Elektrik Alan

advertisement
Bölüm 1
Elektrik Yük
ve
Elektrik Alan
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Bölüm 1 Hedef Öğretiler
• Elektrik yükler ve bunların iletken ve yalıtkanlar
daki davranışları.
• Coulomb’s Yasası hesaplaması
• Test yük kavramı ve elektrik alan tanımı.
• Elektrik alanlar
• Noktasal yüklerin etrafında oluşan elektrik alan
çizgileri.
• Elektrik dipol
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Giriş
• Su kimya ve biyoloji biliminde
önemli bir yeri vardır. O
yalnızca susadığımızda
susuzluğumuzu gideren bir sıvı
değil aynı zamanda evrensel bir
çözücüdür.
• Tuz suda çözüldüğünde
elektrostatik yüklerin
etkileşimlerini iyonlar ve
dipoller olarak gözlemleriz.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik Yük
• Cam çubuk, plastik çubuk, ipek, ve kürk elektronların hareketini
göstermede kullanılabilir.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Fotokopi makinaları, çok akıllı bir cihazlardır.
• Fotokopi makinaları yükleri kullanırlar. Aşağıda
basit bir şema ile bu gösterilmiştir.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Atom nasıl bir yapıda? Neden elektronlar kolay ayrılabilir?
• Atomu bir futbol
stadyumu olarak
düşünecek olursak;
elektronlar -1 yüklü
bezelye taneleri gibi
tribünde yerleşmiş halde,
proton lar ise +1 yüklü
karpuz büyüklüğünde
sahada nötronlarla
birlikte düşünebiliriz.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Lityum çekirdeği katyon, anyon ve nötr durumları
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Yükler hareket eder — Dokunma ile elektriklenme
•
Elektriksel iletken, elektriği ileten
maddelere verilen ad. Atomların dış
yörüngesindeki elektronlar atoma
zayıf olarak bağlıdır. Isı, ışık ve
elektriksel etki altında kolaylıkla
atomdan ayrılırlar. Gümüş, bakır ve
altın iyi iletkenlerdir.
•
Yalıtkan (dielektrik),
bir elektrik akımı taşıyabilecek
serbest elektronları olmayan, bir
elektrik alanıyla kutuplanma özelliği
taşıyan, elektrik iletkenliği sıfır veya
çok zayıf olan cisim veya
madde. Özdirençleri çok yüksek
olduğundan, elektrik akımlarını ancak
güçlükle geçirebilen maddeler için
kullanılır.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektronlar serbest hareket ederler
• Yüklü bir cisim yüksüz bir iletkene yaklaştırıldığında cisim
kendisine zıt olan yükleri çekeceğinden, iletkenin bir ucuna
doğru pozitiflik diğer ucuna doğru negatiflik hakim olacaktır.
Yüklü cisim uzaklaştırıldığında iletken eski haline döner.
Eğer iletkene toprağa değen bir tel bağlanırsa yüklü cisim
yaklaştırıldığında iletkenin yüklü cisme yakın ucu cismin
yüküne zıt yüklenir.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Static electricity about an insulator can shift
•
İlk çağlardan beri bilinen usuldür. Kimi cisim birbirine sürtülürse
elektriklendikleri gözükür. Di elektrikler veya yalıtkanlar (cam,
reçine,ebonit, kükürt, yün, ipek vb.) sürtme ile hafif cisimleri çekme
özelliği kazanırlar. Bu durumda bu cisimler için bir elektrik yükü
kazandılar veya elektriklendiler denir. Burada elde edilen statik ‘durgun’
elektriktir. Bu elektrik yükü sürtünme noktalarında toplanırlar.
Sürtünmeden önce ebonit yada kürk atomlarında elektrik bakımından
denge vardır. Sürtünmeyle doğan kuvvet kürk atomundan elektron
koparır. Bu atomlar ebonit üzerinde toplanır. Böylece kürk (+), ebonit ise
(-) yükle yüklenmiş olur. Cam ile ipeğin sürtülmesinde ise cam (+) , ipek
(-) elektrikle yüklenir.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Charges will “seek” motion to ground
•
Otomobil ve beyaz eşyaların boyanırken kimi zaman elektriklenme
olayından faydalanılır. Otomobil ya da beyaz eşyanın boyanacak olan
yüzeyi pozitif yük ile yüklenir. Boya damlacıklarına negatif yük verilerek
şekildeki gibi püskürtülür. Zıt yükle yüklenmiş boya tanecikleri otomobil ya
da beyaz eşyanın yüzeyine yapışır. Burada boya damlacıkları aynı yükle
yüklü olduklarından püskürtme sırasında birbirini iter ve boyanacak yüzeye
daha düzenli yayılır.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Charles Coulomb “Elektrostatik Kuvvet” “Coulomb Kuvveti”
• Coulomb Kanunu ile elektrostatik çekme ve itme kuvveti
hesaplanabilir.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrostatik Kuvvet” “Coulomb Kuvveti
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrostatik Kuvvet” “Coulomb Kuvveti
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrostatik Kuvvet” “Coulomb Kuvveti
İki özdeş yüklü küçük kürelerin her birinin kütlesi 3 x 10-2 kg olup
şekilde görüldüğü gibi dengededir. Aralarındaki mesafe 0.15 metre
olduğuna göre her bir kürenin yük miktarını bulunuz.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik Alan
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik Alan
P noktasındaki elektrik alan vektörünü ve büyüklüğünü hesaplayınız.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik Alan
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik Alan
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik Alan Çizgileri
+
−
+
Dipole
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
ELEKTRİK ALAN ÇİZGİLERİ POZİTİF
YÜKTE NASIL OLUR?
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
ELEKTRİK ALAN ÇİZGİLERİ NEGATİF YÜKTE
NASIL OLUR?
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
YÜKLER +2 C and -2 C.
İKİ NOKTA YÜK
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik alan çizgilerinin özellikleri
Uzayın her hangi bir noktasında Elektrik alan, elektrik alan
çizgisine teğettir.
Elektrik alan şiddeti elektrik alan çizgilerinin yoğunluğu ile
doğru orantılıdır.
Alan çizgileri pozitif yükten başlayıp negatif yükte son bulur.
Hiçbir elektrik alan çizgisi birbirlerini uzayın herhangi bir
noktasında kesmezler.
Pozitif yükten çıkan ve negatif yüke giren elektrik alan
çizgilerinin sayısı yüklerin büyüklükleri ile ilgilidir.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik alan çizgileri
Burada dikkat edilecek olursa, 2q yükünden çıkan
alan çizgileri q yükünden iki kat daha fazladır.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Soru 1
1. Yeşil elipsoidin
içerisindeki net yük
nedir?
a) Pozitif
b) Sıfır
c) Negatif
İpucu: Giren ve çıkan
elektrik alan
çizgilerine dikkat.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Soru 2
2. Yeşil elipsoidin
içerisindeki net
yük nedir?
a) Pozitif
b) Sıfır
c) Negatif
ipucu: Giren ve çıkan
elektrik alan
çizgilerine dikkat.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Soru 3
3. Yeşil elipsoidin
içerisindeki net
yük nedir?
a) Pozitif
b) Sıfır
c) Negatif
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
ÖDEV
Elektrik alan çizgileri
şekilde görüldüğü
gibidir. Merkezdeki q2
= -10.0 µC ise
(a) q1 ve q3 yüklerinin
işareti nedir?
(b) q1 ve q3 yüklerinin
büyüklüğü nedir?
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik Alan
Elektron homojen elektrik alana şekilde görüldüğü gibi girmektedir.
Elektronun ivmesini bulunuz.
Elektronun plakayı terk etme zamanını bulunuz.
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Yüklü bir halkanın oluşturduğu elektrik alan
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Dairesel diskte Elektrik Alan
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik dipol
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Elektrik Alan ------ Elektrik Dipol
Copyright © 2008 Pearson Education Inc., publishing as Pearson Addison-Wesley
Download