ID: 00015485
Две параллельные металлические пластины, расположенные горизонтально, подключены к электрической схеме, приведённой на рисунке. Между пластинами находится в равновесии маленькое заряженное тело массой m и зарядом q. Электростатическое поле между пластинами считать однородным.
Опираясь на законы механики и электродинамики, объясните, как и в какую сторону начнёт двигаться тело, если сдвинуть ползунок реостата влево.

Источник: ФИПИ
Смотрим на схему. Пластины-конденсатор подключены не напрямую к источнику, а через резистор R и реостат: конденсатор стоит параллельно резистору R, а реостат включён последовательно с этой парой и с источником (\mathscr{E},\,r). Постоянный ток через конденсатор не идёт, поэтому весь ток источника течёт по контуру «источник — реостат — резистор R». А вот напряжение на пластинах в точности равно напряжению на R — это ключ к задаче.
Тело массой m и зарядом q висит в равновесии. Значит, сила тяжести mg (вниз) уравновешена электрической силой F = qE (вверх): qE = mg. Поле однородное, поэтому E = U/d, где U — напряжение на пластинах, d — расстояние между ними. То есть удерживающая сила напрямую завязана на напряжение между пластинами.
По закону Ома для полной цепи ток I = \dfrac{\mathscr{E}}{r + R_{\text{рео}} + R}. Ползунок реостата подключён так, что в цепь входит участок от его левого вывода до движка. Сдвигаем ползунок влево — этот участок укорачивается, поэтому сопротивление реостата R_{\text{рео}} уменьшается. Полное сопротивление цепи падает, и ток I растёт.
Напряжение на пластинах равно напряжению на резисторе: U = IR. Ток вырос — значит, U выросло, а с ним выросла и напряжённость поля E = U/d. Электрическая сила F = qE = q\dfrac{IR}{d} стала больше прежней. Теперь вверх тянет сильнее, чем вниз тянет тяжесть: qE \gt mg. Равновесие нарушено, появляется равнодействующая, направленная вверх.
Ответ: тело начнёт двигаться вверх.
Тело начнёт двигаться вверх. При сдвиге ползунка влево сопротивление реостата уменьшается, ток в цепи растёт, напряжение на пластинах (равное напряжению на резисторе R) увеличивается, поле между пластинами усиливается. Электрическая сила, удерживавшая тело, становится больше силы тяжести, и тело движется вверх.