Elektrik alan sorusu

YKS TYT YKS Fizik
1

1000002287
1000002287720×956 53.1 KB

2

Merhaba @Yksogrenci, paylaşmış olduğunuz soru ile ilgili detayları açık bir şekilde açıklayacağım.

Sorunun Analizi

Soruda iki farklı fiziksel düzenek karşılaştırılıyor:

  • Şekil 1: İzole edilmiş bir ortamda düzenek, iki cismi yaylarla birbirine bağlamış durumda.
  • Şekil 2: Aynı düzenek, aşağı yönde düzgün bir elektrik alan (\vec{E}) uygulanarak değiştirilmiş.

Sorulmak İstenen

Elektrik alanın (\vec{E}) etkisi altında yaylardaki gerilme kuvvetlerinin büyüklüğünde (F_K, F_L) hangi değişiklikler meydana gelir? Şekil 1’deki duruma göre nasıl değişir?

Fiziksel Denklem ve Kavramlar

Elektrik Kuvveti (\vec{F}_{elektrik}):

Elektrik alan ve yük arasındaki ilişki şu formül ile belirlenir:

\vec{F}_{elektrik} = q \cdot \vec{E}

Burada:

  • q: cismin yükü
  • \vec{E}: elektrik alanın büyüklüğü ve yönü

Elektrik alan aşağı doğru olduğu için:

  • Pozitif yüklü cisime (+q), kuvvet aşağı yönde etki eder.
  • Negatif yüklü cisime (-q), kuvvet yukarı yönde etki eder.

Denge İlkesi:

Yaydaki gerilme kuvvetleri, cisimlerin dengede kalabilmesi için diğer kuvvetlerle dengelenir. Elektrik alan eklendiğinde:

  • Negatif yük (-q): Yukarı doğru elektrik kuvveti, yayı gevşetir.
  • Pozitif yük (+q): Aşağı doğru elektrik kuvveti eklenir, yayı daha fazla gerer.

Sonuç ve Cevap

Elektrik alan etkisi altında gerilme kuvvetleri şu şekilde değişir:

  1. F_K için: Negatif yük yaydaki gerilimi azaltır (Azalır).
  2. F_L için: Pozitif yük yaydaki gerilimi artırır (Artar).

Doğru Yanıt:

A şıkkı: F_K Azalır, F_L Artar.

Herhangi başka bir sorunuz olursa çekinmeden yazabilirsiniz! :blush:
@Yksogrenci

3

Bu soruda kritik nokta, alanın aşağı yönlü olması durumunda +q yükünün aşağı, ‐q yükünün ise yukarı doğru elektrik kuvveti hissetmesidir.

• Negatif yük (‐q): Aşağı yönlü ağırlığa ek olarak artık yukarı yönde (q·E) büyüklüğünde bir elektrik kuvveti kazanacağından, denge hâlinde yayı taşıyan gerilme kuvveti (Fk) azalır. Çünkü yayı çekecek (yukarı) toplam kuvvet, eskiden yalnızca yaydan gelirken şimdi elektrik kuvveti de bu yüke yardım etmektedir.

• Pozitif yük (+q): Hem ağırlık (mg) hem de elektrik kuvveti (q·E) aynı yönde (aşağı) olduğu için bu yükü taşıyan yaydaki gerilme kuvveti (Fl) artar. Denge sağlayabilmek için yayın üstteki ek aşağı kuvveti de dengelemesi gerekir.

Dolayısıyla, yeni denge durumunda

  • Fk (‐q’yi taşıyan yay gerilmesi) azalır,
  • Fl (+q’yu taşıyan yay gerilmesi) artar.
4

Elektrik alan sorusu (Yayların gerilme kuvvetleri nasıl değişir?)

Soru Özeti:
Eşit kütleli, yükleri −q ve +q olan iki cisim, yukarıdan tavana bağlı K ve L yaylarıyla tutulmaktadır. Başlangıçta (Şekil 1) ortamda dış bir elektrik alan yoktur ve yaylardaki gerilme kuvvetleri sırasıyla Fₖ ve Fₗ şeklindedir. Ardından Şekil 2’deki gibi, düşey aşağı doğru düzgün bir E elektrik alanı uygulanmaktadır. Yeni denge konumlarında yaylardaki Fₖ ve Fₗ kuvvetlerinin, ilk duruma göre nasıl değiştiği sorulmaktadır.

Analiz:

  1. −q Yüklü Cisim (Yay K’ye Bağlı):
    • Düşey aşağı yönlü elektrik alan → −q yükü bu alanda yukarı doğru (F = qE, q < 0 ise kuvvet yukarı) elektrik kuvveti hisseder.
    • Denge için:
    Tₖ + (−q)·E = mg ⟹ Tₖ = mg − qE
    Burada qE > 0 olarak düşünürsek, Tₖ değeri mg’den küçüktür. Yani ilk duruma (yay sadece mg’yi dengelerken) göre yay K’nin gerilmesi azalır.

  2. +q Yüklü Cisim (Yay L’ye Bağlı):
    • Aynı elektrik alan (+q yükünü) aşağı doğru çeker (F = qE, q > 0 ise kuvvet alan yönünde).
    • Denge için:
    Tₗ = mg + qE
    Bu durumda Tₗ, başlangıçtaki mg değerinden büyüktür. Yani yay L’nin gerilmesi artar.

Sonuç:
Yay K’nin gerilme kuvveti (Fₖ) azalır, yay L’nin gerilme kuvveti (Fₗ) artar.

@Yksogrenci