Fizik laboratuvarı
Olayı gözünde canlandır, büyüklükleri ve birimleri takip et.
9 bölüm · ~20 dk · 20 etkileşim
Elektrostatik ve Elektrik Akımı, 10. sınıf fizik müfredatındaki elektrik ünitesinin temelidir. TYT Fen Bilimleri testindeki 7 fizik sorusundan genellikle 1 tanesi bu konudan gelir. Konu iki parçadan oluşur: elektrostatik, durgun yüklerin nasıl oluştuğunu ve birbirini nasıl etkilediğini; elektrik akımı ise yüklerin bir iletken boyunca hareketini, direnci ve basit devreleri inceler. TYT'de sorular çoğunlukla kavramsaldır ya da Ohm kanunu ile bir iki adımlık hesaplar içerir.
1Yük nereden gelir?
İlk bölüm! Temeli burada atıyoruz, acele etme.
Atomdaki protonlar pozitif (+), elektronlar negatif (−) yüklüdür; nötronlar yüksüzdür. Bütün elektrostatik tek bir gerçeğe dayanır: yer değiştiren yalnızca elektronlardır. Kartları çevirerek temel kavramları yokla.
2Üç yolla elektriklenme
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
| Yöntem | Ne olur? | Son durum |
|---|---|---|
| Sürtünme ile | Farklı cinsten iki nötr cisim sürtülünce elektron alışverişi olur | Cisimler eşit miktarda, zıt işaretli yükle yüklenir |
| Dokunma ile | İletkenler birbirine değdirilince yük paylaşılır | İki cisim de aynı işaretli olur; özdeş iletken küreler toplam yükü eşit paylaşır; toplam yük sıfırsa iki cisim de nötr olur |
| Etki ile | Yüklü cisim nötr iletkene dokundurulmadan yaklaştırılır; yakın uçta zıt işaretli, uzak uçta aynı işaretli yük toplanır | Toplam yük yine sıfırdır |
Sürtünmede kim ne olur? Cam çubuk ipek kumaşa sürtülünce cam pozitif, ipek negatif; ebonit çubuk yüne sürtülünce ebonit negatif, yün pozitif yüklenir.
Etki ile yüklemenin bir püf noktası var: İletken, yüklü cisim yakındayken topraklanır, önce toprak bağlantısı kesilir, sonra yüklü cisim uzaklaştırılırsa iletken, yaklaştırılan cisme zıt işaretli yükle yüklenmiş olur.
Nötr bir iletken küreye negatif yüklü bir çubuk dokundurulmadan yaklaştırılıyor. Çubuk yakında tutulurken küre topraklanıyor, ardından toprak bağlantısı kesiliyor ve en son çubuk uzaklaştırılıyor.
Buna göre kürenin son durumdaki yükü için ne söylenebilir?
Özdeş iletken K, L ve M kürelerinin yükleri sırasıyla +8q, −2q ve 0'dır. Önce K ile L dokundurulup ayrılıyor, sonra L ile M dokundurulup ayrılıyor. Kürelerin son yükleri nedir?
3Coulomb kanunu: yükler arası kuvvet
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
Aynı işaretli yükler birbirini iter, zıt işaretli yükler çeker. Kuvvet, yüklerin çarpımıyla doğru, aradaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır: uzaklık 2 katına çıkarsa kuvvet 4'te 1'ine iner. İki yüke etki eden kuvvetler etki-tepki çiftidir; yükler farklı olsa bile kuvvetlerin büyüklüğü eşittir.
Aralarında 0,2 m uzaklık bulunan 1 · 10⁻⁶ C ve 4 · 10⁻⁶ C'luk iki noktasal yük arasındaki elektriksel kuvvet kaç N'dur? Uzaklık 0,4 m yapılırsa kuvvet ne olur? (k = 9 · 10⁹ N·m²C²)
Aralarında d uzaklığı bulunan iki noktasal yük birbirine F büyüklüğünde elektriksel kuvvet uyguluyor.
Yükler değiştirilmeden aralarındaki uzaklık d2 yapılırsa kuvvetin büyüklüğü ne olur?
4Akım, direnç ve Ohm kanunu
Bunu bir arkadaşına anlatabilir misin? Kafanda bir dene.
Yükler bir iletken boyunca akmaya başlayınca elektrik akımı oluşur. Akımın yönü pozitif yüklerin hareket yönü kabul edilir; metallerde hareket eden elektronlar olduğu için akım, elektronların hareket yönünün tersidir. Dış devrede akım üretecin + kutbundan − kutbuna doğrudur.
Ohm kanununa göre V-I grafiği orijinden geçen bir doğrudur ve eğimi direnci verir. Ölçüm yaparken ampermetre devreye seri, voltmetre ise ölçüm yapılacak elemana paralel bağlanır.
Bir iletkenin kesitinden 2 dakikada 24 C yük geçiyor. Akım şiddeti kaçtır ve bu sürede kesitten kaç elektron geçmiştir? (e = 1,6 · 10⁻¹⁹ C)
5Seri ve paralel bağlama
Yarıyı geçtin, harika gidiyorsun! 4 bölüm kaldı.
| Seri | Paralel | |
|---|---|---|
| Ortak olan | Bütün dirençlerden aynı akım geçer, gerilim paylaşılır | Bütün dirençlerin uçları arasındaki gerilim aynıdır, akım paylaşılır |
| Eşdeğer direnç | Reş = R₁ + R₂ + ... | 1/Reş = 1/R₁ + 1/R₂ + ...; iki direnç için Reş = R₁ · R₂ / (R₁ + R₂) |
| Ek bilgi | Bir eleman bozulursa devre açılır ve akım kesilir | n tane özdeş R direnci için Reş = R / n; eşdeğer direnç en küçük dirençten bile küçüktür. Evlerdeki cihazlar paralel bağlıdır |
İç direnci önemsiz 12 V'luk bir üretece 2 Ω ve 4 Ω'luk dirençler seri bağlanıyor. Devre akımı ve her direncin uçları arasındaki gerilim nedir?
İç direnci önemsiz 12 V'luk bir üretece 6 Ω ve 3 Ω'luk dirençler paralel bağlanıyor. Her kolun akımı ve ana kol akımı nedir?
Her biri 10 Ω olan iki özdeş direnç birbirine paralel bağlanıyor.
Buna göre eşdeğer direnç kaç ohmdur?
6Elektriksel güç ve enerji
Takıldığın yere not al, sonra birlikte döneriz.
220 V gerilimde çalışan bir ütü 5 A akım çekiyor. Ütü 4 saat çalışırsa kaç kWh enerji harcar?
7Sık yapılan hatalar
Önemli yerleri altını çizer gibi oku.
Doğru mu, yanlış mı? Açıklamalar tuzağın nerede olduğunu gösterir.
Pozitif yüklenen cisme proton geçmiştir.
İki cisim birbirini çekiyorsa kesinlikle zıt yüklüdür.
+8q ile −2q yüklü özdeş küreler dokununca 8 + 2 = 10 yük paylaşılır.
Uzaklık 3 katına çıkarsa Coulomb kuvveti 3'te 1'ine iner.
Akım, elektronların hareket yönündedir.
Seride akım, paralelde gerilim ortaktır.
Dakika saniyeye, santimetre metreye, watt kilovata çevrilmeden işlem yapılmaz.
8ÖSYM'de nasıl soruluyor
Örneklere dikkat et; soruların çoğu buradan çıkar.
- Elektriklenme kavramları: Sürtünme, dokunma ve etki ile yüklenmede son yüklerin işareti ya da elektroskop yapraklarının davranışı I, II, III öncüllü sorularla sorulur.
- Ohm kanunu ve basit devreler: İki üç dirençli seri ya da paralel devrede eşdeğer direnç, akım veya gerilim bulunur. Sayılar tam sonuç verecek şekilde seçilir.
- Orantı soruları: Coulomb kuvvetinde yük veya uzaklık değişince kuvvetin kaç katına çıktığı, telin boyu ve kesiti değişince direncin nasıl değiştiği sorulur.
- Günlük hayat bağlantısı: Evdeki cihazların paralel bağlanması, sigorta, kWh ile enerji tüketimi gibi durumlar yorumlatılır.
Kirchhoff kuralları, çok üreteçli karmaşık devreler ve elektrik alan-potansiyel hesapları AYT kapsamındadır.
9Kısa tekrar
Son bölüm! Biraz kaldı, bitirmek üzeresin.
Yüklenme alışverişiyle olur; toplam yük . Sürtünme: eşit ve yük. Dokunma: yük, özdeş kürelerde eşit paylaşım. Etki + topraklama: yaklaştırılan cisme yük. F = k · q₁ · q₂ / d²; uzaklığın ters orantı. I = q / t; akım, elektron hareketinin yönündedir. R = ve V = . Seri: Reş = R₁ + R₂, ortak. Paralel: 1/Reş = 1/R₁ + 1/R₂, ortak. P = V · I, W = P · t; 1 kWh = .