Examkin

Soru

Zorluk: OrtaTopraklama ve Faraday Kafesi

Nötr ve iletken içi boş küresel bir kabuğun merkezine +q+q yüklü noktasal bir cisim yerleştiriliyor. Bu durumdayken kabuğun dış yüzeyi bir iletken tel yardımıyla topraklanıyor. Bir süre sonra önce toprak bağlantısı kesiliyor, ardından +q+q yüklü noktasal cisim kabuğun içinden çıkarılıyor.

Buna göre, son durumda kabuğun iç ve dış yüzeylerindeki yük durumu ve topraklama sürecindeki yük akışı ile ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

  1. A
    Topraklama sürecinde kabuktaki pozitif yükler toprağa akar; son durumda kabuğun iç yüzeyi nötr, dış yüzeyi −q-q yüklü olur.
  2. B
    Topraklama sürecinde topraktan kabuğa elektron geçişi gerçekleşir; son durumda kabuğun iç yüzeyi −q-q, dış yüzeyi ise yarıçapıyla orantılı olarak pozitif yüklü kalır.
  3. Topraklama sürecinde topraktan kabuğa elektron geçişi gerçekleşir; son durumda kabuğun iç yüzeyi nötr, dış yüzeyi −q-q yüklü olur.Cevap
  4. D
    Topraklama sürecinde topraktan kabuğa pozitif yükler akar; son durumda kabuk tamamen nötr olur.
  5. E
    Topraklama sürecinde kabuktan toprağa elektron geçişi gerçekleşir; son durumda iç yüzey ile dış yüzeyin yük miktarları yarıçapları oranında paylaşılır.

Cevap

Topraklama sürecinde topraktan kabuğa elektron geçişi gerçekleşir; son durumda kabuğun iç yüzeyi nötr, dış yüzeyi −q-q yüklü olur.
Topraklama sürecinde topraktan kabuğa elektron geçişi olacağını ve son durumda kabuğun iç yüzeyinin nötr, dış yüzeyinin −q-q yüklü olacağını belirten seçenek doğrudur. Merkezdeki +q+q yükü nedeniyle kabuğun iç yüzeyinde −q-q, dış yüzeyinde +q+q yükü toplanır. Kabuk dıştan topraklandığında, topraktan gelen elektronlar dış yüzeydeki +q+q yükünü nötrler. Toprak bağlantısı kesildikten sonra merkezdeki +q+q yükü uzaklaştırıldığında, iç yüzeydeki −q-q yükü iletkenin en dış yüzeyine dağılır ve iç yüzey nötr kalır.

Adım Adım Çözüm

1
Başlangıçtaki etki ile elektriklenme durumunun belirlenmesi.
Kürenin merkezindeki +q+q yükü, nötr iletken kabuğun iç yüzeyinde −q-q yükü toplar. Kabuk başlangıçta nötr olduğu için dış yüzeyinde +q+q yükü oluşur.
Yükün korunumu ve elektrostatik çekim kuvveti gereği, kabuğun içindeki artı yük eksileri kendine çeker, artıları dışa iter.
2
Topraklama yapıldığında gerçekleşen yük hareketinin analizi.
Dış yüzeydeki +q+q yükünü nötrlemek için topraktan kabuğa elektronlar (negatif yükler) akar. Dış yüzey nötrlenir, iç yüzeydeki −q-q yükü ise merkezdeki +q+q tarafından çekildiği için korunur.
Katı iletkenlerde yalnızca elektronlar hareket edebilir. Topraklama, dış yüzeyi nötrlemek üzere elektron akışı sağlar.
3
Toprak bağlantısının kesilmesi ve merkezdeki yükün çıkarılması sonrası son yük dağılımının belirlenmesi.
Toprak bağlantısı kesildiğinde kabukta net −q-q yükü kalır. Merkezdeki +q+q yükü uzaklaştırıldığında, iç yüzeydeki −q-q yükü birbirini iterek iletkenin en dış yüzeyine dağılır. İç yüzey nötr olur, dış yüzey −q-q yüküyle kaplanır.
İletkenlerde net yükler, aralarındaki itme kuvveti nedeniyle her zaman en dış yüzeyde toplanır.

Anahtar Kavram

Topraklama sürecinde yük dengesi serbest elektronların hareketiyle sağlanır ve iletkenlerdeki net yükler dış yüzeyde toplanır.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Topraklama ve Faraday Kafesi

Bu konudan daha fazla soru