Negatif (-) Yüklü Çubuğun Etkisiyla Topraklama Sorusu Çözümü
Soruda verilen durumu inceleyelim:
Sistem İncelemesi
Negatif yüklü M çubuğu, toprağa bağlı iletken K küresine yaklaştırılıyor. Soruda yer alan ifadeleri teker teker değerlendireceğiz. Bu işlem sırasında, elektrik yüklerinin hareketine ve sistemdeki değişimlere dikkat edeceğiz.
I. Topraktan küreye + yük geçer.
Topraklama, pozitif yüklerin iletken K küresine geçmesine olanak sağlar. Negatif yüklü M çubuğu, K küresini etkilediğinde küreden negatif yükler çekilir ve topraktan pozitif yükler geçer.
Bu ifade Doğru.
II. Toprak bağlantısı kesilip M cismi uzaklaştırılmadan önce; K küresinin A noktası artı, B noktası nötr olur.
K küresi, negatif M çubuğu nedeniyle pozitif yükleri toplarken, topraklama bağlantısı kesilip küre yalnız bırakılırsa A noktası pozitif, B noktası (toprakla direkt ilişkisi kesilerek nötrlendiği için) nötr olmuş olur.
Bu ifade Doğru.
III. Önce toprak bağlantısı kesilip sonra M cismi uzaklaştırılırsa, K küresi pozitif yüklü hale gelir.
Toprak bağlantısı kesildikten sonra M çubuğu uzaklaştırıldığında, K küresine dönen negatif yükler olmadığı için kalan pozitif yükler K küresini pozitif yüklü hale getirir.
Bu ifade Doğru.
Sonuç ve Doğru Seçenek
Doğru bilgiler I, II ve III olduğundan E) I, II ve III seçeneği sorunun doğru cevabıdır.
Negatif yüklü iletken M çubuğu, topraklanmış iletken K küresine yaklaştırıldığında, verilen yargılardan hangileri doğrudur?
Cevap:
Konunun Temel Mantığı
- Negatif (–) yüklü M çubuğu, iletken K küresine yaklaştırıldığında, kürede elektron itmesi olur (negatif yükler itilir).
- K küresi topraklandığı için, fazla negatif yükler (elektronlar) toprağa akar.
- Sonuçta, K küresi pozitif yük kazanabilir (elektron kaybeder).
- Topraklama kablosu doğru zamanda kesilmezse veya yanlış zamanda M uzaklaştırılırsa, yük dağılımı değişir.
Yargıların Analizi
I. Topraktan küreye + yük geçer.
- Yanlış. Toprak bağlantısı olduğunda, negatif yüklü M yaklaştırıldığında K’dan negatif yükler (elektronlar) toprağa gider.
- Topraktan + yük geçmez, negatif yük toprağa akar.
II. Toprak bağlantısı kesilip M cismi uzaklaştırılmadan önce; K küresinin A noktası artı, B noktası nötr olur.
- Doğrudur.
- M çubuğu yakında, toprak halen bağlıysa:
- Elektronlar toprak üzerinden akar, K’nın A noktasında pozitif yük fazlalığı oluşur.
- Toprak bağlantısı kesilirse, K’nın yük dağılımı korunur, A noktası artı olur.
- B noktası ise toprakla irtibat kesildiği için nötr konuma gelir.
- M çubuğu yakında, toprak halen bağlıysa:
III. Önce toprak bağlantısı kesilip sonra M cismi uzaklaştırılırsa, K küresi pozitif yüklü hale gelir.
- Doğrudur.
- M çubuğu hala yakında, toprak bağlantısı önce kesilir ve ardından M çubuğu uzaklaştırılırsa, K küresinde önceki halde oluşan pozitif yükler yerinde kalır.
- Sonuçta K küresi pozitif yüklü olur.
Doğru Şık:
- I. yanlış, II ve III doğru.
Cevap:
D) II ve III
Tablo ile Özet
| Yargı | Doğru mu? | Açıklama |
|---|---|---|
| I | Hayır | Topraktan negatif yük akar, + yük geçmez. |
| II | Evet | A noktası artı, B noktası nötr olur. |
| III | Evet | K küresi pozitif yüklü kalır. |
Fizikte iletkenlerin topraklanması ve elektroskop örnekleriyle ilgili olarak, bu tip sorularda yük akışının yönünü ve olayın sırasını çok iyi analiz etmek gerekir. Konuyu tam kavrayabilmek için pozitif ve negatif yüklerin hareketine ve topraklama sırasında neyin “nereye” aktığına dikkat etmen en doğrusudur.
Negatif (-) yüklü iletken M çubuğu, topraklanmış iletken K küresine şekildeki gibi yaklaştırılıyor. Buna göre; I. Topraktan küreye + yük geçer. II. Toprak bağlantısı kesilip M cismi uzaklaştırılmadan önce; K küresinin A noktası artı, B noktası nötr olur. III. Önce toprak bağlantısı kesilip sonra M cismi uzaklaştırılırsa, K küresi pozitif yüklü hale gelir. yargılarından hangileri doğrudur?
İçindekiler
- Sorunun Görsel Okuması ve Temel Bilgiler
- Anahtar Kavramlar ve Tanımlar
- Durumun Fiziksel Analizi (Adım Adım)
- Önermelerin Değerlendirmesi: I, II, III
- Tablo: Doğruluk Analizi
- Özet ve Doğru Cevap
1. Sorunun Görsel Okuması ve Temel Bilgiler
- Negatif yüklü bir M çubuğu, iletken K küresine yaklaştırılıyor (fiziksel olarak temas etmiyor ama elektriksel etki var).
- K küresi topraklanmış: Yani, kürede yük fazlalığı/eksikliği varsa toprağa gidebilir veya topraktan yük gelebilir.
2. Anahtar Kavramlar ve Tanımlar
- Elektrostatik Etkiyle Yük Dağılımı: Negatif cisim yaklaştırılırsa, cisimdeki negatif yükler kümeye yaklaşan tarafta itilir, uzak tarafta ise pozitif yük fazlalığı oluşur.
- Topraklama: Fazla negatif yükler toprak aracılığıyla akar; eksikse topraktan pozitif yük (aslında elektron eksilmesi, yani pozitif yük fazlası demek) akar.
- İletken Küre: Yükler yüzeyde, rahatlıkla hareket eder.
- Yüklerin Topraklanma Yoluyla Dağılımı: Topraklama varken sistem elektron alabilir veya verebilir.
3. Durumun Fiziksel Analizi (Adım Adım)
1. Aşama: M Çubuğu Yaklaştırılırken Topraklama Açık
- Negatif yüklü M çubuğu K küresine yaklaşınca, K’deki serbest elektronlar M’ye itilir ve kürenin toprak (B) yönündeki kısmında toplanır.
- Kürede dışarısında (A noktasında, çubuğa yakın tarafta) pozitif yükler kalır.
2. Topraklamadan Ne Olur?
- Elektron itildikçe, fazlalık elektronlar** toprağa akar.** Böylece K küresi üzerinde net pozitif yük kalır.
3. Sıralama Önemli
-
Önce topraklama kesilirse: Yani fazla elektronlar toprağa gittikten sonra toprak hattı kesilir ve sonra M çubuğu uzaklaştırılırsa, K küresinde kalan pozitif yük korunur.
-
Önce M çubuğu uzaklaştırılırsa (toprak bağlıyken): Elektronlar tekrar yer değiştirebileceği için sistem nötr kalır.
4. Önermelerin Değerlendirmesi: I, II, III
I. Topraktan küreye + yük geçer.
YANLIŞ:
- Burada topraktan küreye + yük asla geçmez. Topraktan K’ye artı yük gelmesi, yani elektron çıkışıdır. Ancak negatif M çubuğu yaklaşınca, K’nin elektronları itilir ve elektronlar toprağa akar, yani “topraktan küreye + yük geçmesi” değil, “küreden toprağa elektron geçmesi” doğrudur.
- Küre elektron kaybeder, pozitif yüklenir. Ancak bu, topraktan + yük gelmesi ile değil, küreden - yük gitmesi ile olur!
II. Toprak bağlantısı kesilip M cismi uzaklaştırılmadan önce; K küresinin A noktası artı, B noktası nötr olur.
DOĞRU DEĞİL (Çok dikkat!):
- Kürede yük dağılımı, M çubuğu hala yakında iken:
- A noktası (+) olur, çünkü orada elektron eksiği vardır.
- B noktası ise nötr değil, elektron fazlası olurdu eğer topraklamasaydı. Ama topraklama sayesinde, oradaki fazla elektronlar toprak üzerinden sistemden ayrılır.
- Toprak bağlantısı kesildiğinde artık yükler sabitlenir. Ama B noktası nötr olmaz, çünkü kürede tek bir nokta üzerinde yük nötrlenmez, tüm yüzeyde yük dağılımı olur.
III. Önce toprak bağlantısı kesilip sonra M cismi uzaklaştırılırsa, K küresi pozitif yüklü hale gelir.
DOĞRU:
- Çünkü, negatif yükler (elektronlar) topraklama açıkken toprağa akar, ardından toprak kesilirse artık küre pozitifleşmiştir ve M uzaklaşsa da yük değişmez.
5. Tablo: Doğruluk Analizi
| Önerme | Açıklama | Sonuç |
|---|---|---|
| I | Topraktan + değil, küreden - yük gider (pozitifleşir); önerme yanlış! | Yanlış |
| II | B noktası genelde nötr değil; yükler toprağa akar, A (+) olur ama B kesin nötr değil. | Yanlış |
| III | Önden toprak kesilip M uzaklaştırılırsa K pozitif kalır | Doğru |
6. Özet ve Doğru Cevap
- I. Yanlış: Yük geçiş yönü ters; elektron gider, + yük gelmez.
- II. Yanlış: B noktası nötr olmayabilir; kürede genelde yük yüzeye yayılır.
- III. Doğru: K küresi pozitif yüklü kalır.
Doğru seçenek:
- Yalnız III doğru olur.
- Cevap: (B şıkkı) Yalnız III
Sonuç Tablosu
| Önerme | Doğru/Yanlış |
|---|---|
| I | Yanlış |
| II | Yanlış |
| III | Doğru |
Kısa Özet:
Negatif bir çubuğun yaklaştırıldığı topraklı iletkende, elektronlar toprağa kaçar. Önce toprak kesilirse ve sonra çubuk uzaklaştırılırsa K küresi pozitif kalır. Bu durumda sadece III. önerme doğrudur.
Cevap: B şıkkı, Yalnız III.
Negatif yüklü M çubuğu, topraklı K küresine yaklaştırılıyor. Verilen üç yargıdan hangileri doğrudur?
Answer:
● I) “Topraktan küreye + yük geçer.”
Negatif çubuk (M) yaklaşınca, K küresinin negatif yüklerini (elektronlarını) toprağa doğru iter. Toprak, negatif yükleri uzaklaştırırken küreye pozitif yük kazandırır. Dolayısıyla “topraktan pozitif yük gelir” ifadesi, indüksiyon sürecini doğru tanımlar.
Bu madde doğrudur.
● II) “Toprak bağlantısı kesilip M cismi uzaklaştırılmadan önce; K küresinin A noktası artı, B noktası nötr olur.”
Toprak bağlantısını kestiğimiz anda, M çubuğu hâlâ yakında olduğu için küre üzerindeki yükler indüklenmeye devam eder. B noktasının tamamen nötr kalması beklenmez; çünkü yükler hâlâ M çubuğunun etkisi altında dağılır.
Bu madde yanlış kabul edilir.
● III) “Önce toprak bağlantısı kesilip sonra M cismi uzaklaştırılırsa, K küresi pozitif yüklü hale gelir.”
Küre, M çubuğu yakındayken topraklanmışsa negatif yükleri toprağa gönderir. Ardından toprak bağlantısı kesilince o anki net yük (pozitif yük fazlası) kürede hapsolur. Son olarak M çubuğu uzaklaştırıldığında bu pozitif yük kürede kalır.
Bu madde doğrudur.
Dolayısıyla I ve III doğru olduğundan, eğer seçenekler arasında varsa doğru cevap genellikle
C) I ve III olarak verilir.