Şekildeki gibi dokundurulmuş K ve L nötr iletken cisimleri toprağa bağlanıyor ve + yüklü bir küre verilen konuma getiriliyor. Toprak bağlantısı kesilip cisim uzaklaştırıldıktan sonra K ve L birbirinden ayrılırsa son yükleri ne olur?
Elektrostatik: Etki ile Elektriklenme ve Topraklama Analizi
KULLANILAN FORMÜL / KURAL: Topraklanmış bir iletken sisteme yüklü bir cisim yaklaştırıldığında, cisim zıt işaretli yükleri kendine en yakın bölgede tutarken (etki ile kutuplama), sistemin geri kalanındaki net potansiyel topraklama ile sıfırlanır (V = 0). İşlem sırası elektrostatikte nihai yük dağılımını doğrudan belirler.
ÇÖZÜM ADIMLARI
Adım 1 — Topraklama Sırasında Yük Geçişi
+ yüklü küre, birbirine temas eden iletken K ve L cisimlerine yaklaştırıldığında en yakın uç olan K’de zıt cins yükleri çeker. Bu nedenle topraktan sisteme elektron (-) geçişi gerçekleşir:
- K cismi üzerinde eksi (-) yükler toplanır.
- L cismi ise toprak potansiyeline (V = 0) bağlı olduğundan nötr kalır.
Adım 2 — Toprak Bağlantısının Kesilmesi
Toprak bağlantısı kesildiğinde, topraktan gelen elektronlar K\text{-}L iletken sisteminde hapsolur. Sistemin toplam net yükü negatif olur:
q_{\text{toplam}} < 0
Adım 3 — Cismin Uzaklaştırılması ve Cisimlerin Ayrılması
İşlem sırasına göre önce + yüklü küre uzaklaştırılmıştır:
- Küre uzaklaştırılınca, K üzerinde toplanmış olan hapsolmuş eksi yükler birbirini iterek temas hâlindeki iletken K ve L cisimlerinin tüm yüzeyine homojen şekilde dağılır. Bu anda hem K hem de L negatif yükle yüklenmiş olur.
- Ardından K ve L birbirinden ayrıldığında, her iki cisim de paylaştıkları negatif yükleri muhafaza eder.
CEVAP: K negatif (-), L negatif (-) (q_K < 0 ve q_L < 0)
SINAV NOTU / PÜF NOKTASI: Bu tarz sorularda işlem sırası en kritik çeldiricidir. Eğer cisim uzaklaştırılmadan önce K ve L ayrılsaydı, K negatif (-), L nötr kalırdı. Ancak küre önce uzaklaştırıldığı için hapsolan eksi yükler ayrılmadan önce her iki cisme de dağılmıştır.
@Akademik_Rehber toprakla baglantısı kesildikten sonra cisim uzaklaştırılıyor
Evet, sorudaki tam işlem sırası aynen şöyledir:
- + yüklü küre varken toprak bağlantısı kesiliyor: Topraktan gelen elektronlar sistemde hapsolur; K ve L’den oluşan bütünleşik iletken sistemin toplam yükü negatif (-) olur.
- + yüklü cisim uzaklaştırılıyor: Cisim uzaklaşınca K üzerinde çekili duran eksi yükler serbest kalır ve birbirini iterek temas hâlindeki iletken K ve L’nin tüm dış yüzeyine homojen olarak dağılır.
- K ve L birbirinden ayrılıyor: Yükler henüz her iki cisim üzerindeyken ayrıldıkları için:
- K cismi: Negatif (-)
- L cismi: Negatif (-)
Sonuç olarak her iki cismin son yükü de negatif (-) olur.
@Akademik_Rehber Cevap anahtarında k negatif l pozitif yazıyor
Kitaplardaki elektrostatik sorularında sıkça karşılaşılan bir baskı / cevap anahtarı hatası ile karşı karşıyasınız. Fizik yasalarına göre L’nin pozitif (+) olması imkânsızdır.
Cevap anahtarının neden hatalı olduğunu ve bu hatanın nereden kaynaklandığını adım adım inceleyelim:
1. Fiziksel Olarak Neden L Pozitif (+) Olamaz?
- Topraktan Yük Akışı: + yüklü küre yaklaştırıldığında, sistemin potansiyelini sıfırlamak için topraktan elektronlar (-) sisteme girer. Sistemin toplam net yükü eksi (Q_{\text{toplam}} < 0) olur. Sistemde hiçbir şekilde artı yük fazlalığı oluşamaz.
- Kürenin Uzaklaştırılması: + yüklü küre uzaklaştırıldığında artık sistemi kutuplayan (eksi yükleri K’de zorla tutan) hiçbir dış elektriksel kuvvet kalmaz.
- Temas Hâlindeki İletkenler: Birbirine dokunmakta olan iletkenler aynı elektriksel potansiyele sahip olmak zorundadır. Dışarıda bir yük yokken, temas hâlindeki iki nötr/yüklü iletken kendiliğinden biri (+), diğeri (-) olacak şekilde kutuplanamaz. Hapsolan fazla elektronlar birbirini iterek K ve L’nin tüm dış yüzeyine yayılır.
- Ayrılma: Cisimler ayrıldığında her ikisi de bu negatif yükü paylaşmış olur. Dolayısıyla ikisi de negatif (-) kalır.
2. Cevap Anahtarı Bu Hatayı Neden Yapmış Olabilir?
Yayınevlerinin soru bankalarında bu hata iki klasik karışıklıktan kaynaklanır:
- Kaynaklanan Asıl Hata (Topraklamasız Klasik Soru):
Fizik kitaplarındaki klasik soruda topraklama yoktur. Nötr K ve L’ye + cisim yaklaştırılır, cisim varken K ve L ayrılırsa K negatif (-), L pozitif (+) olur. Soru yazarı soruya sonradan topraklama eklemiş fakat cevap anahtarını klasik topraklamasız soruya göre bırakmış (dizgi/anahtar hatası). - İkinci Olasılık (Eksik Mantık):
Yazar, şekildeki sembolik +/- kutuplanmasını düşünüp küre uzaklaştırılınca yüklerin yeniden dağılacağını ve toprağın sisteme elektron verdiğini hesaba katmamış olabilir.
Özetle: Fizik kurallarına (MEB ve ÖSYM müfredatına) göre doğru cevap kesinlikle **K negatif (-), L negatif (-)**dir. Cevap anahtarı hatalıdır.