Elektrostatik Ders Notu

Elektrostatik Ders Notu

Elektrostatik, durgun elektrik yüklerini ve bu yüklerin birbirleriyle etkileşimini inceler. TYT’de özellikle elektriklenme çeşitleri, yük korunumu, elektroskop, topraklama ve Coulomb kuvveti üzerinden sorular gelir.

1. Elektrik Yükü

Atomda:

Proton → Pozitif (+)

Elektron → Negatif (-)

Nötron → Yüksüz

Proton sayısı = Elektron sayısı ise: Cisim nötrdür.

Elektron sayısı fazla ise: Cisim negatif yüklüdür.

Elektron sayısı az ise: Cisim pozitif yüklüdür.

Elektriklenme olaylarında hareket eden parçacık elektronlardır.

Pozitif yüklenme: Elektron verme

Negatif yüklenme: Elektron alma

1. Yüklerin Etkileşimi

Aynı cins yükler birbirini iter.

+ ile + → İtme

• ile - → İtme

Zıt cins yükler birbirini çeker.

+ ile - → Çekme

Yüklü bir cisim, nötr bir cismi de çekebilir.

Bunun nedeni nötr cisimdeki yüklerin kutuplanmasıdır.

1. Nötr Cisim

Bir cismin nötr olması, hiç yük içermediği anlamına gelmez.

Nötr cisimde:

Pozitif yük miktarı = Negatif yük miktarı

olur.

1. Elektrik Yükünün Korunumu

Kapalı bir sistemde toplam elektrik yükü korunur.

Elektriklenme sırasında yük yoktan oluşmaz veya yok olmaz.

Yükler yalnızca cisimler arasında aktarılır.

Örnek:

Başlangıçta nötr iki cisim sürtünme ile elektriklendiğinde biri +q, diğeri -q olabilir.

Toplam yük yine sıfırdır.

1. İletken Maddeler

Elektrik yüklerinin madde içinde kolayca hareket edebildiği maddelere iletken denir.

Örnek:

• Metaller
• İnsan vücudu
• Tuzlu su

İletkenlerde yükler hareket ederek yüzeyde yeniden dağılabilir.

1. Yalıtkan Maddeler

Elektrik yüklerinin serbestçe hareket edemediği maddelere yalıtkan denir.

Örnek:

• Plastik
• Cam
• Kauçuk
• Porselen

Yalıtkanlarda yükler genellikle elektriklendirilen bölgede kalır.

1. Sürtünme ile Elektriklenme

İki farklı yalıtkan madde birbirine sürtüldüğünde elektron alışverişi olabilir.

Elektron alan: Negatif yüklenir.

Elektron veren: Pozitif yüklenir.

Başlangıçta nötr iki cisim sürtünme ile elektriklenirse yüklerinin büyüklükleri eşit, işaretleri zıt olur.

1. Dokunma ile Elektriklenme

Yüklü bir iletken başka bir iletkene dokundurulduğunda yükler yeniden paylaşılır.

Toplam yük korunur.

Özdeş iletken kürelerde:

Son yük = Toplam yük / Küre sayısı

Örnek:

Özdeş iki kürenin yükleri:

+6q ve -2q

Toplam yük:

+4q

Dokundurulup ayrıldıklarında:

Her biri +2q olur.

Önemli: Yüklerin eşit paylaşılması için iletkenlerin özdeş olması gerekir.

1. Etki ile Elektriklenme

Yüklü bir cisim nötr iletkene dokundurulmadan yaklaştırılırsa iletkendeki yük dağılımı değişir.

Buna etki ile elektriklenme denir.

Yalnızca yaklaştırma yapılıyorsa nötr cismin toplam yükü değişmez.

Sadece yüklerin dağılımı değişir.

1. Kutuplanma

Yüklü bir cisim nötr bir cisme yaklaştırıldığında cismin içindeki yüklerin dağılımı değişebilir.

Yüklü cisme yakın tarafta zıt yük etkisi daha fazla olur.

Bu nedenle yüklü cisim nötr cismi çekebilir.

Örnek:

Elektriklenmiş tarağın küçük kâğıt parçalarını çekmesi kutuplanmaya örnektir.

1. Topraklama

Bir iletken cismin Dünya ile iletken bağlantı kurmasına topraklama denir.

Topraklama sırasında elektron alışverişi gerçekleşebilir.

Negatif yüklü cisim topraklanırsa: Fazla elektronlar Dünya’ya geçebilir.

Pozitif yüklü cisim topraklanırsa: Dünya’dan cisme elektron gelebilir.

Topraklama olayında hareket eden parçacık yine elektrondur.

1. Etki ile Kalıcı Elektriklenme

Bir iletken dokunmadan kalıcı olarak elektriklendirilebilir.

Temel işlem sırası:

1. Yüklü cisim nötr iletkene yaklaştırılır.
2. Nötr iletken topraklanır.
3. Toprak bağlantısı kesilir.
4. Yüklü cisim uzaklaştırılır.

İşlem sırası önemlidir.

1. Elektroskop

Bir cismin elektrik yüklü olup olmadığını anlamak için kullanılan araca elektroskop denir.

Temel bölümleri:

• Metal topuz
• İletken çubuk
• Metal yapraklar

Elektroskop yüklendiğinde yapraklarda aynı cins yük oluştuğu için yapraklar birbirini iter ve açılır.

1. Nötr Elektroskoba Yüklü Cisim Yaklaştırılması

Yüklü bir cisim nötr elektroskobun topuzuna yaklaştırılırsa yükler elektroskop içinde yeniden dağılır.

Yapraklar açılabilir.

Yüklü cisim uzaklaştırıldığında elektroskop başlangıç durumuna dönebilir.

Yaklaştırmada yük aktarımı olmak zorunda değildir.

1. Elektroskoba Dokunma

Yüklü bir cisim elektroskobun topuzuna dokundurulursa yük alışverişi olabilir.

Bu durumda elektroskobun toplam yükü değişebilir.

Önemli:

Yaklaştırma → Yük dağılımı değişebilir.

Dokundurma → Yük alışverişi olabilir.

1. Yüklü Elektroskoba Cisim Yaklaştırılması

Yüklü elektroskoba başka bir yüklü cisim yaklaştırıldığında yaprakların açıklığı:

• Artabilir.
• Azalabilir.
• Kapanabilir.

Sonuç, elektroskobun ve yaklaştırılan cismin yüküne bağlıdır.

Sadece yaprakların hareketine bakarak her durumda yük işareti kesin olarak belirlenemez.

1. Coulomb Kuvveti

İki noktasal elektrik yükü arasındaki elektriksel kuvvet:

F = k × |q₁ × q₂| / r²

F = Elektriksel kuvvet

q₁ ve q₂ = Yük miktarları

r = Yükler arasındaki uzaklık

k = Sabit

Elektriksel kuvvet:

Yük miktarlarının çarpımıyla doğru orantılıdır.

Uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.

1. Yük Değişiminin Kuvvete Etkisi

Yüklerden biri 2 katına çıkarsa:

F → 2F

İki yük de 2 katına çıkarsa:

F → 4F

Yüklerden biri 3 katına çıkarsa:

F → 3F

1. Uzaklığın Kuvvete Etkisi

Uzaklık 2 katına çıkarsa:

F → F/4

Uzaklık 3 katına çıkarsa:

F → F/9

Uzaklık yarıya düşerse:

F → 4F

Coulomb sorularında uzaklığın karesi unutulmamalıdır.

1. Elektriksel Kuvvetin Yönü

Aynı işaretli yükler birbirini iter.

Zıt işaretli yükler birbirini çeker.

İki cismin birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetler:

• Eşit büyüklüktedir.
• Zıt yönlüdür.

Yük miktarlarının farklı olması bu kuvvetlerin büyüklüklerinin eşit olmasını değiştirmez.

Sınavda Dikkat Edilecek Noktalar

• Elektriklenmede protonlar değil elektronlar hareket eder.
• Elektron alan cisim negatif yüklenir.
• Elektron veren cisim pozitif yüklenir.
• Nötr cisimde hiç yük yok değildir.
• Aynı yükler iter, zıt yükler çeker.
• Yüklü cisim nötr cismi çekebilir.
• Toplam elektrik yükü korunur.
• Özdeş iletkenler dokundurulursa toplam yük eşit paylaşılır.
• Etki ile elektriklenmede dokunma olmadan yük dağılımı değişir.
• Topraklamada elektron alışverişi gerçekleşebilir.
• Elektroskopta yaklaştırma ve dokundurma farklı işlemlerdir.
• Coulomb kuvveti uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.
• Uzaklık 2 katına çıkarsa kuvvet 1/4 olur.
• İki yükün birbirine uyguladığı kuvvetlerin büyüklükleri eşittir.

Kısa Özet

• Elektron alan → Negatif
• Elektron veren → Pozitif
• Aynı yükler → İter
• Zıt yükler → Çeker
• Nötr cisim yüklü cisim tarafından çekilebilir.
• Toplam yük korunur.
• İletkenlerde yükler hareket edebilir.
• Sürtünme ile elektriklenmede elektron alışverişi olur.
• Dokunmada yük paylaşımı gerçekleşir.
• Özdeş kürelerde toplam yük eşit paylaşılır.
• Etki ile elektriklenmede yük dağılımı değişir.
• Topraklamada Dünya ile elektron alışverişi olabilir.
• Elektroskop yük durumunu incelemek için kullanılır.
• F = k × |q₁ × q₂| / r²
• Coulomb kuvveti yükle doğru, uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.