Fizik Elektirik Yükü ve Elektirik Alanı 2012 BAHAR YARIYILI F İ Z İ K 2 DERS İ Dr. Filiz ERTU Ğ RAL SA Ü Fen Edebiyat Fak ü ltesi Fizik B ö l ü m ü Ofis: 812 Tel.: (295) 6090İ ç erik Elektrik Y ü klerinin Ö zellikleri • Yal tkanlar ve İ letkenler • Coulomb Yasas • Elektrik Alan • S ü rekli Y ü k Da ğ l m n n Elektrik Alan • Elektrik Alan Ç izgileri • D ü zg ü n Bir Elektrik Alan nda Y ü kl ü Par ç ac klar n Hareketi •E deneme y ü k ü nce olu şturulmay p deneme y ü k ü ne d şar dan etkiyen bir aland r. F ’nin art bir deneme y ü k ü ne etkidi ğ ini varsayd ğ m zdan E , F do ğ rultusundad r. Buna g ö re, durgun bir deneme y ü k ü bir noktaya konuldu ğ unda elektrik kuvvet etkisinde kal rsa, o noktada bir elektrik alan vard r denir.Ö RNEK: D ü zg ü n y ü k da ğ l ml bir diskin Elektrik Alan . R yar ç apl bir diskin, d ü zg ü n olan y ü zeyce y ü k yo ğ unlu ğ u d r. Diskin ekseninde, merkezinden x uzakl ğ nda elektrik alan n hesaplay n z.SORULAR 1) Ş ekildeki gibi üç nokta y ü k bir e şkenar üç genin k öş elerinde bulunuyor. a) 7 ? C’luk y ü k ü zerindeki net elektrik kuvvetini hesaplay n z. b) 2 ? C’luk y ü k ü n konumunda, 7 ? C ve -4 ? C’luk y ü klerden ileri gelen elektrik alan n şiddetini hesaplay n z. 2) Ş ekildeki gibi d ö rt nokta y ü k a kenar uzunluklu bir karenin k öş elerinde bulunmaktad r. Art q y ü k ü ne etkiyen bile şke kuvveti bulunuz.3) Üç ö zde ş nokta y ü k (q=+2.7 ? C), 35 cm kenar uzunluklu bir e şkenar üç genin k öş elerine konuluyor. (a) Üç genin merkezinde bile şke elektrik alan n b ü y ü kl ü ğ ü ne kadard r? (b) Y ü kler d ü zleminde hangi noktada ( ? d ş nda) elektrik alan s f rd r? (c) P noktas nda, üç genin iki taban y ü k ü nden ileri gelen elektrik alan n n b ü y ü kl ü k ve do ğ rultusu nedir?4) Ş ekilde g ö sterildi ğ i gibi, sekiz +q y ü k ü s kenar uzunluklu bir k ü b ü n k öş elerine konuluyor. (a) A noktas ndaki y ü k ü di ğ er y ü klerin uygulad ğ bile şke kuvvetin x, y, z bile ş enlerini bulunuz. (b) Bu bile şke kuvvetin b ü y ü kl ü k ve do ğ rultusunu bulunuz. 5) Ş ekilde g ö sterildi ğ i gibi, 2 g’l k plastik k üçü k bir top 20 cm uzunlu ğ unda bir iple d ü zg ü n bir elektrik alan nda as l yor. Top, şekildeki gibi, ipin d üş eyle 15 o ’lik bir a ç yapmas durumunda dengede ise, topta ne kadar net y ü k vard r?6) Ş ekilde g ö sterildi ğ i gibi, 2 g k ü tleli iki k üçü k k ü re 10 cm uzunluklu ince ipliklerle as l yor. D ü zg ü n bir elektrik alan x do ğ rultusunda uygulan yor. K ü relerin y ü kleri -5x10 -8 C ve +5x10 -8 C ise, k ü releri ? =10 o a ç da dengede tutabilecek elektrik alan şiddetini bulunuz. 7) Ş ekildeki gibi, 1 g’l k bir mantar top ince bir iplikle d ü zg ü n bir elektrik alan n n bulundu ğ u b ö lgede as l yor. E = (3 i + 5 j ) x10 5 N/C oldu ğ unda top ? =37 o ‘de dengede kal yor. (a) toptaki y ü k ü ve (b) ipteki gerilmeyi bulunuz. 8) Ş ekilde g ö r ü ld ü ğ ü gibi, protonlar d ü zg ü n bir E = (-720 j ) N/C elektrik alan b ö lgesine v 0 =9,55x10 3 m/s ilk h z yla f rlat l yorlar. Protonlar n f rlat ld klar noktadan yatay olarak 1.27 mm uzakl ktaki bir hedefi vurmalar bekleniyor. (a) Vuru şun sa ğ lanaca ğ iki ? a ç s n , ve (b) her iki at ş i ç in vuru şa kadar ge ç en s ü reyi bulunuz. 9) Ş ekilde g ö sterildi ğ i gibi, uzunlu ğ u l, boyca y ü k yo ğ unlu ğ u ? olan ince bir ç ubuk x ekseni ü zerindedir. (a) Ç ubu ğ un orta dikmesi ü zerinde, ç ubuktan y uzakl ktaki P noktas nda elektrik alan n x bile şeni olmad ğ n ve E=2k ? sin ? o /y ile verildi ğ ini g ö steriniz. (b) (a)’daki sonucu kullanarak sonsuz uzunluklu bir ç ubu ğ un alan n n E=2k ? /y ile verildi ğ ini g ö steriniz.10) 2a uzunlu ğ unda ö zde ş ince ç ubuklar boylar na d ü zg ü n olarak da ğ lm ş + Q y ü klerine sahiptirler. Ç ubuklar x ekseni boyunca merkezleri b>2a olacak şekilde birbirinden ayr lm şlard r. Sa ğ daki ç ubu ğ a etkiyen kuvvetin ile verildi ğ ini g ö steriniz. ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? 2 2 2 2 2 a 4 b b ln a 4 kQ F11) 14 cm uzunlu ğ unda d ü zg ü n y ü kl ü yal tkan bir ç ubuk, Ş ekildeki gibi yar m daire şeklinde b ü k ü l ü yor. Ç ubu ğ un toplam y ü k ü -7.5 ? C ise yar m dairenin O merkezinde elektrik alan n b ü y ü kl ü k ve do ğ rultusunu bulunuz. 12) A şa ğ daki şekil aralar nda k üçü k bir uzakl k bulunan iki nokta y ü k ü n elektrik alan ç izgilerini g ö stermektedir. (a) q 1 /q 2 oran n bulunuz. (b) q 1 ve q 2 nin i şaretlerini bulunuz.