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 40 Tanımdan elde edilen ; 0 8.854 10 12 C 2 /( N m 2 ) e 1.602176462(63) 1019 C 1 nC 10-9 C Bir protonun yükü Elektriksel kuvvetler ve Kütle çekim kuvvetleri q2 Elektriksel kuvvet Fe 40 r 2 1 2 m Kütle çekim kuvveti Fg G r2 q 2e 3.2 1019 C m 6.64 1027 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 40G m 6.67 10 11 N m 2 / kg 2 (6.64 1027 kg) 2 3.11035 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 40 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 40 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