Examkin

Soru

Zorluk: OrtaSürtünme ve Dokunma ile Elektriklenme

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?

  1. A
    XX küresinden YY küresine 4q4q değerinde proton geçmiştir.
  2. YY küresinden XX küresine 4q4q değerinde elektron geçmiştir.Cevap
  3. C
    XX ve YY kürelerinin son yükleri eşit paylaşılarak her ikisinde de +4q+4q olur.
  4. D
    YY küresinden XX küresine 2q2q değerinde elektron geçmiştir.
  5. E
    XX küresinden YY küresine 4q4q değerinde elektron geçmiştir.

Cevap

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.

Adım Adım Çözüm

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.

Anahtar Kavram

Dokunma ile elektriklenmede toplam yükün korunumu, yüklerin yarıçaplarla orantılı paylaşılması ve iletkenlerde yalnızca elektronların hareket etmesi.
Tahmini Süre:2m 0s
Bu soruyu puanla

Konular

Sürtünme ve Dokunma ile Elektriklenme

Bu konudan daha fazla soru