Elektrik Yükleri

'Fizik' forumunda Uygu tarafından 28 Eyl 2012 tarihinde açılan konu

  1. Uygu

    Uygu New Member

    Yalıtkan ve İletken Yük Dağılımı

    Plastik balon yalıtkan bir maddedir. Balon şişirildikten sonra Yalnız bir yüzeyi yün kumaşa sürtülürse, sürtülen kısım kağıt parçalarını çektiğini diğer tarafların ise kağıt parçalarını çekmediğini gözlemleriz. Bu durum Balonun yalnız Yün kumaşa sürtülen Kısmının elektriklendiğini diğer kısımların ise yüklenmediğini gösterir.



    O halde Yalıtkan maddelerin yüzeylerinin bölgesel olarak yüklenebileceği sonucu çıkarılır. İletkenlerde ise negatif elektrik yükleri hareket edebildikleri için yükler birbirlerini iterek yüzeyin her tarafına yayılır.



    İçi Boş İletken Küre yada Silindirin Yük Dağılımı

    İçi boş küre ve silindir gibi iletken cisimler yüklendiğinde yükler dış yüzeyde toplanır. İç kısmı ise nötr olur. Elektriksel kuvvet gereğince yükler birbirlerine mümkün olan em uzağa yani kürenin dış yüzeyine kadar iterler. Eğer yüklü bir kürecik içi boş kürenin iç yüzeyine dokundurulursa kendi yükünü tamamen küreye aktarır ve kürecik nötr olur.

    Eğer yüklü kürecik kürenin dış yüzeyine dokundurulursa dokunma ve elektriklenme olur. Yani toplam yükü yarıçapları oranında paylaşırlar.

    (-) Yük bir L küreciği nötr içi boş K küresinin içine sarkıtılırsa K küresi etki ile elektriklenir kürenin iç yüzeyi (+), dış yüzeyi ise (-) Yükle yüklenir.





    Şimşek Ve Yıldırım

    Hava moleküllerini ve su damlalarının hareketleri, fırtına bulutlarının elektrik ile yüklenmesine neden olur. Bulutlar yeterince Birbirlerine yaklaştığında bir buluttan diğerine yük boşalması olur. Bu olaya Şimşek denir.

    Bulutlar yeryüzüne yeterince yaklaşırsa, buluttan yere ya da yerden buluta doğru elektik yükü boşalması olur. Bu olaya Yıldırım denir.



    Yıldırım olayında elektrik yükünün boşalması bulut ile yer yüzünün en yakın noktaları arasında olabilir. Bu nedenle Yıldırım genellikle yüksek ve sivri yerlere düşer.

    Yıldırımdan korunmak için minare gibi yüksek yapılara paratoner (yıldırımsavar) adı verilen sivri uçlu metal çubuk takılır. Metal çubuğa bağlı iletken telin diğer ucu toprağa gömülür. Böylece bulut ile paratoner arasında karşılıklı olarak boşalan elektrik yükleri binaya ve çevreye zarar vermeden toprağa akar.



    İletkenlerin Sivri Uçlarında Fazla Yük Toplanır



    İletkenlerde negatif elektik yükleri hareket edebildikleri için, yükler birbirlerini iterek küre gibi yuvarlak iletken cisimleri dış yüzeyine homojen olarak dağılır. Fakat sivri uçlu iletken cisimlerin sivri kısımlarında daha fazla yük toplanır. Bundan dolayı yıldırım yüksek ve sivri uçlu yerlere düşme ihtimali daha fazladır.

    Yıldırım etkisinden korunmak için Paratonerler yüksek binalara takılır ve ucu sivri olarak üretilir. Dolayısıyla yıldırımla boşalan yükler binaya zarar vermeden toprağa aktarılır.



    Faraday Kafesi



    İçerisinde olan her şeyi dışarıdaki elektriksel olaydan koruyan iletken kafestir.

    Elektrik yüklerinin iletkenin dış yüzeyine yayılmaları sonucu İngiliz fizikçi MİCHAEL FARADAY uygulama alanı olarak kendi buluşu olan Faraday Kafesini yapmıştır.Faraday Kafesinde Faraday'ın "bir iletken yapı içindeki elektrik alanı sıfırdır " ilkesinden yararlanılmıştır.Bundan dolayı yağmurlu havalarda yıldırım düşme tehlikesine karşılık can güvenliği için arabanın içine girilmesi en uygun davranıştır.Yeni nesil otobüslerde de bu sistem kullanılmakta bu nedenle de cep telefonu dalgaları otobüse zarar vermemektedir.



    COULOMB KUVVETİ



    Aynı tür yüklerin birbirlerini ittiği zıt yüklerin ise birbirlerini çektiği biliniyor. Yapılan deneyler bu itme ya da çekme kuvvetinin, cisimlerin üzerindeki yük fazlalığına ve cisimler arasındaki uzaklığa bağlı olduğunu göstermiştir.



    1. şekilde aynı tür ve eşit miktarda elektrikle yüklü özdeş iletken kürelerinin aralarındaki uzaklık d iken birbirlerine uyguladığı itme kuvveti f olsun. 2. şekilde birinin yükü yarıya indirildiğinde f/2 Olduğu ve 3. şekilde birinin yükü iki katına çıkarıldığında itme kuvvetinin 2f olduğu görülüyor. O halde yüklü iki cisim arasındaki itme ve çekme kuvveti yüklerin çarpımı ile doğru orantılıdır.



    Yükler sabit kalacak şekilde aralarındaki uzaklık yarıya indirildiğinde kuvvetin dört katına çıktığı aralarındaki uzaklık iki katına çıkarıldığında kuvvetin dört kat azaldığı görülür. Bu da kuvvetin, yükler arasındaki uzaklığın karesi ile ters orantılı olduğunu gösterir.

    Coulomb Kuvvetinin Büyüklüğü

    Yüklü cisimleri birbirlerine uyguladıkları kuvvetin uygulama noktası, yük merkezleri; doğrultusu, yük merkezlerini birleştiren doğru; yönü, aynı cisim ise birbirinden dışa, zıt cins ise birbirine doğrudur. Kuvvetin büyüklüğü ise yük miktarının çarpımı ile doğru, aradaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.

    Noktasal iki yük arasındaki kuvvet; Orantı


    sabiti k ise,

    Bağlantısından bulunur. Burada ;

    F : Yüklerin Birbirlerine uyguladığı itme ya da çekme kuvvetidir.

    d : Yüklü cisimler arasındaki uzaklıktır.

    K : Yüklerin bulunduğu ortamın cinsine ve kullanılan birim sistemine bağlı bir kat sayısıdır.







    Boşlukta ya da havada yük birimi coulomb alınırsa;





    0 ortamının elektrik geçirgenliği olup boş uzay elektrik geçirgenliği

    0 = 8.85 . 10 c /N.m

    Yüklü iki cisim arasındaki elektriksel kuvvet, cisimler arasındaki ortamın cinsine göre değişir.

    İtme ya da çekme kuvveti, yük değerleri ne olursa olsun mutlaka eşir ve zıt yönlüdür.



    Birden fazla yükün başka bir yüke uyguladığı kuvvet,her bir yükün uyguladığı kuvvetlerin bileşkesinden bulunur.Birden fazla yüklü cismin başka bir yüklü cisme uyguladığı kuvvet, her bir cismin uyguladığı kuvverlerin bileşkesinden bulunur.Şekilde q1 ve q2 yüklü cisimlerin q3 yğklü cisme uyguladıkları kuvvet ile q3 ve q2 yüklü cisimlerin q1 yüklü cismine uyguladığı kuvvetler gösterilmiştir.





    Bu Kuvvetler Dört Aşamada Hesaplanır.



    1. Önce yüklerin işaretlerine göre kuvvet vektörleri çizimle gösterilir.

    2. Sonra bağıntısına göre kuvvetlerin büyüklükleri hesaplanır.

    3. Daha sonra da geometri bilgileri kullanılarak kuvvetler arasında açılar belirlenir.

    4. En son olarak da vektörel toplama kuralları kullanılarak bileşke kuvvet bulunur.

    Aşağıdaki resimde aynı cins yükle yüklü küreler yük miktarları farklı da olsa birbirlerine eşit büyüklükte kuvvetle iterek dengeye gelirler. Dengeye geldiklerinde iplerin düşeyle yaptıkları açılar α1 ve α1 olsun.

    Dengenin şartına göre, ipteki T gerilme kuvvetinin şiddeti hem F kuvvetinden, hem de cismin ağırlığından daha da büyüktür.

    Cisimler birbirlerine eşit şiddette kuvvet uyguladığına göre α açıları cisimlerin ağırlıklarına bağlıdır. Ağır olan cisim denge konumunda (düşey) daha az ayrılır. Ağırlıkları eşit ise α1 ve α2 açılarıda eşit olur.

    *


    Alıntı
     

Bu Sayfayı Paylaş