Paralel Levhalar ve Sığa — AYT örnek sorular ve çözümleri

Kısaca — Levhalar arasındaki potansiyel fark uzaklığa bölündüğünde ve uzaklık metreye dönüştürüldüğünde elektrik alan 4000 N/C bulunur.

Yüklü paralel levhalar arasında oluşan düzgün elektrik alanın büyüklüğü $E={\displaystyle \frac{V}{d}}$ bağıntısıyla hesaplanır. Formülde SI birim sistemi geçerli olduğundan levhalar arası uzaklığı mutlaka metreye çevirmelisin: $d=5\text{ cm}=0,05\text{ m}$. Verilen değerleri yerine koyduğumuzda $E={\displaystyle \frac{200}{0,05}}=4000\text{ N/C}$ değerine ulaşırız. Uzaklığı metreye çevirmeyi unutup 200’ü doğrudan 5’e bölen öğrenciler genellikle 40 çeldiricisine takılmaktadır.

Kısaca — Levhalar arası potansiyel fark sabitken uzaklık yarıya indiğinde elektrik alanın büyüklüğü ve alan çizgilerinin sıklığı iki katına çıktığından doğru yargılar I ve II’dir.

İletken paralel levhalar arasındaki elektrik alanın büyüklüğü $E={\displaystyle \frac{V}{d}}$ bağıntısıyla belirlenir. Soruda levhalar arasındaki potansiyel farkın ($V$) sabit tutulduğu açıkça verilmiştir; bu durumda $d$ uzaklığı yarıya ($d\mathrm{/}2$) indirildiğinde elektrik alan $E^{\mathrm{\prime }}={\displaystyle \frac{V}{d\mathrm{/}2}}=2E$ olur ve iki katına çıkar (I. yargı doğru). Elektrik alan çizgilerinin sıklığı o bölgedeki alan şiddetiyle doğru orantılı olduğundan, alan iki katına çıktığında çizgilerin sıklığı da artar (II. yargı doğru). Potansiyel fark bir üreteçle sabit tutulduğundan III. yargı yanlıştır. Bazı öğrenciler $V=E\cdot d$ ifadesine bakarken $V$’nin sabit tutulduğu koşulunu unutarak potansiyel farkın da değişeceği yanılgısına düşmektedir.

Kısaca — Aynı 18 V gerilime bağlanan sığaçlardan sığası daha büyük olan K sığacı, L’ye göre daha fazla elektrik yükü depolar.

Her iki sığaç da ayrı ayrı aynı 18 V’luk ideal üretece bağlandığından uçları arasındaki potansiyel farklar eşittir ($V_K=V_L=18\text{ V}$); potansiyel farkların farklı olduğunu öne süren yargılar yanlıştır.

Bir sığacın depoladığı elektrik yükü $Q=C\cdot V$ bağıntısıyla hesaplanır. Gerilimler eşit olduğunda yük miktarı doğrudan sığa ile orantılıdır: $Q_K=6\mu \text{F}\times 18\text{ V}=108\mu \text{C}$ ve $Q_L=3\mu \text{F}\times 18\text{ V}=54\mu \text{C}$ olur. Dolayısıyla K sığacı L sığacından daha fazla yük depolar.