Elektrostatik Kapsamlı Konu Anlatımı

Elektrostatik Kapsamlı Konu Anlatımı yazımızda 9. Sınıf TYT sınavı konularından Elektrostatik konusunu detaylı ve kapsamlı bir şekilde ele alacağız. Elektrostatik Kapsamlı Konu Anlatımı yazımızda, elektrik yükleri, elektriklenme çeşitleri, elektriksel kuvvet, elektriksel alan ve elektroskop konularını ayrıntılarıyla işliyor.

Elektrostatik Kapsamlı Konu Anlatımı yazımızı okumadan önce Fizik Bilimine Giriş ( Fiziğin Doğası ) Konu Anlatımı yazımızı okumanızı tavsiye ederiz. Sitemizdeki tüm Fizik konu anlatımı yazıları ve sınav örnekleri için Fizik sayfamızı ziyaret edebilirsiniz. Sitemizde Fizik dersi dışında Biyoloji, Matematik, Coğrafya, Türk Dili ve Edebiyatı ve Tarih derslerinin konu anlatımı yazıları ve sınav örnekleri bulunmaktadır.

Elektrostatik Kapsamlı Konu Anlatımı

Elektrostatik

Şimşek çakması, yıldırım düşmesi, yünlü bir kumaşa ya da saçımıza sürtülen plastik tarak veya ebonit çubuğun kağıt parçalarını çekmesi; kazağımızı çıkartırken, çıtırtılarla beraber kıvılcımların görülmesi vb. olaylar, durgun elektriğin günlük hayatımızdaki etkilerinden bazılarıdır. Bütün bunlar elektrik yükleri ile doğrudan ilgilidir.

Atomda proton ve nötrondan oluşan bir çekirdek ve çekirdeğin çevresinde yörüngelerde hareket eden elektronlar bulunur. Atomun içerisinde bulunan proton, nötron ve elektronlar farklı elektrik yükleri taşır. 

Nötr Cisim: Negatif ve pozitif elektrik yükleri sayıları eşit olan cisimlere denir.

Pozitif Yüklü Cisim: Üzerindeki pozitif elektrik yükleri sayısı, negatif elektrik yükleri sayısından fazla olan cisimlerdir.

Negatif Yüklü Cisim: Üzerindeki negatif elektrik yükleri sayısı, pozitif elektrik yükleri sayısından fazla olan cisimlerdir.

İletken Madde: Bu maddeler elektrik akımını iletebilirler. Atomların dış yörüngesindeki elektronlar atoma zayıf olarak bağlıdır.

Yalıtkan (Dielektrik) Maddeler: Yalıtkan (dielektrik), bir elektrik akımı taşıyabilecek serbest elektronları olmayan, bir elektrik alanıyla kutuplanma özelliği taşıyan, elektrik iletkenliği sıfır veya çok zayıf olan cisim veya maddedir.

Aynı yükler birbirini iter zıt yükler birbirini çeker. Bunu bilmeyen yoktur sanırım.

Elemanter Yük:

Tabiatta rastlanan en küçük elektrik yükünün “elektron yükü” olduğu görülmüş ve “elemanter yük (e.y)” olarak adlandırılmıştır. (1e.y=1,6⋅10–19Coulomb)(1e.y=1,6⋅10–19Coulomb)
Elektron sayısı proton sayısına eşit olan atomlara nötr atom denir. Elektron sayısı proton sayısına eşit olmayan atomlara iyon (yüklenmiş atom) denir. Elektron sayısı fazla olana negatif iyon, az olana ise pozitif iyon denir.

Cisimlerin Elektriklenmesi

Bir cismin yüklenmesi, onun atomlarından elektron sökülmesi ya da atomlarına elektron eklenmesi demektir. Cisimler genel olarak; sürtünme, dokunma ve etki (tesir ya da indüksiyon) olmak üzere üç yöntemle elektrik yükü kazanabilirler.

Sürtünme ile Elektriklenme

Saçımızı tararken, yün kazağımızı çıkarırken çıtırtılar duyulur. Otomobilden inerken kapı kolu ile el arasında elektrik akışı olur. Bu ve benzeri örneklerdeki olayların nedeni elektriklenmedir.

Sürtünme ile elektriklenmede birbirine sürtünen cisimlerden biri diğerine elektron verir ve kendisi pozitif (+) yükle yüklenir. Elektron alan cisim üzerinde (–) yük fazlalığı oluşacağı için negatif (–) yükle yüklenir. Alınan yük verilen yüke eşit olduğu için yük miktarı eşittir.

Cam çubuk ipek kumaşa sürtülürse, camdan ipeğe elektron geçişi olur. Cam çubuk (+), ipek kumaş ise (–) yükle yüklenir.

Plastik çubuk yünlü kumaşa sürtülürse, çubuk yünlü kumaştan elektron alır ve (–) yükle yüklenir. Yünlü kumaş elektron verdiği için (+) yükle yüklenir. Alınan ve verilen yük miktarları eşittir.

Unutma birbirine sürtünen iki cismin yük miktarları birbirine eşittir ve yük işaretleri birbirinin zıttıdır.

Dokunma İle Elektriklenme

Yüklü bir iletken cisim, yüklü veya yüksüz (nötr) bir iletken cisme dokundurulduğunda toplam (net) yüklerini, dış yüzeylerinin büyüklüğüyle orantılı olarak paylaşırlar. Küreler ise net yükü, yarıçaplarıyla doğru orantılı olarak paylaşırlar. 

Yük miktarı bulunurken toplam yükü hesaplayıp toplam yarıçapa böleriz ve böylece yarıçap başına düşen yük miktarı bulunmuş olur. Daha sonra istenen cismin yarıçapı ile bulduğumuz sonucu çarpar isek bize o cismin yük miktarını vermiş olacaktır.

Dokunma işleminden sonra cisimlerin yük işaretleri birbirin aynısı olacaktır eğer farklı işaret bulduysak yanlış yapmışız demektir. Yük miktarları ise cismin boyutuna bağlıdır.

Etki İle Elektriklenme

İki cisim birbirine yaklaştırıldığında iki cismin yükleri arasında bir etkileşim meydana gelir. Aynı yükler birbirini iterken zıt yükler birbirini çeker kuralı gereğince cisimlerin üzerine yaklaştırılan cismin işaretine göre diğer cisim şekil alacaktır. Örnek olarak nötr bir cisme pozitif yüklü bir cisim yaklaştıralım. Pozitif cisim negatif yükleri çekeceği için nötr cismin pozitif cisme bakan kısmında negatif yükler diğer kısmında ise pozitif yükler toplanacaktır.

Etki ile elektriklenmede cisimlerin yük miktarları değişmez sadece cismin içerisindeki dağılımları değişir. Cisimlerin birbirine bakan kısımlarının yük işretleri zıttır.

Topraklama

Topraklama işlemi cismi nötrleme anlamına gelir. Eğer bir cisim topraklanmış ise o cisim nötr olmuştur. Fakat burada dikkat edilmesi gereken bir husus var. Cisim topraklanırken bir etki halinde mi değil mi sorusu yanıtlanmalıdır. Eğer cisim bir etki halinde ise nötr olmayabilir. Yani cisme yüklü bir cisim yaklaştırılmış ve cismin içinde ki yükler bu cisim sayesinde tutuluyor olabilir. Buda cismin nötr olmasını engeller.

Elektroskop

Bir cismin elektrikle yüklü olup olmadığını, yüklü ise yükünün cinsini anlamaya yarayan alettir. İyi iletken metal bir çubuğun bir ucunda metal topuz veya levha, diğer ucunda ise hafif ve kolay hareket edebilen altın veya alüminyum yapraklar bulunur. Bu sistem, yaprakların hareketini görebilmek ve havanın etkisine engellemek için bir cam kap (muhafaza) içerisine yerleştirilir. Elektroskop yüksüz iken yapraklar kapalıdır. Yüklendiğinde ise, aynı cins yükler birbirini iteceğinden yapraklar açılır. Nötr bir elektroskop yüklü bir cisme yaklaştırıldığında yapraklar açılır.

Bir cisim yüklü bir elektroskop ile yaklaştırıldığında açık yapraklar daha da açılıyorsa cisim elektroskop ile aynı yüklü, kapanıyorsa zıt yüklüdür. Yüklü bir cisim, yüksüz bir elektroskop ile dokundurulursa yükler paylaşılır ve yapraklar açılır.

Cisim elektroskop a yaklaştırılıyor ise yükler arasındaki itme ve çekme durumuna bakarak yaprakların hareketini yorumlayalım. Örnek olarak + yüklü bir cisim + yüklü elektroskopa yaklaştırılır ise aynı işaretler birbirini iteceğinden elektroskopun yapraklarına yük inecek ve yapraklar açılmış olacak.

Cisim elektroskopa dokunduruluyor ise toplam yük miktarını bulup yüklerin paylaşımını yapmalıyız. İlk duruma göre elektroskopun yük miktarındaki değişim bize yaprakların hareketi için bilgi verecektir.

Yüklü bir cisim nötr bir elektroskopa şekildeki gibi yaklaştırılırsa;

yapraklardan (-) yükler topuza çıkar, (-) kaybeden yapraklar (+) topuz ise (-) yüklenir. Böylece yapraklar açılır.

Yüklü bir cisim nötr bir elektroskopa şekildeki gibi dokundurulursa;

cisim üzerindeki (+) yükler elektroskopla paylaşılır. Yapraklar açılır.

Dikkat yaklaşmada itme çekme durumu dokunmada ise yük paylaşımı oldu.

 Yüklü bir elektroskopa aynı yüklü bir cisim dokundurulursa üç durum meydana gelir;

1. Yapraklarda her hangi bir değişiklik olmayabilir. Cisimlerin potansiyelleri eşit ise.Ya da özdeş cisimler ise yük miktarları eşit ise diyebiliriz.

2. Yapraklar biraz açılabilir. Elektroskopun yük miktarı az ise. Cisimden elektroskopa yük geçişi olmuştur.

3. Yapraklar biraz kapanabilir. Elektroskopun yük miktarı fazla ise. Elektroskoptan cisme yük geçişi olmuştur.

Yüklü bir elektroskopa zıt yüklü bir cisim yaklaştırılırsa;

1. Yapraklar tamamen kapanabilir. Yapraklardaki yüklerin tamamını çekmiş olabilir.

2. Yapraklar biraz kapanabilir. Yapraklardaki yük miktarının bir kısmını çekmiş olabilir.

3. Yapraklar kapanıp açılabilir. Çok kuvvetli bir yük yaklaşmış olup yapraklardaki yükü çeker yetinmeyip nötr olduktan sonraki denge durumundaki yükleri de çekebilir.

Yüklü bir elektroskopa zıt yüklü bir cisim dokundurulursa;

1. Yapraklar tamamen kapanabilir. Eşit yük miktarına sahiptirler.

2. Yapraklar biraz kapanabilir. Dokunan cismin yük miktarı daha azdır.

3. Yapraklar kapanıp açılabilir. Dokunan cismin yük miktarı daha fazladır.

Özel Durumlar

 İçi boş iletken bir küre yüklendiğinde, yükler kürenin dış yüzeyinde toplanır. Çünkü yükler birbirini karşılıklı olarak mümkün olan en uzağa yani dış yüzeye doğru iterler. İç yüzey nötr dür.

 Yine nötr bir kürenin iç yüzeyine (–) yüklü cismi dokundurduğumuzda, kürenin yükünün tamamını büyük küreye aktarır ve kendisi nötr hale gelir. Eğer (–) yüklü küre, büyük kürenin dışına dokundurulsaydı, toplam yükü aralarında yarıçapları oranında paylaşırlar idi.

 (+) yüklü küresi nötr kürenin içine değmeyecek şekilde salındırıldığında, etki ile elektriklenme olur. Kürenin iç yüzeyine (–) yükler çekilir. Dış yüzeyinde ise (+) yük fazlalığı oluşur.

 Yüklü iletken cisimlerin sivri uçlarında daha fazla yük toplanır.

Faraday Kafesi

Kapalı bir yüzeye sahip olan iletken bir cisim elektrik alanı içerisine yerleştirildiğinde elektronlar iletkenin içerisindeki elektriksel alanı sıfırlanıncaya kadar hareket eder. Elektriksel alanın sıfırlanması ile birlikte hareket etmeleri ortadan kalkar. Faraday Kafesi bu ilkeye göre çalışır ve içindeki nesneleri dış elektriksel alanlara karşı korur. Fırtınalı havalarda otomobil gibi iletken bir kafesin içine girmek yıldırımlardan korunmamızı sağlar.

Coulomb Kuvveti

Aralarında d kadar uzaklık bulunan yüklü iki cisim birbirlerini, yüklerin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılı olacak şekilde birbirlerine kuvvet uygularlar.

Yükler aynı işaretli ise birbirlerini iterler, zıt işaretli ise birbirlerini çekerler. Bu itme ve çekme kuvveti yüklerin değerleri ne olursa olsun, eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür.

Yüklü cisimlerin birbirine uyguladıkları kuvvete Coulomb kuvveti denir. Coulomb kuvveti,

Bağıntısı ile hesaplanır.

Buda bir kuvvet olduğu için işlem yapılırken vektörel bir büyüklük olduğu unutulmamalıdır. Birden fazla kuvvet var ise vektörel bir toplam yapılmalıdır.

Elektrik Alan

Yükün elektriksel etkisini gösterebildiği alandır.

Birim yük başına düşen elektriksel kuvvettir.

E ile gösterilir.

Vektörel bir büyüklüktür.

Birimi N/C dur.

Şekilde +q ve -q yükünün +1 birim yükün olduğu noktadaki elektrik alanları gösterilmiştir.

Yükün kendisinden d uzakta oluşturduğu elektrik alanın matematiksel modeli

Elektrik Alan Kuvvet Çizgileri

Yükün etrafındaki elektrik alanın varlığı elektrik alan – kuvvet çizgileri ile gösterilir.

Çizgiler + yükten çıkar – yüke gelirler.

Çizgiler kesişmezler.

Elektrostatik Kapsamlı Konu Anlatımı yazımızda 9. Sınıf TYT sınavı konularından Elektrostatik konusunu detaylı ve kapsamlı bir şekilde ele aldık. Elektrostatik Kapsamlı Konu Anlatımı yazımızda, elektrik yükleri, elektriklenme çeşitleri, elektriksel kuvvet, elektriksel alan ve elektroskop konularını ayrıntılarıyla işlemiştir.

Elektrostatik Kapsamlı Konu Anlatımı yazımızı okuduktan sonra sitemizdeki tüm Fizik konu anlatımı yazıları ve sınav örneklerini bulabilmek için Fizik sayfamızı ziyaret edebilirsiniz. Sitemizde Fizik dersi dışında Biyoloji, Matematik, Coğrafya, Türk Dili ve Edebiyatı ve Tarih derslerinin konu anlatımı yazıları ve sınav örnekleri bulunmaktadır.