Elektroskop ve Uygulamaları

2 questions

Question 1Question

Pozitif (++) elektrik yüküyle yüklü XX elektroskobu ile negatif (-) elektrik yüküyle yüklü YY elektroskobunun iletken topuzları, ��zerinde açık olan SS anahtarı bulunan iletken bir tel ile şekildeki gibi birbirine bağlanmıştır. Bu durumda elektroskopların yaprakları arasındaki açılar sırasıyla θX\theta_X ve θY\theta_Y olarak ölçülmektedir.

SS anahtarı kapatıldığında;
- XX elektroskobunun yapraklarının önce tamamen kapanıp ardından tekrar açıldığı,
- YY elektroskobunun yapraklarının ise biraz kapandığı

gözlendiğine göre;

I. Başlangıçta YY elektroskobunun yük miktarı, XX elektroskobunun yük miktarından büyüktür.
II. Anahtar kapatıldığında, XX elektroskobundan YY elektroskobuna doğru pozitif yük geçişi gerçekleşmiştir.
III. Son durumda her iki elektroskobun yaprakları da negatif (-) elektrik yüküyle yüklüdür.

yargılarından hangileri doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: I ve III

Answer

I ve III öncüllerini içeren seçenek doğrudur. Başlangıçta YY elektroskobunun yük miktarı XX'inkinden büyüktür ve son durumda her iki elektroskop da negatif elektrik yüküyle yüklüdür.
İlk durumda pozitif yüklü olan XX elektroskobunun yapraklarının önce tamamen kapanıp sonra tekrar açılması, bu elektroskobun önce nötrlenip ardından negatif yükle yüklendiğini gösterir. Negatif yüklü YY elektroskobunun yapraklarının ise biraz kapanması, yük miktarının azaldığını ancak işaretinin değişmediğini gösterir. Bu durum, sistemin toplam yükünün negatif olduğunu kanıtlar. Toplam yükün negatif olması için başlangıçta negatif yüklü olan YY'nin yük miktarının pozitif yüklü XX'inkinden fazla olması gerekir (qY>qX|q_Y| > |q_X|). İletkenlerde yalnızca elektronlar (negatif yükler) hareket edebileceğinden, YY elektroskobundan XX elektroskobuna elektron geçişi gerçekleşmiştir; pozitif yükler hareket etmemiştir. Son durumda her iki elektroskop da negatif yükle yüklü olduğundan yaprakları da bu yükle açık kalır. Dolayısıyla I ve III numaralı yargılar doğrudur.

Step-by-Step Solution

1
Yaprak hareketlerinden elektroskopların son yük işaretlerini belirlemek.
XX elektroskobunun yapraklarının önce tamamen kapanıp sonra tekrar açılması, XX'in yükünün işaret değiştirerek art��dan eksiye geçtiğini gösterir. YY elektroskobunun yapraklarının biraz kapanması ise eksi olan yükünün işaret değiştirmeden miktarının azaldığını gösterir.
Bir elektroskobun yapraklarının tamamen kapanması nötr olduğunu, tekrar açılması ise yeniden ve zıt işaretle yüklendiğini gösterir.
2
Elektroskopların başlangıçtaki yük büyüklüklerini karşılaştırmak.
İki iletken dokundurulduğunda (veya tel ile bağlandığında) toplam yükü paylaşırlar ve son durumda yük işaretleri aynı olur. XX başlangıçta pozitif (++) olup son durumda negatif (-) yüklendiğine göre, sistemin toplam net yükü negatif olmalıdır. Bu durum ancak qY>qX|q_Y| > |q_X| ilişkisi ile mümkündür. Dolayısıyla I. yargı doğrudur.
Dokunma ile elektriklenmede toplam yük korunur ve iletkenler net yükün işaretini ortaklaşa alırlar.
3
İletken teldeki yük geçişinin yönünü ve türünü belirlemek.
Katı iletkenlerde elektrik akımı serbest elektronların hareketiyle sağlanır; pozitif yükler (protonlar) çekirdekte bağlı olduklarından hareket edemezler. Dolayısıyla, XX elektroskobu artıdan eksiye geçerken YY elektroskobundan XX'e doğru elektron (negatif yük) geçişi olmuştur. Pozitif yük geçişi olmadığı için II. yargı yanlış, III. yargı (son durumda her ikisinin de negatif yüklü olması) doğrudur.
Elektriksel iletkenlikte yük taşıyıcıları yalnızca serbest elektronlardır.

Key Concept

Dokunma ile elektriklenen elektroskopların yük paylaşımı, yaprak hareketlerinin analizi ve iletkenlerde yük taşıyıcılarının doğası.
Estimated Time:2m 0s
Question 2Question

Özdeş ve iletken KK ve LL elektroskopları sırasıyla +q+q ve q-q elektrik yükleriyle yüklüdür. Yalıtkan sapından tutulan iletken XX küresi, önce KK elektroskobunun topuzuna dokundurulmadan yaklaştırılıyor. Bu durumda KK elektroskobunun yapraklarının biraz kapandığı gözleniyor.

Daha sonra bu XX küresi, yük durumu değiştirilmeden LL elektroskobunun topuzuna dokunduruluyor.

Buna göre, XX küresi LL'nin topuzuna dokundurulduğunda LL elektroskobunun yapraklarında;

I. Biraz daha açılma,
II. Biraz kapanma,
III. Önce tamamen kapanıp sonra tekrar açılma

hareketlerinden hangileri gözlenebilir?

Show answer & explanation

Answer: I ve II

Answer

I ve II
K elektroskobunun yapraklarının biraz kapanması, yaklaştırılan X cisminin eksi yüklü veya nötr olduğunu gösterir. Bu cisim eksi yüklü L elektroskobuna dokundurulduğunda, eksi yüklerin paylaşımı sonucu L'nin yük miktarı artabilir (yapraklar biraz daha açılır) veya azalabilir (yapraklar biraz kapanır). Bu nedenle 'I ve II' durumları gerçekleşebilir.

Step-by-Step Solution

1
K elektroskobuna X cismi yaklaştırıldığında yaprakların biraz kapanması durumunu analiz etme.
X cisminin eksi (-) yüklü veya nötr olduğu sonucuna varılır.
Pozitif yüklü bir elektroskobun yapraklarının kapanması için yapraklardaki artı yük yoğunluğunun azalması (yani yapraklara elektron gitmesi) gerekir. Bu durum, yaklaştırılan X cisminin eksi yüklü olması veya n��tr bir iletken olup etkiyle elektriklenmesi durumunda gerçekleşebilir.
2
X cismi L elektroskobuna dokundurulduğunda gerçekleşecek yük paylaşımını inceleme.
L elektroskobunun yaprakları biraz kapanabilir veya biraz daha açılabilir.
L elektroskobu eksi (-) yüklüdür. Eğer X cismi nötr ise dokunma sonucu L'den X'e eksi yük geçer, L'nin yük miktarı azalır ve yaprakları biraz kapanır. Eğer X cismi eksi (-) yüklü ise ve elektriksel potansiyeli L'den büyükse L'ye eksi yük ge��er ve yapraklar biraz daha açılır; potansiyeli L'den küçükse L'den X'e eksi yük geçer ve yapraklar biraz kapanır.
3
Yaprakların önce tamamen kapanıp sonra tekrar açılması (III) durumunun gerçekleşebilirliğini kontrol etme.
Bu durumun gerçekleşemeyeceği tespit edilir.
L'nin yapraklarının önce tamamen kapanıp sonra açılması için L'nin işaret değiştirerek artı (+) yüklenmesi gerekir. Ancak sistemdeki toplam net yük eksi (-) işaretli olduğundan (eksi ve nötr veya eksi ve eksi), dokunma ile elektriklenmede cisimlerin zıt işaretle yüklenmesi mümkün değildir.

Key Concept

Elektroskopta etki ve dokunma ile elektriklenme, yük korunumu ve potansiyele bağlı yük paylaşımı