ELEKTRİKSEL KUVVET
11. Sınıf ve lys fizik konusu. Elektrik yüklerinin oluşturduğu elektriksel kuvvetin hesaplanması konu anlatımı ve çözümlü örnekler.
Aralarında r kadar uzaklık bulunan iki cismin birbirine uyguladığı kuvvet aşağıdaki formülle bulunur.
F: Elektriksel Kuvvet
q1: Elektrik Yükü
q2: Elektrik Yükü
r: Yükler arasındaki uzaklık (m)
k: Coulomb sabiti
Aynı işaretli yükler birbirini iter, zıt işaretli yükler birbirini çeker.
k sabiti yüklerin bulunduğu ortamı niteler ve birimlerin bulunmasına yardımcı olmak üzere kullanılır.
k ≅ 9.109 N.m2/C2
ɛ0: Boşluğun elektriksel geçirgenliği olup değeri yaklaşık olarak;
ɛ0 ≅ 8.85.10-12 C2/N.m2
Elektrik yük miktarının birimi Coulomb (C)dur.
1 elektron veya proton yükü = 1,6x10-19 C dur.
1 proton veya 1 elektronun yük miktarına birim yük veya elemanter yük (e.y) adı verilir.
Elektrik yükleri birbirine itme veya çekme kuvveti uygular. Uygulanan bu kuvvetin büyüklüğü yüklerin çarpımı ile doğru, aralarındaki uzaklığın karesi ile ters orantılıdır.
Aynı işaretli yükler birbirini iter. q1 ile q2 yükü birbirlerine itme kuvveti uygular.
Zıt yükler birbirini çeker. q2 yükü q1 yükünü kendine çekerken, q1 yükü de q2 yükünü kendine doğru çeker.
Örnek:
Şekildeki yükler arasındaki mesafe 4 m’dir. q1 yükü 5.10-2 C, q2 yükü 8.10-2 C’dur. Yükler arasındaki itme kuvvetini bulunuz. (k= 9.109.N.m2/C2)
Çözüm:
| F = 9.109. | 5.10-2.8.10-2 |
|
| 16 |
F = 22,5 . 105 N
Örnek:
Şekilde q1 yükü 5 C, q2 yükü 4 C dur. Bu iki yük arasındaki mesafe ise 3 m’dir.
Buna göre cisimlerin birbirine uyguladığı kuvvet nedir?
(k = 9.109 N.m2/C2 )
Çözüm:
F = 20.109 N olur.
Örnek:
Şekildeki yüklerden q1 = 25.10-5 C, q2 = 4.10-4 C dur. Cisimlerin birbirlerine uyguladıkları itme kuvveti 36 N olduğuna göre bu iki yük arasındaki uzaklık kaç m’dir?
(k = 9.109 N.m2/C2)
Çözüm:
| F = 9.109. | 25.10-5 . 4.10-4 |
|
| x2 |
36x2 = 36.25
x2 = 25
x = 5 m
Örnek:
X, Y ve Z yükleri şekildeki gibi bir üçgenin köşeleri üzerine sabitlenmişlerdir. Y ve Z yüklerinin X yüküne uyguladıkları bileşke kuvvet kaç N dur?
(k = 9.109 N.m2/C2, sin45° = cos45° = 0,7)
Çözüm:
Y yükünün X yüküne uyguladığı kuvvet;
| F(y, x) = 9.109. | 20.10-6 . 8.10-4 |
|
| (4.10-1)2 |
| F(y, x) = | 9.20.8.109-6-4 |
|
| 16.10-2 |
F(y, x) = 90.10= 900 N
Z yükünün X yüküne uyguladığı kuvvet;
| F(y, x) = 9.109 . | 8.10-4 . 20.10-6 |
|
| (4.10-1)2 |
| F(y, x) = | 9.8.20.109-4-6 |
|
| 16.10-2 |
F(y, x) = 900 N
Şekildeki 900 N luk iki kuvvetin bileşkesi aşağıdaki formülle bulunabilir.
FB2 = F12 + F22 + 2.F1.F2.cosα°
cos90° = 0 olduğundan
FB2 = 9002 + 9002
FB = 900√2 N olur.
Örnek:
Şekildeki gibi sabitlenmiş q1 = 8.10-3 C, ve q2 = 25.10-4 C değerindeki yüklerin arasındaki uzaklık 5 m olduğuna göre bu yüklerin birbirlerine uyguladıkları itme kuvveti kaç N’dur?
(k = 9.109 N.m2/C2)
Çözüm:
| F = 9.109 . | 8.10-3 . 25.10-4 |
|
| 25 |
F = 72.102
F = 7200 N bulunur.
Elektriksel Alan Konusu
SANATSAL BİLGİ
01/02/2017