Düzgün Elektrik Alan

Yüklü, İletken ve Paralel Levhalar Arasında Oluşan Elektrik Alan

Yönü ve şiddeti her noktada aynı olan alana düzgün elektrik alan denir.

Levhalar arasında oluşan elektrik alan (+) yüklü levhadan (-) yüklü levhaya doğrudur.
Levhalar arasındaki tüm noktalarda elektrik alan şiddeti aynıdır.

Yüklü, İletken ve Paralel Levhalar Arasında Oluşan Elektrik Alanın Bağlı Olduğu Değişkenler

Paralel levhalar arasında oluşan elektrik alan şiddeti (E), üretecin gerilimi (V) ile doğru, levhalar arasındaki uzaklıkla (d) ters orantılıdır.

\(E=V/d\)

Düzgün elektrik alanın birimi volt/metre'dir ve vektörel bir büyüklüktür.

Düzgün elektrik alan yönünde ilerledikçe elektriksel potansiyel düzgün olarak azalır.

Paralel yüklü levhalar arasındaki K noktasının potansiyeli \(V/2\),
L'nin potansiyeli sıfır,
M'nin potansiyeli \(-V/2\) dir.

Yüklü Parçacıkların Düzgün Elektrik Alandaki Hareketi

Yüklü paralel levhalar arasında +q ve -q yüklü parçacıklar konulduğunda +q yüklü parçacığa elektrik alan yönünde, -q yüklü parçacığa ise elektrik alana zıt yönde elektriksel kuvvet etki eder.

\(\vec{F}=q.\vec{E}\)
\(F=q.(V/d)\)

Yer çekiminin ihmal edilmediği bir ortamda, yüklü paralel levhalar arasında elektrik yüklü bir cisim konulduğunda, cisme yer çekimi kuvveti ile elektriksel kuvvet aynı anda etki eder.

mg = F ise parçacık dengede kalır.
mg > F ise parçacık aşağı yönde hareket eder.
mg < F ise parçacık yukarı yönde hareket eder.

mg = F ise parçacık sapmadan 1 yolunu izler.
mg < F ise parçacık saparak 2 yolunu izler.
mg > F ise parçacık saparak 3 yolunu izler.

Elektriksel alan ve potansiyel fark farklı kavramlardır.

Sığa (Kapasite)

İletken maddelerin yük depolayabilme ölçüsüne sığa (kapasite) denir.

Sığa C sembolü ile gösterilir.
Sığanın birimi farad (F) dir.

Paralel levhalar kullanılarak maddelerde yük ve enerji depo edilebilir. Örneğin paralel iki levha üretece bağladığında, levhaların her birinde yük birikir. Levhaların üreteç bağlantısı kesilse bile biriken yük levhaların üzerinde kalır. Bu şekilde levhalarda yük ve enerji depolanmış olur.

\(q=C.V\)

Yük-potansiyel fark grafiğinin eğimi sığayı verir.

\(\text{Eğim} = \tan{a} = q/V = C\)

Sığanın Bağlı Olduğu Değişkenler

Aralarında d mesafesi bulunan paralel ve iletken iki levha şekildeki gibi bir doğru akım üretecine bağlandığında levhalar eşit ve zıt cins elektrikle yüklenir. Levhalarda biriken yük, levhaların yüzey alanı (A) ve levhaların arasındaki ortamın dielektrik katsayısı \((\varepsilon)\) ile doğru orantılı, levhaların arasındaki uzaklık (d) ile ters orantılıdır.

\[C=\varepsilon\frac{A}{d} \]

Sığaç (Kondansatör/Kapasitör)

Yük biriktirerek, elektriksel potansiyel enerji depolamak amacıyla kullanılan düzeneklere sığaç (kondansatör) denir.

Levhaların şekildeki gibi bir üretece bağlanarak yüklenmesiyle sığaçta enerji depolanmış olur.

Bir sığacın doğru akım üretecine bağlanarak yüklenmesi süresince yapılan iş, sığaçta depolanan enerjiyi verir. Yük-potansiyel fark grafiği şekildeki gibi olan bir sığaçta depolanan enerji, grafiğin altında kalan alana eşittir.

\[E=\frac{1}{2}.q.V \]

Bir sığaç üretece bağlandığında levhalar eşit büyüklükte ve zıt elektrik yüküyle yükleninceye kadar geçen sürede devrede yük hareketi olur ve akım geçer. Bu süreçte levhalar arasındaki potansiyel fark sürekli artar.
Levhaların potansiyel farkı üretecin potansiyel farkına eşitlendiğinde sığaç yüklenmiş olur ve üreteçten gelen akım kesilir. Devreden akım geçmez.
Sığaç yüklendikten sonra üreteç bağıntısı kesilse de levhalardaki yük korunur.

Sığaç, çok hızlı bir şekilde yük depo eder ve bağlandığı devreye ani yük akışı sağlar. Bu özellik, fotoğraf makinelerindeki flaş ışığında ve hastaların duran kalbini tekrar çalıştırmak için kullanılan elektroşok cihazında kullanılır.

Questions

400gram 4/10 kg eder. 30 cm ise 3/10 metredir.
Cisme uygulanan aşağı doğru yer çekimi kuvveti 10.(4/10)'dan 4N dir.
Ipteki gerilme kuvveti 5N olduğuna ve bunun aşağı bileşeni 4N olduğuna göre, sağa doğru olan bileşen (manyetik çekme kuvveti) 3N dir.
Cisim (-)'ye doğru çekildiği için (+) yüklüdür.
E=30.(3/10)=100 olarak bulunur.
F=q.E olduğundan 3=q.100'den, \(q=3.10^{-2}\) olarak bulunur.

Birbirine paralel iletken levhalar 6V potansiyel fark ile yüklenmiştir demek, bir levhanın potansiyel farkı xV iken, diğerinin x-6V olması demektir.

Bu soruyu tekrar çöz.
Kinetik enerji: \(W=\Delta E = (1/2).m.v_{son}^2 - (1/2).m.v_{ilk}^2\)

Her biri karşı levhaya aynı t sürede gelmiştir.
Karşı levhaya en uzak olan X'in yine t sürede gelebilmesi için hızı, dolayısıyla ona uygulanan kuvvet ve yükü daha fazla olmalıdır.
Hoca sorunun yanlış olduğunu ve X'in yükünün en fazla olup olmadığını bilemeyeceğimizi söylüyor. Nedenini bulmayı dene.

q'nun değerini sağlayan üreteçtir. Sığaç üreteçten söküldüğü için yük içeride hapsolur ve aynı (1q) olarak kalır. DEĞİŞMEZ!
Potansiyel fark ise V/2 olur.
Yani cevap 1 olacak.

Pilin potansiyel farkı arttırılırsa q=V.C de q ve V artar fakat C değişmez. Çünkü C'nin formülü pilin potansiyel farkına bağlı değildir.
Sığa küçültülürse daha az enerji depolanır.
Flaş ışığı patladığında sığaçta depolanan yük boşalır.

q üreteçten çıkarıldıktan sonra değişmez, sabit kalır.
Bu yüzden \((V/3).C_2=q=V.C_1\) olur.