Страница 116 - гдз по физике 10-11 класс задачник Рымкевич

876. Фоторезистор, который в темноте имеет сопротивление $25 \text{ кОм}$, включили последовательно с резистором сопротивлением $5 \text{ кОм}$. Когда фоторезистор осветили, сила тока в цепи (при том же направлении) увеличилась в 4 раза. Каким стало сопротивление фоторезистора?

Дано:

Сопротивление фоторезистора в темноте $R_{ф1} = 25 \text{ кОм} = 25 \cdot 10^3 \text{ Ом}$
Сопротивление резистора $R = 5 \text{ кОм} = 5 \cdot 10^3 \text{ Ом}$
Отношение силы тока при освещении ($I_2$) к силе тока в темноте ($I_1$): $\frac{I_2}{I_1} = 4$
Напряжение в цепи $U = \text{const}$

Найти:

Сопротивление фоторезистора при освещении $R_{ф2}$

Решение:

Фоторезистор и резистор соединены последовательно. Рассмотрим два состояния цепи.

1. Цепь в темноте.
Общее сопротивление цепи равно сумме сопротивлений фоторезистора в темноте и резистора: $R_{общ1} = R_{ф1} + R$
Согласно закону Ома для участка цепи, сила тока в цепи в этом случае равна: $I_1 = \frac{U}{R_{общ1}} = \frac{U}{R_{ф1} + R}$

2. Цепь при освещении.
При освещении сопротивление фоторезистора уменьшается и становится равным $R_{ф2}$. Общее сопротивление цепи теперь составляет: $R_{общ2} = R_{ф2} + R$
Сила тока в цепи при освещении: $I_2 = \frac{U}{R_{общ2}} = \frac{U}{R_{ф2} + R}$

По условию задачи, сила тока при освещении увеличилась в 4 раза, то есть $I_2 = 4 \cdot I_1$. Подставим выражения для токов в это соотношение: $\frac{U}{R_{ф2} + R} = 4 \cdot \frac{U}{R_{ф1} + R}$

Так как напряжение $U$ в цепи не изменялось, мы можем сократить его: $\frac{1}{R_{ф2} + R} = \frac{4}{R_{ф1} + R}$

Из этой пропорции выразим искомое сопротивление $R_{ф2}$: $R_{ф1} + R = 4 \cdot (R_{ф2} + R)$
$R_{ф1} + R = 4R_{ф2} + 4R$
$4R_{ф2} = R_{ф1} + R - 4R$
$4R_{ф2} = R_{ф1} - 3R$
$R_{ф2} = \frac{R_{ф1} - 3R}{4}$

Подставим числовые значения в полученную формулу. Расчет можно вести в килоомах, так как все величины сопротивления даны в них. $R_{ф2} = \frac{25 \text{ кОм} - 3 \cdot 5 \text{ кОм}}{4} = \frac{25 \text{ кОм} - 15 \text{ кОм}}{4} = \frac{10 \text{ кОм}}{4} = 2,5 \text{ кОм}$

Ответ: 2,5 кОм.

877. Найти сопротивление полупроводникового диода в прямом и обратном направлениях тока, если при напряжении на диоде 0,5 В сила тока 5 мА, а при напряжении 10 В сила тока 0,1 мА.

Дано:

$U_1 = 0,5 \text{ В}$
$I_1 = 5 \text{ мА}$
$U_2 = 10 \text{ В}$
$I_2 = 0,1 \text{ мА}$

$I_1 = 5 \text{ мА} = 5 \cdot 10^{-3} \text{ А}$
$I_2 = 0,1 \text{ мА} = 0,1 \cdot 10^{-3} \text{ А} = 1 \cdot 10^{-4} \text{ А}$

Найти:

$R_{пр}$ - ?
$R_{обр}$ - ?

Решение:

Основное свойство полупроводникового диода — это его односторонняя проводимость. Это значит, что его сопротивление сильно зависит от направления тока. При прямом включении сопротивление диода мало, и даже небольшое напряжение вызывает значительный ток. При обратном включении сопротивление очень велико, и ток через диод очень мал даже при большом напряжении.

Анализируя данные, видим, что в первом случае ($U_1=0,5 \text{ В}$, $I_1=5 \text{ мА}$) малое напряжение вызывает относительно большой ток, что характерно для прямого включения. Во втором случае ($U_2=10 \text{ В}$, $I_2=0,1 \text{ мА}$) большое напряжение вызывает очень малый ток, что соответствует обратному включению.

Сопротивление для каждого случая найдем по закону Ома: $R = \frac{U}{I}$.

Сопротивление в прямом направлении

Используем данные для прямого включения: $U_{пр} = U_1$ и $I_{пр} = I_1$.
$R_{пр} = \frac{U_1}{I_1} = \frac{0,5 \text{ В}}{5 \cdot 10^{-3} \text{ А}} = 100 \text{ Ом}$.

Ответ: сопротивление диода в прямом направлении равно 100 Ом.

Сопротивление в обратном направлении

Используем данные для обратного включения: $U_{обр} = U_2$ и $I_{обр} = I_2$.
$R_{обр} = \frac{U_2}{I_2} = \frac{10 \text{ В}}{1 \cdot 10^{-4} \text{ А}} = 100000 \text{ Ом} = 100 \text{ кОм}$.

Ответ: сопротивление диода в обратном направлении равно 100 кОм.

878. В усилителе, собранном на транзисторе по схеме с общей базой, сила тока в цепи эмиттера равна 12 мА, в цепи базы 600 мкА. Найти силу тока в цепи коллектора.

Дано:

Сила тока в цепи эмиттера $I_Э = 12$ мА
Сила тока в цепи базы $I_Б = 600$ мкА

Перевод в систему СИ:
$I_Э = 12 \times 10^{-3}$ А $= 0.012$ А
$I_Б = 600 \times 10^{-6}$ А $= 0.0006$ А

Найти:

Силу тока в цепи коллектора $I_К$.

Решение:

Для любого биполярного транзистора, независимо от схемы включения, связь между токами эмиттера ($I_Э$), базы ($I_Б$) и коллектора ($I_К$) описывается первым законом Кирхгофа. Ток эмиттера является суммой тока базы и тока коллектора:

$I_Э = I_К + I_Б$

Чтобы найти силу тока в цепи коллектора, необходимо выразить $I_К$ из этого уравнения:

$I_К = I_Э - I_Б$

Для проведения вычислений необходимо, чтобы все величины были выражены в одинаковых единицах. Переведем ток базы из микроампер (мкА) в миллиамперы (мА):

$I_Б = 600 \text{ мкА} = \frac{600}{1000} \text{ мА} = 0.6 \text{ мА}$

Теперь подставим известные значения в формулу для тока коллектора:

$I_К = 12 \text{ мА} - 0.6 \text{ мА} = 11.4 \text{ мА}$

Также можно провести вычисления в системе СИ (в Амперах):

$I_К = 0.012 \text{ А} - 0.0006 \text{ А} = 0.0114 \text{ А}$

Результат $0.0114$ А эквивалентен $11.4$ мА.

Ответ: сила тока в цепи коллектора равна $11.4$ мА.

базы 600 мкА. Найти силу тока в цепи коллектора.

879. При какой наименьшей скорости электрон может вылететь из серебра?

Дано:

Металл - серебро (Ag)

Для решения задачи потребуются справочные данные:

Работа выхода электрона из серебра $A_{вых} = 4.3$ эВ

Масса электрона $m_e \approx 9.11 \cdot 10^{-31}$ кг

Элементарный заряд $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл

Переведем работу выхода в систему СИ (в Джоули):
$A_{вых} = 4.3 \text{ эВ} = 4.3 \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 6.88 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$

Найти:

$v_{min}$ — наименьшая скорость, с которой электрон может вылететь из серебра.

Решение:

Чтобы электрон вылетел из металла, он должен совершить работу выхода $A_{вых}$. Работа выхода — это минимальная энергия, которую необходимо сообщить электрону, чтобы он покинул поверхность металла.

Наименьшая скорость электрона $v_{min}$ соответствует случаю, когда вся его кинетическая энергия $E_k$ расходуется на совершение работы выхода. В этом случае, вылетев из металла, электрон будет иметь нулевую кинетическую энергию.

Согласно закону сохранения энергии, начальная кинетическая энергия электрона должна быть равна работе выхода:

$E_k = A_{вых}$

Кинетическая энергия электрона, движущегося со скоростью $v_{min}$, определяется классической формулой (так как ожидаемые скорости значительно меньше скорости света):

$E_k = \frac{m_e v_{min}^2}{2}$

Приравнивая два выражения для энергии, получаем уравнение:

$\frac{m_e v_{min}^2}{2} = A_{вых}$

Теперь выразим из этого уравнения искомую скорость $v_{min}$:

$v_{min}^2 = \frac{2 A_{вых}}{m_e}$

$v_{min} = \sqrt{\frac{2 A_{вых}}{m_e}}$

Подставим числовые значения констант в систему СИ и выполним расчет:

$v_{min} = \sqrt{\frac{2 \cdot 6.88 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}}{9.11 \cdot 10^{-31} \text{ кг}}}$

$v_{min} = \sqrt{\frac{13.76 \cdot 10^{-19}}{9.11 \cdot 10^{-31}}} \text{ м/с} = \sqrt{1.51 \cdot 10^{12}} \text{ м/с}$

$v_{min} \approx 1.23 \cdot 10^6 \text{ м/с}$

Ответ: наименьшая скорость, с которой электрон может вылететь из серебра, составляет примерно $1.23 \cdot 10^6$ м/с.

880. Скорость электрона при выходе с поверхности катода, покрытого оксидом бария, уменьшилась в 2 раза. Найти скорость электрона до и после выхода из катода.

Дано:

Катод покрыт оксидом бария ($BaO$).
Отношение скоростей электрона до и после выхода: $v_1 / v_2 = 2$.
Работа выхода для оксида бария (справочное значение): $A_{вых} = 1.0$ эВ.
Масса электрона: $m_e = 9.11 \cdot 10^{-31}$ кг.
Элементарный заряд: $e = 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл.

$A_{вых} = 1.0 \text{ эВ} = 1.0 \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл} \cdot \text{В} = 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}$.

Найти:

$v_1$ — скорость электрона до выхода из катода;
$v_2$ — скорость электрона после выхода из катода.

Решение:

Для того чтобы электрон покинул поверхность катода, он должен совершить работу против сил электрического поля, удерживающего его в металле. Эта работа называется работой выхода ($A_{вых}$). Энергия для совершения этой работы берется из кинетической энергии электрона внутри катода.

Запишем закон сохранения энергии для электрона. Начальная кинетическая энергия электрона ($E_{k1}$) расходуется на совершение работы выхода ($A_{вых}$) и на сообщение электрону конечной кинетической энергии ($E_{k2}$) после выхода с поверхности.

$E_{k1} = A_{вых} + E_{k2}$

Кинетическая энергия выражается формулой $E_k = \frac{mv^2}{2}$. Подставим выражения для кинетических энергий в закон сохранения энергии:

$\frac{m_e v_1^2}{2} = A_{вых} + \frac{m_e v_2^2}{2}$

По условию задачи, скорость электрона уменьшилась в 2 раза, то есть $v_1 = 2v_2$. Подставим это соотношение в уравнение:

$\frac{m_e (2v_2)^2}{2} = A_{вых} + \frac{m_e v_2^2}{2}$

$\frac{m_e \cdot 4v_2^2}{2} = A_{вых} + \frac{m_e v_2^2}{2}$

$2m_e v_2^2 = A_{вых} + \frac{1}{2}m_e v_2^2$

Теперь выразим из этого уравнения скорость $v_2$:

$2m_e v_2^2 - \frac{1}{2}m_e v_2^2 = A_{вых}$

$\frac{3}{2}m_e v_2^2 = A_{вых}$

$v_2^2 = \frac{2A_{вых}}{3m_e}$

$v_2 = \sqrt{\frac{2A_{вых}}{3m_e}}$

Подставим числовые значения и произведем расчеты:

$v_2 = \sqrt{\frac{2 \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж}}{3 \cdot 9.11 \cdot 10^{-31} \text{ кг}}} = \sqrt{\frac{3.2 \cdot 10^{-19}}{27.33 \cdot 10^{-31}}} \approx \sqrt{0.117 \cdot 10^{12}} \approx 0.342 \cdot 10^6 \text{ м/с} = 3.42 \cdot 10^5 \text{ м/с}$.

Теперь найдем начальную скорость электрона $v_1$:

$v_1 = 2v_2 = 2 \cdot 3.42 \cdot 10^5 \text{ м/с} = 6.84 \cdot 10^5 \text{ м/с}$.

Ответ: скорость электрона до выхода из катода $v_1 \approx 6.84 \cdot 10^5$ м/с, скорость после выхода $v_2 \approx 3.42 \cdot 10^5$ м/с.

881¹. В вакуумном диоде электрон подходит к аноду со скоростью 8 Мм/с. Найти анодное напряжение.

Дано:

Скорость электрона у анода $v = 8 \text{ Мм/с} = 8 \cdot 10^6 \text{ м/с}$
Заряд электрона $e \approx 1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}$ (табличное значение)
Масса электрона $m_e \approx 9,1 \cdot 10^{-31} \text{ кг}$ (табличное значение)
Начальная скорость электрона $v_0 = 0 \text{ м/с}$ (предполагаем, что электрон начинает движение из состояния покоя от катода)

Найти:

Анодное напряжение $U$.

Решение:

В вакуумном диоде электрон ускоряется электрическим полем, созданным между катодом и анодом. Работа, которую совершает электрическое поле над электроном, полностью переходит в его кинетическую энергию (согласно теореме о кинетической энергии).

$A = \Delta E_k$

Работа $A$ электрического поля при перемещении заряда $e$ в электрическом поле с разностью потенциалов $U$ (анодное напряжение) вычисляется по формуле:

$A = eU$

Изменение кинетической энергии $\Delta E_k$ электрона равно разности его конечной и начальной кинетических энергий:

$\Delta E_k = E_{k} - E_{k0} = \frac{m_e v^2}{2} - \frac{m_e v_0^2}{2}$

Так как электрон начинает движение от катода из состояния покоя, его начальная скорость $v_0 = 0$. Следовательно, начальная кинетическая энергия $E_{k0} = 0$. Тогда изменение кинетической энергии равно:

$\Delta E_k = \frac{m_e v^2}{2}$

Приравниваем выражения для работы и изменения кинетической энергии:

$eU = \frac{m_e v^2}{2}$

Из этого соотношения выразим искомое анодное напряжение $U$:

$U = \frac{m_e v^2}{2e}$

Подставим числовые значения физических величин в систему СИ и произведем вычисления:

$U = \frac{(9,1 \cdot 10^{-31} \text{ кг}) \cdot (8 \cdot 10^6 \text{ м/с})^2}{2 \cdot (1,6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл})}$

$U = \frac{9,1 \cdot 10^{-31} \cdot 64 \cdot 10^{12}}{3,2 \cdot 10^{-19}} \text{ В}$

$U = \frac{9,1 \cdot 64}{3,2} \cdot 10^{-31+12+19} \text{ В}$

$U = (9,1 \cdot 20) \cdot 10^0 \text{ В} = 182 \text{ В}$

Ответ: анодное напряжение равно $182 \text{ В}$.

882. В телевизионном кинескопе ускоряющее анодное напряжение равно 16 кВ, а расстояние от анода до экрана составляет 30 см. За какое время электроны проходят это расстояние?

Дано:

Найти:

Время пролета электрона, $t$ - ?

Решение:

Электрон, ускоряемый электрическим полем, приобретает кинетическую энергию. По теореме о кинетической энергии, работа $A$ электрического поля по перемещению электрона равна изменению его кинетической энергии. Будем считать, что начальная скорость электрона равна нулю.

Работа электрического поля $A$ определяется по формуле:

$A = eU$

Кинетическая энергия $E_k$, которую приобретает электрон:

$E_k = \frac{m_e v^2}{2}$

Приравниваем работу и кинетическую энергию:

$eU = \frac{m_e v^2}{2}$

Отсюда можем выразить скорость $v$, которую электрон приобретает после прохождения ускоряющей разности потенциалов:

$v^2 = \frac{2eU}{m_e}$

$v = \sqrt{\frac{2eU}{m_e}}$

После ускорения электрон движется от анода до экрана с постоянной скоростью $v$ (пренебрегая другими силами, например, силой тяжести). Расстояние $d$ он проходит за время $t$. Для равномерного движения справедливо:

$t = \frac{d}{v}$

Подставим выражение для скорости в формулу для времени:

$t = \frac{d}{\sqrt{\frac{2eU}{m_e}}}$

Подставим числовые значения и произведем расчеты. Сначала найдем скорость:

$v = \sqrt{\frac{2 \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл} \cdot 16 \cdot 10^3 \text{ В}}{9.1 \cdot 10^{-31} \text{ кг}}} = \sqrt{\frac{51.2 \cdot 10^{-16}}{9.1 \cdot 10^{-31}}} \approx \sqrt{5.63 \cdot 10^{15}} \text{ м/с}$

$v \approx \sqrt{56.3 \cdot 10^{14}} \text{ м/с} \approx 7.5 \cdot 10^7 \text{ м/с}$

Теперь найдем время:

$t = \frac{0.3 \text{ м}}{7.5 \cdot 10^7 \text{ м/с}} = \frac{3 \cdot 10^{-1}}{7.5 \cdot 10^7} \text{ с} = 0.4 \cdot 10^{-8} \text{ с} = 4 \cdot 10^{-9} \text{ с}$

Ответ: время, за которое электроны проходят это расстояние, равно $4 \cdot 10^{-9} \text{ с}$ или $4 \text{ нс}$.

883. Расстояние между катодом и анодом вакуумного диода равно 1 см. Сколько времени движется электрон от катода к аноду при анодном напряжении 440 В? Движение считать равноускоренным.

Дано:

Расстояние между катодом и анодом, $d = 1$ см
Анодное напряжение, $U = 440$ В
Заряд электрона, $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19}$ Кл
Масса электрона, $m \approx 9.1 \cdot 10^{-31}$ кг
Начальная скорость электрона, $v_0 = 0$ м/с

Перевод в систему СИ:
$d = 1 \text{ см} = 0.01 \text{ м}$

Найти:

Время движения электрона, $t$

Решение:

Электрон, вылетевший из катода, движется в электрическом поле, созданном напряжением $U$ между анодом и катодом. Будем считать поле однородным. Напряженность этого поля равна: $E = \frac{U}{d}$

На электрон в этом поле действует электрическая сила $F$, равная: $F = eE = \frac{eU}{d}$

Согласно второму закону Ньютона, эта сила сообщает электрону ускорение $a$: $F = ma$

Приравняв выражения для силы, найдем ускорение электрона: $ma = \frac{eU}{d} \implies a = \frac{eU}{md}$

Поскольку движение электрона равноускоренное и его начальная скорость равна нулю ($v_0 = 0$), расстояние, которое он проходит за время $t$, описывается формулой: $d = v_0 t + \frac{at^2}{2} = \frac{at^2}{2}$

Выразим из этой формулы время $t$: $t^2 = \frac{2d}{a}$

Подставим в это выражение формулу для ускорения $a$: $t^2 = \frac{2d}{\frac{eU}{md}} = \frac{2d \cdot md}{eU} = \frac{2md^2}{eU}$

Отсюда находим время $t$: $t = \sqrt{\frac{2md^2}{eU}} = d\sqrt{\frac{2m}{eU}}$

Подставим числовые значения в систему СИ: $t = 0.01 \cdot \sqrt{\frac{2 \cdot 9.1 \cdot 10^{-31}}{1.6 \cdot 10^{-19} \cdot 440}} \approx 0.01 \cdot \sqrt{\frac{18.2 \cdot 10^{-31}}{704 \cdot 10^{-19}}}$

$t \approx 0.01 \cdot \sqrt{0.02585 \cdot 10^{-12}} \approx 0.01 \cdot \sqrt{2.585 \cdot 10^{-14}} \approx 0.01 \cdot 1.608 \cdot 10^{-7} \approx 1.608 \cdot 10^{-9}$ с

Округлим результат. Время движения электрона примерно равно 1.6 наносекунды.

Ответ: $t \approx 1.6 \cdot 10^{-9}$ с.

884. В электронно-лучевой трубке поток электронов с ки нетической энергией $W_к = 8$ кэВ движется между пластинами плоского конденсатора длиной $x' = 4$ см. Расстояние между пластинами $d = 2$ см. Какое напряжение надо подать на пластины конденсатора, чтобы смещение электронного пучка на выходе из конденсатора оказалось равным $y = 0,8$ см?

Дано:

Кинетическая энергия электронов, $W_к = 8 \text{ кэВ}$

Длина пластин конденсатора, $l = 4 \text{ см}$

Расстояние между пластинами, $d = 2 \text{ см}$

Смещение электронного пучка, $y = 0,8 \text{ см}$

Заряд электрона, $e \approx 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл}$

Масса электрона, $m_e \approx 9.11 \cdot 10^{-31} \text{ кг}$

Перевод в систему СИ:

$W_к = 8 \text{ кэВ} = 8 \cdot 10^3 \text{ эВ} = 8 \cdot 10^3 \cdot 1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Дж} = 1.28 \cdot 10^{-15} \text{ Дж}$

$l = 4 \text{ см} = 0.04 \text{ м}$

$d = 2 \text{ см} = 0.02 \text{ м}$

$y = 0.8 \text{ см} = 0.008 \text{ м}$

Найти:

Напряжение на пластинах конденсатора, $U - ?$

Решение:

Движение электрона в пространстве между пластинами конденсатора можно разложить на два независимых движения: равномерное движение вдоль пластин (по оси OX) и равноускоренное движение перпендикулярно пластинам (по оси OY).

1. Движение вдоль оси OX.

Начальная скорость электрона $v_x$ направлена вдоль пластин. Электрическое поле конденсатора перпендикулярно этой скорости и не влияет на нее. Движение вдоль оси OX является равномерным. Кинетическая энергия электрона связана с его начальной скоростью формулой:

$W_к = \frac{m_e v_x^2}{2}$

Время, за которое электрон пролетает расстояние, равное длине пластин $l$, равно:

$t = \frac{l}{v_x}$

2. Движение вдоль оси OY.

На электрон в вертикальном направлении действует постоянная электрическая сила $F_y = eE$, где $E$ – напряженность электрического поля между пластинами. Эта сила сообщает электрону ускорение:

$a_y = \frac{F_y}{m_e} = \frac{eE}{m_e}$

Напряженность однородного поля в плоском конденсаторе связана с напряжением $U$ и расстоянием между пластинами $d$ соотношением $E = \frac{U}{d}$. Тогда ускорение равно:

$a_y = \frac{eU}{m_e d}$

Поскольку начальная скорость в вертикальном направлении равна нулю ($v_{0y}=0$), вертикальное смещение $y$ за время $t$ описывается уравнением:

$y = \frac{a_y t^2}{2}$

3. Вывод расчетной формулы.

Подставим выражения для $a_y$ и $t$ в формулу для смещения $y$:

$y = \frac{1}{2} \left(\frac{eU}{m_e d}\right) \left(\frac{l}{v_x}\right)^2 = \frac{e U l^2}{2 m_e d v_x^2}$

Из формулы для кинетической энергии выразим $m_e v_x^2 = 2W_к$ и подставим в полученное выражение:

$y = \frac{e U l^2}{2 d (2 W_к)} = \frac{e U l^2}{4 d W_к}$

Из этой формулы выразим искомое напряжение $U$:

$U = \frac{4 y d W_к}{e l^2}$

4. Вычисления.

Подставим числовые значения в систему СИ в полученную формулу:

$U = \frac{4 \cdot 0.008 \text{ м} \cdot 0.02 \text{ м} \cdot 1.28 \cdot 10^{-15} \text{ Дж}}{1.6 \cdot 10^{-19} \text{ Кл} \cdot (0.04 \text{ м})^2}$

$U = \frac{4 \cdot 0.008 \cdot 0.02 \cdot 1.28 \cdot 10^{-15}}{1.6 \cdot 10^{-19} \cdot 0.0016} = \frac{8.192 \cdot 10^{-19}}{2.56 \cdot 10^{-22}} \text{ В} = 3.2 \cdot 10^3 \text{ В} = 3200 \text{ В}$

Альтернативный способ вычисления: можно заметить, что $W_к(\text{Дж}) = W_к(\text{эВ}) \cdot e$. Подставив это в формулу для $U$, получим:

$U = \frac{4 y d W_к(\text{эВ}) \cdot e}{e l^2} = \frac{4 y d W_к(\text{эВ})}{l^2}$

При этом $U$ получится в Вольтах, если $W_к(\text{эВ})$ подставить как числовое значение энергии в электрон-вольтах.

$U = \frac{4 \cdot 0.008 \text{ м} \cdot 0.02 \text{ м} \cdot 8000 \text{ эВ}}{(0.04 \text{ м})^2} = \frac{5.12}{0.0016} \text{ В} = 3200 \text{ В}$

Ответ: напряжение, которое надо подать на пластины конденсатора, равно $3200 \text{ В}$ или $3.2 \text{ кВ}$.