しくなります。したがって、(1)の結果から、
W=ΔU=Q²Δd/2ε₀S
となります。

外力がした仕事Wは、(力)×(移動距離)=FΔdと表すこともできます。この値が(2)の答えと等しくなるので、Fの値を求めることができますね。