11. Sınıf Fizik · Elektrik ve Manyetizma
Elektriksel Kuvvet
- elektrik yükü
- Coulomb Yasası
- Coulomb sabiti
- itme ve çekme
- coulomb
Coulomb Yasası'na göre elektriksel kuvvet nasıl hesaplanır?
Elektriksel kuvvet, yüklü cisimlerin birbirine uyguladığı itme ya da çekme kuvvetidir ve doğadaki dört temel kuvvetten biri olan elektromanyetik kuvvetin parçasıdır. Aynı işaretli yükler birbirini iter, zıt işaretli yükler çeker; yükün birimi coulombdur ve günlük durumlarda mikrocoulomb kullanılır. Coulomb Yasası'na göre iki noktasal yük arasındaki kuvvet F = k · q1 · q2 / d² ile bulunur; kuvvet yüklerin çarpımıyla doğru, uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Coulomb sabiti boşlukta ve havada yaklaşık 9 · 10⁹ N · m² / C²'dir ve ortama göre değişir. Yüklerin birbirine uyguladığı kuvvetler eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür; birden fazla yük varsa kuvvetler vektörel olarak toplanır. Örneğin 2 μC'lik iki yük 0,3 m arayla duruyorsa kuvvet 0,4 N olur. Uzaklık 3 katına çıkınca kuvvet 1/3'üne değil, 1/9'una düşer.
Elektriksel Kuvvet: konu anlatımı ve özeti
Doğadaki dört temel kuvvetten biri olan elektromanyetik kuvvetin elektriksel kısmı, yüklü cisimler arasındaki itme ve çekmeyi açıklar. Atomları bir arada tutan, yayların esnekliğini sağlayan da atomik düzeydeki bu kuvvetlerdir.
- Elektrik yükü pozitif ya da negatif olabilir; aynı işaretli yükler birbirini iter, zıt işaretli yükler çeker. Yükün birimi coulomb'dur (C); günlük durumlarda mikrocoulomb (1 μC = 10⁻⁶ C) kullanılır.
- Coulomb Yasası: İki noktasal yük arasındaki kuvvet F = k · q1 · q2 / d² ile bulunur; kuvvet yüklerin çarpımıyla doğru, aradaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.
- Coulomb sabiti boşlukta ve havada yaklaşık k = 9 · 10⁹ N · m² / C²'dir; ortamın cinsine göre değişir.
- Yüklerin birbirine uyguladığı kuvvetler eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür (etki-tepki).
- Birden fazla yük varsa her yükün uyguladığı kuvvet ayrı hesaplanıp vektörel olarak toplanır.
- Örnek: 2 μC'lik iki yük 0,3 m arayla duruyorsa F = 9 · 10⁹ · (2 · 10⁻⁶)² / 0,09 = 0,4 N olur. Uzaklık iki katına çıkarsa kuvvet dörtte birine iner.
Unutma: Uzaklığın karesi formülde paydadadır; uzaklık 3 katına çıkınca kuvvet 1/3'üne değil 1/9'una düşer.
Bu özet yapay zekâ ile kitabın ilgili sayfalarından hazırlandı; hata içerebilir. Asıl kaynak MEB ders kitabıdır. İçerikler nasıl hazırlanıyor? · Son güncelleme:
Önce temeli pekiştir
Coulomb Yasası'nı kullanırken çoğu zaman sayıları değil oranları düşünmek işini kolaylaştırır.
- Yüklerden biri 2 katına çıkarsa kuvvet de 2 katına çıkar.
- İki yükün çarpımı 6 katına çıkarsa kuvvet de 6 katına çıkar.
- Uzaklık 2 katına çıkarsa kuvvet 4'te birine, uzaklık yarıya inerse kuvvet 4 katına çıkar.
Adım adım örnek: İki yük arasındaki kuvvet 8 N olsun. Yüklerden biri 2 katına, aradaki uzaklık da 2 katına çıkarsa yeni kuvvet 8 · 2 / 4 = 4 N olur.
Günlük hayattan: Kazağını çıkarırken duyduğun çıtırtı ve gördüğün küçük kıvılcımlar, sürtünmeyle ayrılan yüklerin birbirini güçlü biçimde çekmesinin sonucudur.
Sık yapılan hata: "Büyük yük küçük yüke daha büyük kuvvet uygular." Doğrusu: İki yük birbirine her zaman eşit büyüklükte ve zıt yönlü kuvvet uygular; yükler farklı olsa da kuvvetler eşittir.
Derinleş
Coulomb Yasası ile Newton'ın kütle çekim yasası matematiksel olarak çok benzer görünür. İki yasayı benzerlik ve farklılıkları açısından bir tabloda karşılaştır. Bir elektron ile bir proton arasındaki elektriksel kuvvetin kütle çekim kuvvetine oranını kendin hesapla. Bu kadar güçlü bir kuvvet varken gündelik hayatta neden çoğunlukla kütle çekimini hissettiğimizi tartış.
Öğrenme çıktıları
Bu konunun soruları MEB öğretim programındaki şu öğrenme çıktılarını ölçer.
FİZ.11.2.1Elektrik yükleri arasındaki elektriksel kuvvetin matematiksel modeline yönelik tümevarımsal akıl yürütebilme
- a) Elektrik yükleri arasındaki elektriksel kuvvetin bağlı olduğu değişkenler arasındaki keşfettiği ilişkiyi matematiksel olarak modeller.
- b) Elektrik yükleri arasındaki elektriksel kuvvetin matematiksel modeli üzerinden genellemeler yapar.
FİZ.11.2.2Elektriksel alanın matematiksel modeline yönelik tümevarımsal akıl yürütebilme
- a) Elektrik yüklerinin oluşturduğu elektriksel alana ilişkin keşfettiği etmenler arasındaki ilişkiyi matematiksel olarak modeller.
- b) Elektrik yüklerinin oluşturduğu elektriksel alanın matematiksel modeli üzerinden genellemeler yapar.
Bu konuda neler var?
- Elektriksel Kuvvet ve Elektriksel Alan
Sorular
Soru bankasından bu konunun soruları, kolaydan zora.
Kolay
1Bir öğrenci aynı iki yüklü küreyi aynı uzaklıkta önce havada, sonra yalıtkan bir yağın içinde tutarak aralarındaki elektriksel kuvveti ölçüyor. Yüklerin büyüklüğü ve uzaklık değişmediği hâlde yağın içinde kuvvet daha küçük çıkıyor. Bu deneye göre Coulomb Yasası'ndaki k sabiti hangisine bağlıdır?
- A) Yüklerin büyüklüğüne
- B) Yükler arasındaki uzaklığa
- C) Yüklerin işaretine
- D) Kürelerin yapıldığı maddeye
- E) Yüklerin bulunduğu ortamın cinsine
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Yüklerin bulunduğu ortamın cinsine
Yükler ve uzaklık aynıyken kuvvetin değişmesi, k sabitinin yüklerin içinde bulunduğu ortama bağlı olduğunu gösterir; boşlukta ve havada yaklaşık 9 · 10⁹ N · m² / C²'dir. k'nin yüklerin büyüklüğüne bağlı olduğunu düşünmek yanlıştır; deneyde yükler değiştirilmemiştir.
Kolay
2Bir öğrenci, aralarındaki uzaklığı sabit tuttuğu iki küçük yüklü küreden birine ek yük vererek o kürenin yükünü 2 katına çıkarıyor. Diğer kürenin yükü değişmiyor ve küreler noktasal yük gibi davranıyor. Küreler arasındaki elektriksel kuvvet nasıl değişir?
- A) 4 katına çıkar.
- B) Yarıya iner.
- C) Değişmez.
- D) √2 katına çıkar.
- E) 2 katına çıkar.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) 2 katına çıkar.
F = k · q₁ · q₂ / d² bağıntısında kuvvet yüklerin çarpımıyla doğru orantılıdır; yüklerden yalnızca biri 2 katına çıkınca kuvvet de 2 katına çıkar. 4 katı cevabı, uzaklıkta olduğu gibi yükün de karesinin alındığı sanılmasından kaynaklanır.
Kolay
3Bir fotokopi makinesinin teknik belgesinde, tamburun bir bölgesinde biriken elektrik yükünün 1 μC (mikrocoulomb) olduğu yazıyor. Belgeyi okuyan öğrenci, hesap yapabilmek için bu değeri SI birimine çevirmek istiyor. Bu yük kaç coulomb'dur?
- A) 10⁻³ C
- B) 10⁻⁹ C
- C) 10⁶ C
- D) 10⁻⁶ C
- E) 10⁻¹² C
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 10⁻⁶ C
Mikro ön eki milyonda biri gösterir: 1 μC = 10⁻⁶ C. 10⁻³ C mili (mC), 10⁻⁹ C ise nano (nC) ön ekine karşılık gelir; ön ekleri karıştırmak hesaplarda 1000 katlık hatalara yol açar.
Kolay
4Bir öğrenci yünlü kumaşa sürterek negatif yüklediği plastik çubuğu, ipe asılı pozitif yüklü küçük bir alüminyum küreye yaklaştırıyor. Kürenin yükünün çubuğunkinden çok daha küçük olduğu biliniyor. Çubuk ile küre arasındaki elektriksel kuvvetler için hangisi doğrudur?
- A) İtme kuvvetidir; büyüklükleri eşittir.
- B) Çekme kuvvetidir; çubuk daha büyük kuvvet uygular.
- C) Yalnızca küreye kuvvet etki eder.
- D) İtme kuvvetidir; küre daha büyük kuvvet uygular.
- E) Çekme kuvvetidir; büyüklükleri eşittir.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Çekme kuvvetidir; büyüklükleri eşittir.
Zıt işaretli yükler birbirini çeker. Etki-tepki ilkesine göre yükler farklı olsa bile birbirlerine uyguladıkları kuvvetler eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür. Büyük yükün daha büyük kuvvet uyguladığını düşünmek yaygın bir yanılgıdır; kürenin daha çok hareket etmesi kütlesinin küçüklüğündendir.
Kolay
5Hidrojen atomunda pozitif yüklü bir proton ile negatif yüklü bir elektron bulunur. Proton ile elektronun birbirine uyguladığı elektriksel kuvvetler için hangisi doğrudur?
- A) Çekme kuvvetidir ve büyüklükleri eşittir.
- B) Çekme kuvvetidir; protonun uyguladığı daha büyüktür.
- C) İtme kuvvetidir ve büyüklükleri eşittir.
- D) Çekme kuvvetidir; elektronun uyguladığı daha büyüktür.
- E) Aralarında kuvvet yoktur, çünkü yükleri eşit büyüklüktedir.
Cevabı göster
Doğru cevap: A) Çekme kuvvetidir ve büyüklükleri eşittir.
Zıt işaretli yükler birbirini çeker ve etki-tepki gereği birbirlerine eşit büyüklükte, zıt yönlü kuvvet uygular. Protonun kütlesi büyük olsa da uyguladığı kuvvet daha büyük değildir.
Kolay
6Coulomb Yasası'ndaki k sabitinin boşlukta ve havadaki yaklaşık değeri hangisidir?
- A) 9 · 10⁻⁹ N · m² / C²
- B) 6 · 10⁹ N · m² / C²
- C) 9,8 N · m² / C²
- D) 9 · 10⁹ N · m² / C²
- E) 3 · 10⁸ N · m² / C²
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 9 · 10⁹ N · m² / C²
Coulomb sabiti boşlukta ve havada yaklaşık 9 · 10⁹ N · m² / C²'dir. 9 · 10⁻⁹ cevabı, üsteki işareti yanlış yazan birinin hatasıdır.
Kolay
7Fizik öğretmeni elektrik yükünün birimini soruyor. Uluslararası birim sisteminde elektrik yükünün birimi hangisidir?
- A) Newton (N)
- B) Coulomb (C)
- C) Volt (V)
- D) Tesla (T)
- E) Joule (J)
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Coulomb (C)
Elektrik yükünün birimi coulomb'dur; günlük durumlarda mikrocoulomb (μC) da kullanılır. Newton kuvvetin, tesla manyetik alanın birimidir.
Kolay
8Yatay bir doğru üzerinde, solda +q ve sağda +q yüklü iki küçük küre sabitlenmiştir. Sağdaki küreye soldaki kürenin uyguladığı elektriksel kuvvetin yönü hangisidir?
- A) Sola doğru
- B) Yukarı doğru
- C) Sağa doğru
- D) Aşağı doğru
- E) Kuvvet yoktur
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Sağa doğru
Aynı işaretli yükler birbirini iter; sağdaki küre soldakinden uzaklaşma yönünde, yani sağa doğru itilir. Sola doğru cevabı çekme kuvveti varsaymaktır.
Kolay
9Havada aralarında 0,6 m uzaklık bulunan +2 μC ve −3 μC'lik iki noktasal yük arasındaki elektriksel kuvvetin büyüklüğü ve türü nedir? (k = 9 · 10⁹ N · m² / C²)
- A) 0,15 N, itme
- B) 0,09 N, çekme
- C) 0,6 N, çekme
- D) 0,15 N, çekme
- E) 0,3 N, itme
Cevabı göster
Doğru cevap: D) 0,15 N, çekme
F = 9 · 10⁹ · 6 · 10⁻¹² / 0,36 = 0,054 / 0,36 = 0,15 N'dur; yükler zıt işaretli olduğundan kuvvet çekmedir. 0,09 N, uzaklığın karesini almayan birinin sonucudur.
Kolay
10Ece, yünlü kazağına sürterek iki balonu da negatif yüklüyor ve balonları iplerle yan yana asıyor. Balonlar arasındaki elektriksel etkileşim için hangisi doğrudur?
- A) Birbirlerini çekerler.
- B) Aralarında elektriksel kuvvet oluşmaz.
- C) Birbirlerini iterler.
- D) Önce çeker, sonra iterler.
- E) Yalnız kütlesi büyük olan balon diğerini iter.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Birbirlerini iterler.
Aynı işaretli yükler birbirini iter; iki balon da negatif yüklü olduğundan birbirinden uzaklaşır. Çekme yalnız zıt işaretli yükler arasında olur.
Kolay
11Doğadaki dört temel kuvvetten biri, yüklü cisimler arasındaki itme ve çekmeyi açıklayan kuvvetin de içinde bulunduğu kuvvettir. Bu temel kuvvet hangisidir?
- A) Sürtünme kuvveti
- B) Kaldırma kuvveti
- C) Merkezcil kuvvet
- D) Esneklik kuvveti
- E) Elektromanyetik kuvvet
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Elektromanyetik kuvvet
Elektriksel kuvvet, doğadaki dört temel kuvvetten biri olan elektromanyetik kuvvetin elektriksel kısmıdır. Sürtünme ve esneklik kuvvetleri temel kuvvet değildir; atomik düzeyde elektriksel etkileşimlerden kaynaklanır.
Kolay
12Bir yayı gerdiğimizde yayın eski hâline dönmeye çalışması, atomik düzeyde hangi kuvvetten kaynaklanır?
- A) Yayın ağırlığından
- B) Dünya'nın manyetik alanından
- C) Hava direncinden
- D) Atomlar arasındaki elektriksel kuvvetlerden
- E) Yayın eylemsizliğinden
Cevabı göster
Doğru cevap: D) Atomlar arasındaki elektriksel kuvvetlerden
Atomları bir arada tutan ve yaylara esneklik kazandıran, atomik düzeydeki elektriksel kuvvetlerdir. Ağırlık yayın esnekliğinden değil, Dünya'nın çekiminden kaynaklanır.
Kolay
13Bir yüke birden fazla yük aynı anda elektriksel kuvvet uyguluyor. Bu yüke etki eden net elektriksel kuvvet nasıl bulunur?
- A) Yalnız en yakındaki yükün uyguladığı kuvvet hesaplanır.
- B) Bütün yükler toplanıp tek bir uzaklıkla hesap yapılır.
- C) Her yükün uyguladığı kuvvet ayrı hesaplanıp vektörel olarak toplanır.
- D) Kuvvetlerin büyüklükleri yönlerine bakılmadan toplanır.
- E) Yalnız en büyük yükün uyguladığı kuvvet hesaplanır.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) Her yükün uyguladığı kuvvet ayrı hesaplanıp vektörel olarak toplanır.
Her yükün uyguladığı kuvvet Coulomb Yasası'yla ayrı ayrı bulunur ve kuvvetler vektör olduğu için yönleri dikkate alınarak toplanır. Büyüklükleri yönsüz toplamak, zıt yönlü kuvvetlerin birbirini azaltabileceğini gözden kaçırır.
Kolay
14Havada aralarında 0,1 m uzaklık bulunan iki küçük kürenin her biri +1 μC yüklüdür. (k = 9 · 10⁹ N · m² / C²) Küreler arasındaki elektriksel kuvvetin büyüklüğü kaç N'dur?
- A) 9
- B) 0,09
- C) 90
- D) 0,009
- E) 0,9
Cevabı göster
Doğru cevap: E) 0,9
F = 9 · 10⁹ · (10⁻⁶ · 10⁻⁶) / (0,1)² = 9 · 10⁻³ / 10⁻² = 0,9 N olur. 0,09 N, uzaklığın karesini almayı unutan birinin sonucudur.
Kolay
15Zeynep, saçına sürttüğü bir balonu saçlarına yaklaştırdığında saç tellerinin balona doğru çekildiğini görüyor. Bu gözleme göre balon ile saç telleri için hangisi doğrudur?
- A) Aynı işaretli yüklerle yüklenmiştir.
- B) İkisi de yüksüzdür.
- C) Balon yüklü, saç telleri kesinlikle yüksüzdür.
- D) Aralarındaki kuvvet manyetik kuvvettir.
- E) Zıt işaretli yüklerle yüklenmiştir.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Zıt işaretli yüklerle yüklenmiştir.
Sürtünmeyle biri elektron kazanır, diğeri kaybeder; zıt işaretli yüklendikleri için birbirlerini çekerler. Aynı işaretli yükler birbirini iterdi.
Kolay
16İpe asılı üç küçük küreyle yapılan bir deneyde A küresi B'yi itiyor, B küresi C'yi çekiyor. C küresinin pozitif yüklü olduğu biliniyor. A ve B kürelerinin yük işaretleri sırasıyla nedir?
- A) Pozitif, pozitif
- B) Negatif, negatif
- C) Pozitif, negatif
- D) Negatif, pozitif
- E) Nötr, negatif
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Negatif, negatif
B, pozitif yüklü C'yi çektiğine göre negatiftir; A, B'yi ittiğine göre B ile aynı işaretlidir, yani negatiftir. Pozitif, pozitif cevabı itme ile çekmeyi karıştırmaktır.
Kolay
17Bir otomobil fabrikasında boyama robotu, boya damlacıklarını elektrikle yükleyerek püskürtüyor. Pozitif yüklü otomobil gövdesine doğru püskürtülen damlacıkların havada birbirini iterek yayıldığı, gövdeye yaklaşınca da gövdeye doğru çekildiği gözleniyor. Bu gözlemlere göre damlacıkların yükü için hangisi doğrudur?
- A) Damlacıklar pozitif yüklüdür.
- B) Damlacıklar negatif yüklüdür.
- C) Damlacıklar yüksüzdür.
- D) Damlacıkların yarısı pozitif, yarısı negatif yüklüdür.
- E) Damlacıkların bir bölümü negatif yüklü, kalanı yüksüzdür.
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Damlacıklar negatif yüklüdür.
Aynı işaretli yükler birbirini iter, zıt işaretli yükler birbirini çeker. Damlacıkların birbirini itmesi, tümünün aynı işaretli yükle yüklendiğini gösterir. Pozitif yüklü gövdeye doğru çekildiklerine göre bu yük gövdeninkine zıt, yani negatiftir. Damlacıklar pozitif olsaydı gövde tarafından itilirdi; yarısı pozitif, yarısı negatif olsaydı zıt yüklü damlacıklar birbirini çekerdi; yüksüz damlacıklar ise birbirini itmezdi.
Kolay
18Bir öğrenci, yüklü bir plastik çubuğu nötr bir elektroskobun topuzuna dokundurmadan yavaşça yaklaştırıyor. Çubuk topuza yaklaştıkça yaprakların daha çok açıldığını, uzaklaştıkça kapandığını gözlüyor. Bu gözlem, elektriksel kuvvetin hangi özelliğiyle açıklanır?
- A) Elektriksel kuvvet, yüklerin işaretine göre büyür ya da küçülür.
- B) Elektriksel kuvvet, yalnız birbirine dokunan cisimler arasında oluşur.
- C) Elektriksel kuvvet, yükler arasındaki uzaklıkla doğru orantılıdır.
- D) Elektriksel kuvvet, ortam değişmedikçe hep aynı büyüklükte kalır.
- E) Elektriksel kuvvet, yükler arasındaki uzaklık azaldıkça büyür.
Cevabı göster
Doğru cevap: E) Elektriksel kuvvet, yükler arasındaki uzaklık azaldıkça büyür.
Coulomb Yasası'na göre elektriksel kuvvet, yükler arasındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır; uzaklık azaldıkça kuvvet büyür. Çubuk topuza yaklaştıkça elektroskoptaki yüklere daha büyük kuvvet uygular, yapraklarda daha çok yük toplanır ve yapraklar birbirini daha çok iterek açılır. Çubuk dokunmadan etki ettiğine göre kuvvet temas gerektirmez; kuvvet uzaklıkla doğru orantılı olsaydı çubuk uzaklaştıkça yapraklar daha çok açılırdı.
Orta
19Fizik öğretmeni, iki noktasal yük arasındaki elektriksel kuvveti tartışmak için öğrencilerden gelen şu önermeleri tahtaya yazıyor: I. Kuvvet yüklerin çarpımıyla doğru orantılıdır. II. Büyük yük küçük yüke daha büyük kuvvet uygular. III. Kuvvet aradaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. Bu önermelerden hangileri doğrudur?
- A) Yalnız I
- B) I ve II
- C) II ve III
- D) I ve III
- E) I, II ve III
Cevabı göster
Doğru cevap: D) I ve III
Coulomb Yasası'na göre F = k · q₁ · q₂ / d²'dir; I ve III doğrudur. Yükler eşit olmasa da birbirlerine uyguladıkları kuvvetler etki-tepki çiftidir ve eşit büyüklüktedir; bu yüzden II'yi doğru saymak yanlıştır.
Orta
20Bir simülasyonda, aralarında d uzaklık bulunan iki noktasal yük birbirine F büyüklüğünde kuvvet uyguluyor. Öğrenci, yükleri değiştirmeden yalnızca aralarındaki uzaklığı ayarlayarak kuvvetin 4F olmasını sağlamak istiyor. Yükler arasındaki uzaklık ne olmalıdır?
- A) d/2
- B) d/4
- C) 2d
- D) 4d
- E) d/√2
Cevabı göster
Doğru cevap: A) d/2
Kuvvet uzaklığın karesiyle ters orantılıdır; F' = 4F için d'² = d² / 4 olmalıdır, buradan d' = d/2 bulunur. d/4 cevabı kuvvetin uzaklıkla doğrusal ters orantılı sanılmasından, 2d ise orantının yönünün karıştırılmasından çıkar.
Katkıda bulun
Özette bir hata mı gördün, eklenmesi gereken bir bilgi ya da güzel bir soru mu var? Öner; yönetici onaylarsa sitede yayımlanır ve sana bildirim gelir.
