İki noktasal yük arasındaki elektriksel kuvvet, uzaklığın karesiyle ters orantılıdır; uzaklık iki katına çıkarsa kuvvet dörtte birine iner.
Elektriksel Kuvvet, Elektrik Alan ve Potansiyel konusu bu Coulomb bağıntısının yanında elektrik alanı, potansiyeli ve potansiyel enerjiyi kapsar. Kuvvet ve alan vektördür, potansiyel ve potansiyel enerji ise skalerdir; bu yüzden birden çok yükün potansiyeli yönsüz olarak toplanır.
Bir yük yalnız elektriksel kuvvetle hareket ederken kuvvetin yaptığı iş, potansiyel enerjideki azalmaya eşittir. AYT Fizik sorularında ortamın değişmesi, yüklerin yer değiştirmesi ve potansiyel farkı içinde hareket eden parçacıklar yargılar ya da hesaplamalarla incelenir.
Örnek sorular
Bir şık seç, doğru mu değil mi hemen görürsün — hiçbir şey kaydedilmez, hesap gerekmez.
1. soruKolay
Elektrik yükü +2μC olan noktasal bir parçacık, elektriksel potansiyeli 30 V olan K noktasından potansiyeli −10V olan L noktasına yalnız elektriksel kuvvetin etkisiyle hareket ediyor.
K’den L’ye hareket sırasında elektriksel kuvvetin yaptığı iş ve parçacığın elektriksel potansiyel enerjisindeki değişim aşağıdakilerin hangisinde doğru verilmiştir?
Cevabı göster
Cevap: B — 80μJ;80μJ azalır
Kısaca — Elektriksel kuvvet 80μJ iş yapar; elektriksel potansiyel enerji 80μJ azalır. Potansiyel enerji değişimi ΔU=q(VL−VK)=(2μC)(−10−30)V=−80μJ olur. Elektriksel kuvvetin işi ise Wel=−ΔU=80μJ bulunur. Yalnız elektriksel kuvvet etkili olduğundan azalan potansiyel enerji, kinetik enerjiye dönüşür. Çeldirici notu: Elektriksel kuvvetin pozitif iş yapması, potansiyel enerjinin arttığını değil azaldığını gösterir.
2. soruKolay
Elektriksel geçirgenliği ε olan homojen bir ortamda, aralarında r uzaklık bulunan +q ve −2q noktasal yüklerinin birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetin büyüklüğü F’dir.
Yükler sabit tutularak başlangıç durumuna ayrı ayrı uygulanan değişikliklerle ilgili;
I. Uzaklık değiştirilmeden ortamın elektriksel geçirgenliği 2ε yapılırsa kuvvetin büyüklüğü F/2 olur.
II. Ortam değiştirilmeden uzaklık r/2 yapılırsa kuvvetin büyüklüğü 2F olur.
III. Ortamın elektriksel geçirgenliği 4ε, uzaklık ise r/2 yapılırsa kuvvetin büyüklüğü F olur.
Yargılarından hangileri doğrudur?
Cevabı göster
Cevap: D — I ve III
Yükler sabitken kuvvetin büyüklüğü 1/(εr2) ile orantılıdır. I’te geçirgenlik iki katına çıktığından kuvvet F/2 olur. II’de uzaklık yarıya indiğinden kuvvet 4F olur; II yanlıştır. III’te geçirgenlikten gelen 1/4 çarpanı ile uzaklıktan gelen 4 çarpanı birbirini dengeler ve kuvvet F olur. I ve III doğrudur; cevap D’dir.
3. soruZor
Aralarındaki uzaklık 6d olan A ve B noktalarında sırasıyla +2q ve +5q yükleri sabittir. A’ya 4d,B’ye 5d uzaklıktaki bir noktaya yerleştirilen Q yüküyle birlikte üç yükün toplam elektriksel potansiyel enerjisi sıfırdır. Q, değiştirilmeden A’ya 8d,B’ye 4d uzaklıktaki bir noktaya getiriliyor. Sonsuzda potansiyel enerji sıfır alınmıştır.
I. Q negatiftir. II. A noktasında diğer iki yükün oluşturduğu potansiyel azalır. III. Sistemin toplam elektriksel potansiyel enerjisi sıfır kalır.
Yargılarından hangileri doğrudur?
Cevabı göster
Cevap: A — I ve III
Sabit iki pozitif yükün etkileşim enerjisini dengeleyebilmesi için Q negatif olmalıdır; bu yük A’dan uzaklaştığında A’daki potansiyel artar. Sabit yüklerin Q’nun bulunduğu noktada oluşturduğu potansiyel başlangıçta kq(2/4+5/5)/d, sonunda kq(2/8+5/4)/d olup birbirine eşit olduğundan toplam enerji sıfır kalır.
Cepte soru çöz, bağımsız bir çalışma uygulamasıdır; hiçbir sınav kurumu, okul ya da resmî kurumla bağlantılı, bunlarca desteklenen veya onaylanan bir uygulama değildir.
AYT (Alan Yeterlilik Testi), Yükseköğretim Kurumları Sınavı (YKS) kapsamında ÖSYM tarafından düzenlenen resmî bir sınavın ikinci oturumudur. Bu uygulama ÖSYM ile bağlantılı değildir.
Uygulamadaki tüm sorular ve metinler Cepte soru çöz için özgün olarak hazırlanmıştır; hiçbir resmî sınavdan alınmamıştır.