Online Kolej
Kayıt Ol

11. Sınıf Fizik · Ünite 2

Elektriksel Kuvvet ve Coulomb Kanunu: Yüklerin Görünmez Dansı

Otomobillerin nasıl kusursuz boyandığından yola çıkarak, elektrik yüklü cisimlerin birbirine uyguladığı kuvveti ve Coulomb Kanunu'nu keşfediyoruz.

Kazanım FİZ.11.2.1 · 40 dk okuma

Günlük Hayattan Bir Dokunuş: Kusursuz Boyalar ve Net Fotokopiler

Yepyeni bir otomobilin pürüzsüz ve her noktası aynı kalınlıkta boyanmış yüzeyini hiç incelediniz mi? Ya da bir fotokopi makinesinin, saniyeler içinde bir sayfanın birebir kopyasını nasıl çıkardığını merak ettiniz mi? Bu iki farklı teknolojinin arkasında yatan sır aynıdır: Elektriksel kuvvet! Otomobil fabrikalarında boya damlacıkları ve otomobilin gövdesi zıt elektrik yükleriyle yüklenir. Zıt yüklerin birbirini çekmesi sayesinde boya, metal yüzeye mükemmel bir şekilde yapışır ve dağılır. İşte bugün, bu sihirli çekim ve itim gücünün kurallarını, yani Coulomb Kanunu'nu keşfedeceğiz.

Elektriksel Kuvvetin Büyüklüğü Nelere Bağlıdır?

Elektrik yüklü iki cismin birbirini ittiğini veya çektiğini daha önceki yıllardan biliyoruz. Peki ama bu kuvvetin şiddetini hangi faktörler belirler? Bilim insanı Charles-Augustin de Coulomb, yaptığı hassas deneylerle bu kuvvetin iki temel değişkene bağlı olduğunu kanıtlamıştır:

  • Yüklerin Büyüklüğü: Cisimlerin sahip olduğu elektrik yükü miktarı ne kadar fazlaysa, aralarındaki çekme veya itme kuvveti de o kadar büyük olur (Doğru orantı).
  • Aralarındaki Uzaklık: Yüklü cisimler birbirinden uzaklaştıkça aralarındaki elektriksel etkileşim hızla zayıflar. Hatta bu zayıflama uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

Coulomb Kanunu'nun Matematiksel Modeli

Keşfettiğimiz bu ilişkileri fizik dilinde, yani matematikle ifade edelim. Noktasal iki yük (q1 ve q2) arasındaki uzaklık d olduğunda, aralarındaki elektriksel kuvvet (F) şu şekilde hesaplanır:

F=k⋅∣q1∣⋅∣q2∣d2F = k \cdot \frac{|q_1| \cdot |q_2|}{d^2}

Bu formüldeki 'k' Coulomb sabitidir ve yüklerin bulunduğu ortamın yalıtkanlığına (dielektrik katsayısına) bağlıdır. Boşluk veya hava için k sabiti en büyük değerini alırken, araya cam veya su gibi farklı yalıtkan maddeler girdiğinde k küçülür ve dolayısıyla kuvvet azalır.

d+q1+q2F12F21

Özet

Elektriksel kuvvet; fotokopi makinelerinden otomobil boyamaya kadar hayatımızın birçok alanında işimizi kolaylaştırır. Coulomb Kanunu'na göre bu kuvvet, yüklerin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır. Artık çevrenizdeki elektrostatik olaylara bir fizikçi gözüyle bakabilirsiniz!

auto_awesome

Elektriksel Kuvvet ve Coulomb Kanunu: Yüklerin Görünmez Dansı: Alıştırma Soruları

  1. Soru 1

    1. Otomobil fabrikalarında boya damlacıklarının ve otomobil yüzeyinin zıt elektrik yükleriyle yüklenmesinin temel amacı nedir?

  2. Soru 2

    2. Elektrik yüklü iki noktasal cisim arasındaki mesafe iki katına çıkarılırsa, aralarındaki elektriksel kuvvetin büyüklüğü ilk duruma göre nasıl değişir?

  3. Soru 3

    3. Yatay ve sürtünmesiz bir zeminde bulunan q1 ve q2 yükleri birbirini elektriksel olarak itmektedir. q1 yükünün büyüklüğü, q2 yükünün büyüklüğünden 3 kat fazla olduğuna göre aşağıdakilerden hangisi kesinlikle doğrudur?

  4. Soru 4

    4. Aralarında d kadar mesafe bulunan +2q ve -4q yüklü iki noktasal cisim birbirlerine F büyüklüğünde elektriksel kuvvet uygulamaktadır. +2q yükü, +4q yapılırsa aralarındaki kuvvetin büyüklüğü kaç F olur? (Ortam değişmemektedir.)

  5. Soru 5

    5. İki noktasal yük arasındaki bölge boşlukken yüklerin birbirine uyguladığı kuvvet F'tir. Bu iki yükün arası, elektriksel geçirgenliği (dielektrik katsayısı) havanınkinden daha büyük olan saf su ile doldurulursa kuvvetin büyüklüğü nasıl etkilenir?

1 soru daha seni bekliyor

Ücretsiz kaydol; Elektriksel Kuvvet ve Coulomb Kanunu: Yüklerin Görünmez Dansı testini puanlı çöz, XP kazan ve takıldığın yeri yapay zeka öğretmenine sor.

Ücretsiz Kaydol