Coulomb Kuvveti ve Elektriksel Alan

2 soru

Tüm türler2 Çoktan seçmeli1 Doğru / Yanlış1

Yüklü iki noktasal cismin birbirine uyguladığı Coulomb kuvvetlerinin büyüklükleri, cisimlerin elektrik yüklerinin büyüklükleri farklı olsa bile her zaman birbirine eşittir.

Doğru

Yanlış

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: True

Cevap

İki noktasal yükün birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetlerin büyüklükleri her zaman birbirine eşittir.

Elektriksel kuvvetler etki-tepki yasasına uyar. Bu nedenle, yük büyüklükleri ne olursa olsun, iki yükün birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetlerin büyüklükleri her zaman eşittir.

Adım Adım Çözüm

Coulomb yasası formülünü yazınız.

F = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{d^2}

formülü elde edilir.

Yüklerin birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetin büyüklüğünün nelere bağlı olduğunu görmek için.

Yüklerin birbirine uyguladığı kuvvetleri kıyaslayınız.

Birinci yükün ikinci yüke uyguladığı kuvvet

F_{12} = k \frac{|q_1 \cdot q_2|}{d^2}

ve ikinci yükün birinciye uyguladığı kuvvet

F_{21} = k \frac{|q_2 \cdot q_1|}{d^2}

olup,

F_{12} = F_{21}

dir.

Yüklerin değerleri farklı olsa bile çarpımlarının değişmeyeceğini göstermek için.

Newton'ın etki-tepki yasası ile ilişkilendiriniz.

Elektriksel kuvvet bir etki-tepki çiftidir, dolayısıyla büyüklükleri eşit ve yönleri zıttır.

Kuvvetlerin büyüklüklerinin eşitliğini fiziksel bir yasa ile doğrulamak için.

Anahtar Kavram

Elektriksel kuvvetin etki-tepki yasası gereği eşit büyüklükte ve zıt yönlü olması.

Tahmini Süre:45s

Soru 2Soru →

Yalıtkan ve sürtünmesiz yatay bir düzlem üzerinde aralarında $d$ uzaklığı olacak şekilde sabit tutulan, elektrik yükleri sırasıyla $+q$ ve $+4q$ olan noktasal $K$ ve $L$ cisimleri şekildeki gibi yerleştirilmiştir. Bu yüklerin çevrelerinde oluşturdukları bileşke elektrik alanın sıfır olduğu nokta $O$ noktası olarak belirlenmiştir.

$K$ ve $L$ cisimlerinin birbirine uyguladıkları elektriksel kuvvetlerin büyüklükleri sırasıyla $F_K$ ve $F_L$ olduğuna göre,

I. $F_K = F_L$ 'dir.
II. $O$ noktası, $K$ cisminden $\frac{d}{3}$ uzaklıktadır.
III. $K$ ve $L$ cisimlerinin birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetlerin yönleri aynıdır.

yargılarından hangileri doğrudur?

Yalnız I

Yalnız II

I ve II

I ve III

II ve III

Cevabı ve açıklamayı göster

Cevap: I ve II

Cevap

I ve II

Elektriksel kuvvetler etki-tepki kuvvet çifti oluşturduğundan büyüklükleri birbirine eşittir (

F_K = F_L

). Yük miktarlarının farklı olması bu kuvvetlerin büyüklüklerinin eşitliğini değiştirmez. Bu nedenle birinci öncül doğrudur. İki pozitif yükün oluşturduğu bileşke elektrik alanının sıfır olduğu nokta yüklerin arasında olmalıdır.

O

noktasının

K

cismine olan uzaklığı

x

ise, elektrik alanların büyüklüklerinin eşitliğinden

k \frac{q}{x^2} = k \frac{4q}{(d-x)^2}

yazılır. Buradan

\frac{1}{x} = \frac{2}{d-x}

d-x = 2x

bulunarak

x = \frac{d}{3}

elde edilir. Bu nedenle ikinci öncül de doğrudur. Üçüncü öncülde belirtilen kuvvetlerin yönleri aynı değil, zıttır (yükler birbirini iter); bu yüzden üçüncü öncül yanlıştır. Dolayısıyla doğru yanıt 'I ve II' öncüllerini içeren seçenektir.

Adım Adım Çözüm

Kuvvet büyüklüklerinin karşılaştırılması

F_K = F_L

olduğu belirlenir.

Newton'ın üçüncü hareket yasası (etki-tepki) ve Coulomb yasası gereği, iki yüklü cismin birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetler eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür. Cisimlerin yük miktarlarının farklı olması bu durumu değiştirmez.

Bileşke elektrik alanın sıfır olduğu noktanın belirlenmesi

O

noktasının

K

cismine olan uzaklığının

\frac{d}{3}

olduğu bulunur.

Bileşke elektrik alanın sıfır olması için

K

L

yüklerinin

O

noktasında oluşturduğu elektrik alanların büyüklükleri eşit ve yönleri zıt olmalıdır.

O

noktasının

K

'den uzaklığı

x

ise,

k \frac{q}{x^2} = k \frac{4q}{(d-x)^2}

eşitliğinden

x = \frac{d}{3}

elde edilir.

Kuvvetlerin yönlerinin belirlenmesi

Kuvvetlerin zıt yönlü olduğu anlaşılır.

Her iki cisim de pozitif yüklü (

+q

+4q

) olduğu için birbirlerini iterler. Dolayısıyla birbirlerine uyguladıkları elektriksel kuvvetler zıt yönlüdür.

Anahtar Kavram

Elektriksel kuvvetlerin etki-tepki özelliği ve noktasal yüklerin oluşturduğu elektrik alanın mesafeye bağlı değişimi.

Tahmini Süre:2m 0s

Coulomb Kuvveti ve Elektriksel Alan

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar

Cevap

Adım Adım Çözüm

Anahtar Kavram

Sık Yapılan Hatalar