Examkin

Sürtünme ve Dokunma ile Elektriklenme

5 questions

Question 1Question →

Yalıtkan iplerle asılı, iletken KK, LL ve MM kürelerinin yarıçapları sırasıyla rr, 2r2r, 3r3r ve ilk yükleri sırasıyla −3q-3q, +15q+15q, +2q+2q'dur. Küreler yalıtkan eldivenle tutularak önce KK küresi LL küresine dokundurulup ayrılıyor. Daha sonra LL küresi MM küresine dokundurulup ayrılıyor.

Buna göre, bu işlemlerle ilgili;

I. KK ve LL küreleri birbirine dokundurulduğunda, KK küresinden LL küresine elektron geçişi olmuştur.
II. LL ve MM küreleri birbirine dokundurulduğunda, LL küresinden MM küresine +4q+4q yükü geçmiştir.
III. Son durumda LL ve MM kürelerinin yüzeylerindeki elektriksel potansiyeller birbirine eşit olur.

yargılarından hangileri doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: I ve III

Answer

I ve III ifadelerini içeren seçenek doğrudur.
I. öncülde K'nin yükünün −3q-3q'dan +4q+4q'ya çıkması için negatif yük kaybetmesi gerekir. Bu yüzden K'den L'ye elektron geçişi olmuştur ve bu ifade doğrudur. III. öncülde ise birbirine dokundurulan iletken cisimlerin denge durumundaki elektriksel potansiyelleri eşitlenir. L ve M kürelerinin potansiyelleri hesaplandığında VL=k4q2r=2kqrV_L = k\frac{4q}{2r} = 2\frac{kq}{r} ve VM=k6q3r=2kqrV_M = k\frac{6q}{3r} = 2\frac{kq}{r} olup eşit oldukları görülür. II. öncüldeki artı yük hareketi ise fiziksel olarak imkansızdır, bu yüzden yanlıştır. Sonuç olarak I ve III öncülleri doğrudur.

Step-by-Step Solution

1
K ve L kürelerinin birbirine dokundurulması sonrasındaki yük dağılımını hesaplamak.
K ve L'nin toplam yükü qKL=qK+qL=−3q+15q=+12qq_{KL} = q_K + q_L = -3q + 15q = +12q olur. Toplam yarıçap rK+rL=r+2r=3rr_K + r_L = r + 2r = 3r'dir. Küreler toplam yükü yarıçapları oranında paylaşır. K'nin son yükü: qK′=+12q×r3r=+4qq'_K = +12q \times \frac{r}{3r} = +4q. L'nin son yükü: qL′=+12q×2r3r=+8qq'_L = +12q \times \frac{2r}{3r} = +8q olur.
Dokundurulan iletken kürelerin net yük paylaşımı yarıçapları ile doğru orantılı olarak gerçekleşir.
2
K ve L arasındaki yük geçişinin yönünü ve türünü belirlemek.
K küresinin ilk yükü −3q-3q, dokunma sonrası yükü +4q+4q'dur. Yükteki değişim ΔqK=+4q−(−3q)=+7q\Delta q_K = +4q - (-3q) = +7q kadardır. Katı iletkenlerde sadece elektronlar (negatif yükler) hareket edebildiğinden, bu artı yük artışı K'den L'ye 7q7q kadar elektron geçmesiyle gerçekleşmiştir. Dolayısıyla I. öncül doğrudur.
Elektriklenmede hareket eden yükler yalnızca serbest elektronlardır; çekirdekteki pozitif yükler hareket etmez.
3
L ve M kürelerinin birbirine dokundurulması sonrasındaki yük dağılımını hesaplamak.
L'nin bu adımdaki ilk yükü qL′=+8qq'_L = +8q, M'nin ilk yükü ise qM=+2qq_M = +2q'dur. Toplam yük qLM=+8q+2q=+10qq_{LM} = +8q + 2q = +10q olur. Toplam yarıçap rL+rM=2r+3r=5rr_L + r_M = 2r + 3r = 5r'dir. Yarıçap oranına göre yükler paylaşıldığında; L'nin son yükü qL′′=+10q×2r5r=+4qq''_L = +10q \times \frac{2r}{5r} = +4q, M'nin son yükü qM′′=+10q×3r5r=+6qq''_M = +10q \times \frac{3r}{5r} = +6q olur. L'nin yükü +8q+8q'dan +4q+4q'ya düşmüş, M'nin yükü +2q+2q'dan +6q+6q'ya çıkmıştır. Bu durum M'den L'ye 4q4q kadar elektron geçişi ile sağlanır. Artı yük hareket edemeyeceğinden II. öncül yanlıştır.
Dokunma ile elektriklenmede toplam yük korunur ve son yükler yarıçaplara göre dağıtılır.
4
L ve M kürelerinin son yüzey potansiyellerini hesaplayıp karşılaştırmak.
L küresinin yüzey potansiyeli: VL′′=kqL′′rL=k+4q2r=2kqrV''_L = k \frac{q''_L}{r_L} = k \frac{+4q}{2r} = 2\frac{kq}{r} olur. M küresinin yüzey potansiyeli: VM′′=kqM′′rM=k+6q3r=2kqrV''_M = k \frac{q''_M}{r_M} = k \frac{+6q}{3r} = 2\frac{kq}{r} olur. Değerler birbirine eşit olduğundan, III. öncül doğrudur.
Birbirine dokundurulan iletken cisimler arasında yük akışı, yüzeylerindeki elektriksel potansiyeller eşitlenene kadar devam eder ve denge durumunda potansiyeller eşit olur.

Key Concept

Dokunma ile elektriklenmede yüklerin korunumu, yarıçap oranında paylaşım, elektriksel potansiyel eşitliği ve yük hareketinin sadece elektronlarla gerçekleşmesi.
Question 2Question →

Yalıtkan ayaklar üzerinde duran iletken AA, BB ve CC kürelerinin yarıçapları sırasıyla rr, 3r3r ve 2r2r’dir. Başlangıçta AA küresinin elektrik yükü +12q+12q, BB küresinin elektrik yükü −8q-8q’dur. CC küresinin ilk yükü ise qCq_C’dir.

Küreler üzerinde sırasıyla şu işlemler yapılıyor:
1. AA küresi BB küresine dokundurulup ayrılıyor.
2. Ardından BB küresi CC küresine dokundurulup ayrılıyor.

Son durumda CC küresinin elektrik yükü +4q+4q olduğuna göre;

I. AA küresi BB küresine dokundurulduğunda, BB küresinden AA küresine 11q11q büyüklüğünde elektrik yüküne sahip elektron geçmiştir.
II. BB küresi CC küresine dokundurulduğunda, BB küresinden CC küresine elektron geçişi olmuştur.
III. CC küresinin başlangıçtaki yükü +7q+7q’dur.

yargılarından hangileri doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: I, II ve III

Answer

Her üç öncül de doğrudur. Dokundurulan kürelerin son yükleri yarıçapları ile doğru orantılı paylaşılır, toplam yük korunur ve iletkenlerde yalnızca elektronlar hareket eder.
Yapılan tüm adımlar fiziksel kurallarla uyumludur. A ve B dokundurulduğunda toplam +4q+4q yük yarıçaplara dağıtıldığında A'nın yükü +1q+1q, B'nin yükü +3q+3q olur. A'nın yük değişimi için B'den A'ya 11q11q elektron geçmiştir. B ve C dokundurulduğunda C'nin son yükü +4q+4q ise B'ninki +6q+6q olur, toplam yük +10q+10q'dur. Buradan C'nin ilk yükü +7q+7q çıkar. B'nin yükü +3q+3q'dan +6q+6q'a yükseldiği için B'den C'ye elektron geçişi gerçekleşmiştir.

Step-by-Step Solution

1
A ve B kürelerinin dokundurulması sonrasındaki yük paylaşımını hesaplama
A küresinin son yükü qA′=+1qq'_A = +1q, B küresinin son yükü qB′=+3qq'_B = +3q olur.
Dokundurulan kürelerin toplam yükü qtop1=qA+qB=+12q+(−8q)=+4qq_{top1} = q_A + q_B = +12q + (-8q) = +4q olur. Bu yük yarıçapları (rr ve 3r3r) oranında paylaşıldığında A küresine 1q1q, B küresine ise 3q3q yük düşer.
2
A ve B arasındaki yük geçişinin yönünü ve miktarını belirleme
B'den A'ya 11q11q değerinde elektron geçmiştir.
A küresinin yükü +12q+12q iken +1q+1q olmuştur. Yükün +12q+12q'dan +1q+1q'a düşmesi için kürenin −11q-11q yük alması gerekir. Katılarda sadece elektronlar hareket ettiğinden, B küresinden A küresine 11q11q büyüklüğünde yük taşıyan elektron geçmiştir. (B'nin yükü de −8q-8q'dan +3q+3q'a çıkarak 11q11q elektron kaybetmiştir).
3
B ve C kürelerinin dokundurulması sonrasındaki yükleri bulma ve C'nin ilk yükünü hesaplama
C küresinin ilk yükü qC=+7qq_C = +7q olarak bulunur.
C küresinin son yükü +4q+4q ve yarıçapı 2r2r olarak verilmiştir. B (3r3r) ile C (2r2r) dokundurulduğunda son yükleri yarıçapları oranında olacağından, B'nin son yükü qB′′=3r2r×(+4q)=+6qq''_B = \frac{3r}{2r} \times (+4q) = +6q olur. Yükün korunumu yasasına göre dokunmadan önceki ve sonraki toplam yük eşit olmalıdır: qB′+qC=qB′′+qC′′  ⟹  +3q+qC=+6q+(+4q)  ⟹  qC=+7qq'_B + q_C = q''_B + q''_C \implies +3q + q_C = +6q + (+4q) \implies q_C = +7q bulunur.
4
B ve C arasındaki yük geçişinin yönünü belirleme
B'den C'ye elektron geçmiştir.
B küresinin yükü +3q+3q iken +6q+6q olmuş, yani elektron kaybetmiştir. C küresinin yükü ise +7q+7q iken +4q+4q olmuş, yani elektron kazanmıştır. Dolayısıyla elektrik akışı yönü B'den C'ye doğrudur.

Key Concept

Dokunma ile elektriklenmede toplam yük korunur ve iletken kürelerin son yükleri yarıçapları ile doğru orantılı olarak paylaşılır. Katı iletkenlerde yük hareketini yalnızca elektronlar gerçekleştirir.
Estimated Time:3m 0s
Question 3Question →

Bir laboratuvar çalışmasında, yalıtkan eldiven giyen bir öğrenci, iletken XX ve YY kürelerini elektriksel olarak yüklüyor. Kürelerin yarıçapları sırasıyla 3r3r ve rr; ilk yükleri ise sırasıyla +10q+10q ve −2q-2q olarak ölçülüyor. Öğrenci bu küreleri birbirine dokundurup ayırıyor.

Buna göre, kürelerin birbirine dokundurulup ayrılması sürecinde gerçekleşen yük paylaşımı ve transferi ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: YY küresinden XX küresine 4q4q değerinde elektron geçmiştir.

Answer

Dokundurulup ayrılan iletken küreler arasında, Y küresinden X küresine 4q değerinde elektron geçmiştir.
Küreler birbirine dokundurulduğunda toplam +8q+8q yükü yarıçapları oranında paylaşarak sırasıyla +6q+6q ve +2q+2q yüklerine sahip olurlar. İlk yükü −2q-2q olan Y küresinin son yükünün +2q+2q olabilmesi için dışarıya −4q-4q değerinde elektron vermesi gerekir. Bu elektronlar X küresine geçtiği için doğru ifade elektronların Y'den X'e geçmesidir.

Step-by-Step Solution

1
Kürelerin dokundurulmadan önceki toplam yükünü ve toplam yarıçapını belirleme.
Toplam yük: qtop=(+10q)+(−2q)=+8qq_{top} = (+10q) + (-2q) = +8q, Toplam yarıçap: rtop=3r+r=4rr_{top} = 3r + r = 4r bulunur.
Dokunma ile elektriklenmede toplam yük korunur ve küreler arasında yarıçapları oranında paylaşılır.
2
Kürelerin dokundurulup ayrıldıktan sonraki son yüklerini hesaplama.
X küresinin son yükü: qX′=+8q4r×3r=+6qq_X' = \frac{+8q}{4r} \times 3r = +6q, Y küresinin son yükü: qY′=+8q4r×r=+2qq_Y' = \frac{+8q}{4r} \times r = +2q olarak hesaplanır.
Her bir kürenin alacağı yük payı, toplam yükün toplam yarıçapa bölünmesiyle elde edilen birim yarıçap başına düşen yükün ilgili kürenin yarıçapıyla çarpılmasıyla bulunur.
3
Yük geçişinin yönünü ve miktarını belirleme.
Y küresinin ilk yükü −2q-2q, son yükü ise +2q+2q olmuştur. Yükün +4q+4q artabilmesi için Y küresinin −4q-4q değerinde elektron (negatif yük) kaybetmesi ve bu elektronların X küresine geçmesi gerekir. X küresi de +10q+10q yükten −4q-4q elektron alarak +6q+6q yüküne ulaşır. Bu durum yük korunumuyla da uyumludur.
Katı iletkenlerde yalnızca serbest elektronlar hareket edebilir. Pozitif yükler (protonlar) çekirdekte bağlı olduklarından hareket edemezler.

Key Concept

Dokunma ile elektriklenmede toplam yükün korunumu, yüklerin yarıçaplarla orantılı paylaşılması ve iletkenlerde yalnızca elektronların hareket etmesi.
Estimated Time:2m 0s
Question 4Question →

Yalıtkan ayaklar üzerinde duran, iletken XX ve YY kürelerinin yarıçapları sırasıyla rr ve 2r2r, ilk elektrik yükleri ise −4q-4q ve +10q+10q’dur. Küreler birbirine dokundurulup ayrıldığında gerçekleşen yük alışverişiyle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

Show answer & explanation

Answer: XX küresinden YY küresine 6q6q büyüklüğünde elektron geçmiştir.

Answer

XX küresinden YY küresine 6q6q büyüklüğünde elektron geçmiştir.
XX ve YY kürelerinin toplam yükü +6q+6q'dur. Bu yük yarıçapları sırasıyla rr ve 2r2r olan kürelere paylaştırıldığında XX küresi +2q+2q, YY küresi ise +4q+4q son yüküne sahip olur. XX küresinin −4q-4q olan yükünden +2q+2q değerine ulaşması için 6q6q büyüklüğünde negatif yükü (elektronu) dışarıya vermesi gerekir. Bu elektronlar YY küresine geçer. Bu nedenle, doğru ifade XX küresinden YY küresine 6q6q değerinde elektron geçtiğini belirten seçenektir.

Step-by-Step Solution

1
Kürelerin dokundurulmadan önceki toplam yükünü bulunuz.
qtoplam=qX+qY=−4q+10q=+6qq_{\text{toplam}} = q_X + q_Y = -4q + 10q = +6q
Dokunma ile elektriklenmede toplam yük korunur.
2
Kürelerin son yüklerini yarıçapları oranında paylaştırınız.
qX′=rr+2r⋅(+6q)=+2qq'_X = \frac{r}{r+2r} \cdot (+6q) = +2q ve qY′=2rr+2r⋅(+6q)=+4qq'_Y = \frac{2r}{r+2r} \cdot (+6q) = +4q
Dokunan iletken küreler toplam yükü yarıçapları ile doğru orantılı olacak şekilde paylaşırlar.
3
Yük korunumunu sağlayacak elektron geçiş yönünü ve miktarını belirleyiniz.
XX küresinin yük değişimi ΔqX=qX′−qX=+2q−(−4q)=+6q\Delta q_X = q'_X - q_X = +2q - (-4q) = +6q olur. Katılarda sadece elektronlar (negatif yükler) hareket ettiğinden, XX küresinin yükünün +2q+2q olabilmesi için 6q6q değerinde elektron vermesi gerekir. Yani, XX küresinden YY küresine 6q6q değerinde elektron geçmiştir.
Katı iletkenlerde elektrik akımı ve yük geçişi yalnızca serbest elektronlar aracılığıyla gerçekleşir, pozitif yükler hareket etmez.

Key Concept

Dokunma ile elektriklenmede toplam yük korunur ve kürelerin yarıçapları oranında paylaşılır. İletkenlerde yalnızca negatif yükler (elektronlar) hareket eder.
Estimated Time:1m 0s
Question 5Question →

Yalıtkan saplarından tutulan iletken PP ve SS kürelerinin yarıçapları sırasıyla 2r2r ve 3r3r, başlangıçtaki elektrik yükleri ise sırasıyla +15q+15q ve −5q-5q'dur. Bu küreler birbirine dokundurulup elektriksel denge sağlandıktan sonra birbirinden ayrılıyor.

Buna göre, dokundurulma sürecinde küreler arasında gerçekleşen yük geçişi aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?

Show answer & explanation

Answer: SS küresinden PP küresine 11q11q değerinde negatif yük geçmiştir.

Answer

S küresinden P küresine 11q değerinde negatif yük geçmiştir.
Kürelerin dokunma sonrası toplam yükü olan +10q+10q, toplam yarıçap olan 5r5r'ye bölündüğünde yarıçap başına +2q+2q yük düşer. Buna göre 2r2r yarıçaplı kürenin son yükü +4q+4q, 3r3r yarıçaplı kürenin son yükü ise +6q+6q olur. İlk yükü +15q+15q olan küçük kürenin yükünün +4q+4q'ya düşmesi için −11q-11q değerinde negatif yük alması gerekir. Bu negatif yükler diğer küreden geldiği için geçiş büyük küreden küçük küreye doğru gerçekleşir.

Step-by-Step Solution

1
Toplam elektrik yükünü ve toplam yarıçapı hesaplayın.
Toplam yük: qtop=(+15q)+(−5q)=+10qq_{top} = (+15q) + (-5q) = +10q. Toplam yarıçap: rtop=2r+3r=5rr_{top} = 2r + 3r = 5r.
Dokunma ile elektriklenmede toplam yük korunur ve toplam kapasiteye (yarıçapa) göre paylaşılır.
2
Kürelerin son yüklerini yarıçapları oranında paylaştırarak bulun.
PP küresinin son yükü: qP′=+10q5r×2r=+4qq'_P = \frac{+10q}{5r} \times 2r = +4q. SS küresinin son yükü: qS′=+10q5r×3r=+6qq'_S = \frac{+10q}{5r} \times 3r = +6q.
Denge durumunda iletken kürelerin yüzey potansiyelleri eşitlenir, bu da yüklerin yarıçaplarla doğru orantılı dağılmasını gerektirir.
3
Kürelerdeki yük değişim miktarını ve hareket eden yük türünü belirleyin.
PP küresinin yük değişimi: ΔqP=qP′−qP=+4q−(+15q)=−11q\Delta q_P = q'_P - q_P = +4q - (+15q) = -11q. Bu değişim, SS küresinden PP küresine −11q-11q değerinde elektron geçişi olduğunu gösterir.
Katı iletkenlerde yalnızca negatif yükler (elektronlar) hareket edebilir. PP küresinin pozitif yük miktarının azalması, dışarıdan elektron aldığını gösterir.

Key Concept

Dokunma ile elektriklenmede yüklerin korunumu ve yarıçaplar oranında paylaşılması, iletkenlerde yalnızca negatif yüklerin hareket etmesi.
Estimated Time:2m 0s
Sürtünme ve Dokunma ile Elektriklenme Practice Questions — YKS TYT (Temel Yeterlilik Testi) | Examkin