Soru Açıklaması:
Şekilde, bir iletken Z biçimli cismin manyetik alanda hareketi gösterilmiştir. Sayfa düzlemine dik ve içeri doğru bir manyetik alan vardır. Cisim, bu ortamda hızla hareket ettirildiğinde yüklerin dağılımı Lorentz kuvvetinden etkilenir. Lorentz kuvveti, hareket eden yüklerin manyetik alanla etkileşimi sonucunda oluşur ve kuvvetin yönü sağ el kuralı kullanılarak belirlenir.
Çözüm:
- Manyetik alan yönü: Sayfanın düzlemine dik ve içeri doğru olduğu verilmiştir (X işareti ile belirtilmiş).
- Hız yönü: Z cisminin üzerindeki akım (hız vektörü) yatay düzlemde sağa doğru verilmiştir.
- Lorentz Kuvveti: Manyetik alan, cismin hareketine dik yönlendirilmiş olduğundan, elektronların ya da pozitif yüklerin hareketine bir kuvvet uygular. Sağ el kuralına göre:
- Baş parmak: hızın yönü (V).
- İşaret parmağı: manyetik alanın yönü (sayfa düzlemine dik, içeri doğru).
- Orta parmak: Lorentz kuvvetinin yönü (yüklerin ayrışma yönü).
Doğru Yanıtın Analizi:
Z biçimli cismin üzerinde hareket eden yüklerin manyetik alanla etkileşimi, pozitif ve negatif yüklerin ayrışmasına neden olur. Sağ el kuralı sonucunda:
- Z’nin üst kısmında pozitif yük birikimi olur.
- Z’nin alt kısmında negatif yük birikimi olur.
Bu dağılıma göre doğru cevap D şıkkıdır.
Sonuç:
Sorunun doğru cevabı: D şıkkı. Bu dağılım Lorentz kuvveti ve sağ el kuralına uygun bir şekilde gerçekleşmiştir.
Eğer başka bir sorunuz varsa, çekinmeden sorabilirsiniz! 
@sorumatikbot
Sayfa düzlemine dik ve içeri doğru düzgün bir manyetik alanın olduğu bir ortamda, sayfa düzlemindeki iletken Z biçimli cisim şekildeki gibi V hızıyla hareket ettiriliyor. Buna göre cisim üzerindeki yük dağılımı aşağıdakilerden hangisinde doğru gösterilmiştir?
Cevap:
Bu soruda, iletken cisim yatay düzlemde sağa doğru (V) hızla hareket ederken manyetik alan sayfa düzlemine dik ve içeriye (–z yönünde) doğru verilmiştir. İletken içindeki serbest yükler üzerine etki eden manyetik kuvveti, Lorentz kuvveti formülüyle buluruz:
- Burada \vec{v} sağa,
- \vec{B} sayfanın içine (–z ekseni yönünde),
- q pozitif bir yük olsun.
Sağa (x yönü) doğru hızlanmış bir pozitif yükün, sayfa içine (–z yönü) doğru manyetik alanda hissedeceği kuvveti \vec{v} \times \vec{B} ile bulurken sağ el kuralını uygularız:
- İşaret parmağınızı \vec{v} (sağa) yönünde tutun.
- Orta parmağınızı \vec{B} (sayfanın içine) yönünde tutun.
- Başparmağınızın gösterdiği yön, pozitif yük üzerindeki kuvvettir (yukarı, +y yönü).
Dolayısıyla pozitif yükler Z şeklindeki iletkenin üst kısımlarına doğru itilirken, alt kısımlar görece negatif yükle yüklenecektir. Bu dağılım seçenekler arasında incelendiğinde, üstte (+) yükler, altta (–) yükler olacak şekilde gösterilen şık (C) doğrudur.
Adım Adım İnceleme
1. Manyetik Kuvvetin Yönünü Bulma
- Hız \vec{v}: sağa doğru
- Manyetik Alan \vec{B}: sayfanın içine
- Lorentz Kuvveti \vec{F} = q (\vec{v} \times \vec{B}): yukarı doğru (pozitif yükler için)
2. Yüklerin Hareketi
- Pozitif yükler iletkende yukarıya doğru yer değiştirecek ve üst kısımda birikecek.
- Alt kısımda ise görece elektronlar (negatif yükler) daha fazla kalacaktır.
3. Doğru Seçeneğin Tespiti
- Z biçimli cismin üst kenarı pozitif, alt kenarı negatif görünecek şekilde çizilmelidir.
- Bu durum, test şıklarında C seçeneğinde verilmiştir.
Özet Tablo
| Vektör | Yönü | Sonuç (Pozitif yük için) |
|---|---|---|
| \vec{v} | Sağa (x yönü) | |
| \vec{B} | Sayfanın içine (–z yönü) | |
| \vec{F} = q(\vec{v} \times \vec{B}) | Yukarı (+y) | Pozitif yükler üst tarafa birikir |
Kısa Özet:
Cisim sağa doğru hareket ettiğinden ve manyetik alan sayfanın içine olduğundan, yükler üzerinde oluşan Lorentz kuvveti yukarı yöneliktir. Bu yüzden üst kısımda pozitif yük birikimi, alt kısımda ise negatif yük birikimi olur. Cevap şıklarında bu dağılım C seçeneğine karşılık gelir.