Yük ve Madde

Yük ve Madde
Elektrik yükü
 Plastik çubuk kürk parçasına sürtündüğünde,
çubuk “negatif” yüklenir.
 Cam çubuk ipek parçaya sürtündüğünde,
çubuk “pozitif” yüklenir.
 İki çeşit yük: Pozitif ve Negatif
 Aynı yükler birbirini iter – farklı yükler çeker
Atom Modelleri
Dünya neden yapılmıştır?
çekirdek
proton
Eski
görünüş
elektronlar equarks
Yarı modern görünüş
çekirdek
Modern
görünüş
Atomik Bileşenlerin Kütleleri ve Yükleri
Elektron (e): Yük: e= -1.6 x 10 -19 C;
Proton (p):
Yük: e= 1.6 x 10 -19 C ;
Nötron (n):
Yük =0;
kütle: me= 9.11 x 10 - 31 kg
kütle: mp= 1.67 x 10-27 kg
kütle mn=1.674 x 10-27 kg
Quark: Parçacıktır. Proton ve nötronla kuşatılmıştır,
 Serbest değildir.
 Proton (uud) yükü = 2/3e + 2/3e -1/3e = +e
 Nötron (udd) yükü = 2/3e -1/3e -1/3e = 0
 Yalıtılmış quark hiçbir zaman bulunmaz.
 Bir atomdaki elektron ve proton sayıları eşitse, atom elektriksel
olarak “nötr” olarak adlandırılır. Bu sayı “atom numarası (Z)” dır.
 Bir atomdaki proton ve nötron sayılarının toplamı ise “kütle
numarası (A)” dır.
235
92
U
Z = 92 = electron(proton) sayısı
A= 235 = proton + nötron sayısı
Yükün Kuantalanması ve Korunumu
 Elektrik yükü korunur.
 Elektrik yükü kuantumludur.
 e ile belirtilen elektrik yükü daima başlıca yük birimidir,
 1909 Robert Millikan e değerini ilk defa ölçmüştür.
 Değeri e = 1.602 x 10−19 C (coulombs).
 Yük için standart semboller Q ya da q.
 Daima Q = Ne dir. Buradaki N tamsayıdır.
 Yükler : proton, + e ; elektron, − e ; nötron, 0 ; quarks, ± 1/3 e or ± 2/3 e quark daima
bütün olarak gruba N×e kuralının uygulandığı gruplarda var olur.
İletkenler,Yalıtkanlar ve Yarıilrtkenler
İletkenler: Serbestçe hareket eden yüklere sahip maddelerdir. Metal
Yalıtkanlar: Kolayca iletilmeyen yüklere sahip maddelerdir. Odun
Yarıiletkenler: Elektrik özellikleri arada olan maddelerdir. Silikon
Yükleme yontemleri
 Dokunma ile Yüklenme
 Etki ile Yüklenme
 İndüksiyon ile İletkenteri (Yalitkanlari) Yüklenme
Dokunma ile Yüklenme
Etki ile Yüklenme
İndüksiyon ile Yüklenme
 Donor maddedeki oluşumun, hiçbir donor yükü
kaybı olmaksızın diğer maddede zıt işaretli yükler meydana
getirmesidir.
 İndüksiyonla yüklemede cisimlerin değmesine gerek yoktur. Bu, iki cismin
değmesini gerektiren sürtme ile elektrik yüklemesi yapılmasından farklıdır
İletkenteri İndüksiyon ile Yüklenme
Yalitkanlari İndüksiyon ile Yüklenme
 İletkenlerdeki indüksiyonla elektrik yüklemesinin benzeri, yalıtkanlarda da görülür.
 Nötr moleküllerin çoğunda, artı ve eksi yük merkezleri çakışırlar.
 Yüklü bir cismin etkisinde, yalıtkanın her molekülündeki bu yük merkezleri hafifçe kayarak
molekülün bir yanının diğerinden daha artı yüklenmesine yol açarlar.
Yalıtkanlardaki indüksiyonun bilinmesi ile saça sürtülen tarağın nötr kâğıt parçalarını neden
çektiği veya elbiseye sürtülen balonun nötr bir duvara niçin yapıştığı açıklanabilir.
Coulomb Kanunları
 Coulomb Kanunları

İki nokta yük arasındaki elektrik kuvvetin büyüklüğü yüklerin çarpımıyla doğru
orantılı ve aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.
F k
q1q2
r2
r
: iki yük arası uzaklık
q1,q2 : yükler
k
: orantı sabiti
İki yükün birbirleri üzerinde oluşturdukları kuvvetlerin doğrultusu her zaman
onları birleştiren doğru boyuncadır.
 Yükler aynı işarete sahipse, kuvvetler iticidir.
 Yükler zıt işarete sahipse, kuvvetler çekicidir.

q1
q2
q1
q2
q1
q2
+
+
-
-
+
-
F2 on 1
r
F1 on 2
F2 on 1
r
F1 on 2
F2 on 1
r
F1 on 2
Coulomb Kuvvetleri
 Coulomb Kuvvetleri ve Birimler
F k
q1q2
r2
r
: iki yük arasındaki uzaklık (m)
q1,q2 : yükler
(C)
k
: orantı sabiti
k  8.987551787 109 N  m 2 / C 2
SI birimi
 8.988 109 N  m 2 / C 2
 9.0  109 N  m 2 / C 2
c  2.99792458  108 m / s
k  (10 7 N  s 2 / C 2 )c 2

1
40
Tanımdan elde edilen
;  0  8.854 10 12 C 2 /( N  m 2 )
e  1.602176462(63) 1019 C
1 nC  10-9 C
Bir protonun yükü
Elektriksel kuvvetler ve Kütle çekim kuvvetleri
q2
Elektriksel kuvvet Fe 
40 r 2
1
2
m
Kütle çekim kuvveti Fg  G
r2
q  2e  3.2 1019 C
m  6.64 1027 kg
q
q
+
+
nötron
proton
r
0
+ +
0
a parçacığı
Fe
1 q2
9.0 109 N  m 2 / C2
(3.2 10 19 C)2


2
Fg 40G m
6.67 10 11 N  m 2 / kg 2 (6.64 1027 kg) 2
 3.11035
Kütle çekim kuvvetleri elektriksel kuvvetlere kıyasala çok küçüktür.!
Coulomb kanunları
Örnek: İki yük arasındaki kuvvetler
q1  25 nC, q2  75 nC
+
F2 on 1
F1 on 2 
1
r
-
r  3.0 cm
F1 on 2
q1q2
40 r 2
9
-9
(
25

10
C)(75

10
C)
 (9.0 109 N  m 2 / C 2 )
(0.030 m) 2
 0.019 N

F1 on 2
 F2 on 1

  F2 on 1
Coulomb kanunları
 Kuvvetlerin üst üste binmesi
Bir yük grubunun belirli bir yüke uyguladığı net kuvvet, tüm yüklerin uyguladığı kuvvetlerin
vektörel toplamına eşittir
Örnek: Doğru üzerindeki elektrik kuvvetlerin vektörel
toplamı
F23
q3
F13
+
q2
q1
+
-
2.0 cm
4.0 cm
x
Coulomb kanunları
Örnek: Düzlemdeki elektrik kuvvetlerin vektörel toplamı
q1=2.0 mC
+
0.50 m
0.30 m
0.40 m
Q=2.0 mC
a
+
0.30 m
+
1
q1Q
40 r1Q 2
0.50 m
q1=2.0 mC
a

( F1 on Q ) y

( F1 on Q ) x

F1 on Q
0.40m
 0.23 N
0.50m
0.30m
6
C)(2.0 10-6 C) ( F1 on Q ) y  ( F1 on Q ) sin a  (0.29 N)
 0.17 N
9
2
2 ( 4.0  10
 (9.0 10 N  m / C )
0.50m
2
(0.50 m)
 0.29 N
F1 on Q 
( F1 on Q ) x  ( F1 on Q ) cos a  (0.29 N)
Fx  0.23N  0.23N  0.46 N
Fy  0.17 N  0.17 N  0