Examkin

Question

Difficulty: MediumD��zgün Elektrik Alan ve Paralel Levhalar

Düşey kesiti şekilde verilen yatay paralel iki iletken levhadan üsttekinin potansiyeli +60 V+60\text{ V}, alttakinin potansiyeli ise −20 V-20\text{ V} olarak ayarlanmıştır. Levhalar arasındaki uzaklık d=0.2 md = 0.2\text{ m}'dir. Levhalar arasındaki bölgeye bırakılan m=0.4 gm = 0.4\text{ g} kütleli ve q=−10 μCq = -10\ \mu\text{C} yüklü noktasal bir parçacık serbest bırakılıyor.

Yer çekimi ivmesinin g=10 m/s2g = 10\text{ m/s}^2 olduğu ortamda, sürtünmeler önemsiz oldu��una göre parçacığa etki eden net kuvvetin büyüklüğü kaç 10−3 N10^{-3}\text{ N}'dur?

  1. 0Answer
  2. B
    2
  3. C
    4
  4. D
    6
  5. E
    8

Answer

Net kuvvetin büyüklüğü sıfırdır.
Elektriksel kuvvetin yukarı yönlü büyüklüğü 4×10−3 N4 \times 10^{-3}\text{ N} ve yer çekimi kuvvetinin aşağı yönlü büyüklüğü 4×10−3 N4 \times 10^{-3}\text{ N}'dur. Bu iki kuvvet eşit büyüklükte ve zıt yönlü olduğu için net kuvvet sıfır değerini alır.

Step-by-Step Solution

1
Levhalar arasındaki potansiyel farkının hesaplanması
ΔV=Vust−Valt=60 V−(−20 V)=80 V\Delta V = V_{ust} - V_{alt} = 60\text{ V} - (-20\text{ V}) = 80\text{ V}
Düzgün elektrik alan şiddetini bulmak için levhaların potansiyelleri farkı belirlenir.
2
Elektrik alanın büyüklüğünün ve yönünün bulunması
E=ΔVd=80 V0.2 m=400 V/mE = \frac{\Delta V}{d} = \frac{80\text{ V}}{0.2\text{ m}} = 400\text{ V/m} (yukarıdan aşağıya doğru)
Elektrik alan artı yüklü (yüksek potansiyelli) levhadan eksi yüklü (alçak potansiyelli) levhaya doğrudur.
3
Elektriksel kuvvetin büyüklüğü ve yönünün hesaplanması
Fe=∣q∣⋅E=(10×10−6 C)×(400 V/m)=4×10−3 NF_e = |q| \cdot E = (10 \times 10^{-6}\text{ C}) \times (400\text{ V/m}) = 4 \times 10^{-3}\text{ N} (aşağıdan yukarıya do��ru)
Yükün işareti negatif olduğundan, elektriksel kuvvet elektrik alana zıt yönde etki eder.
4
Yer çekimi kuvvetinin hesaplanması
G=mg=(0.4×10−3 kg)×(10 m/s2)=4×10−3 NG = mg = (0.4 \times 10^{-3}\text{ kg}) \times (10\text{ m/s}^2) = 4 \times 10^{-3}\text{ N} (aşağıya doğru)
Kütle çekim kuvveti düşey doğrultuda aşağıya doğrudur.
5
Net kuvvetin bulunması
Fnet=Fe−G=4×10−3 N−4×10−3 N=0 NF_{net} = F_e - G = 4 \times 10^{-3}\text{ N} - 4 \times 10^{-3}\text{ N} = 0\text{ N}
Zıt yönlü ve eşit büyüklükteki iki kuvvetin bileşkesi sıfırdır.

Key Concept

Düzgün elektrik alanda yüklü parçacıklara etki eden elektriksel kuvvet ile yer çekimi kuvvetinin dengesi
Estimated Time:2m 0s
Rate this question

Topics

D��zgün Elektrik Alan ve Paralel Levhalar

More questions from this topic