Elektrik yükü ve elektrik kuvveti formülü

Elektrik yükü ve elektrik kuvveti ile ilgili örnek sorular ve formüller

Elektrik yükü

1. Her birinin kütlesi m = 9√3 x 10⁻⁴ kg olan iki özdeş yük, ^l = 1 metre uzunluğunda bir ip kullanılarak aynı noktaya asılmıştır. İki yük arasındaki mesafe a = 1 metre ise, her bir yükün büyüklüğü kaçtır?

A. 4 mikrokoulomb
B. 2 mikrokoulomb
C. 1 mikrokoulomb
D. 0,5 mikrokoulomb

Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
İki özdeş yük, birbirini iten benzer yükler anlamına gelir.
İpin uzunluğu (l) = 1 metre
İki yük arasındaki mesafe (r) = 1 metre
Yükün kütlesi (m) = 9√3 x 10^-4 kg
Yerçekimi ivmesi (g) = 10 m/s²
Yerçekimi (w) = mg = (9√3 x 10^-4 kg)(10 m/s²) = 9√3 x 10^-3 Newton
Soruldu : Her bir yükün (q) büyüklüğü
Cevap :

Altyazı :
F = 1 ve 2 numaralı yükler arasındaki itici elektriksel kuvvet
w₁ = Top ağırlığı 1
w₂ = Top ağırlığı 2
T₁ = Halat gerilim kuvveti 1
T_1x = 1 numaralı halatın gerilim kuvvetinin x ekseni üzerindeki bileşeni
T_1y = 1 numaralı halatın gerilim kuvvetinin y eksenine göre bileşeni
T₂ = Halat gerilim kuvveti 2
T_2x = 2 numaralı halatın gerilim kuvvetinin x ekseni üzerindeki bileşeni
T_2y = 2 numaralı halatın gerilim kuvvetinin y eksenine göre bileşeni
l₁ = ipin uzunluğu 1
l_1x = ipin uzunluğunun x ekseni üzerindeki bileşeni
l_1y = ipin uzunluğunun y ekseni üzerindeki bileşeni

cos θ değerini hesaplayın:

Halatın gerilme kuvvetini (T ₁ ) hesaplayın:

sin θ'nın değerini hesaplayın:

İpe etki eden gerilim kuvvetinin x ekseni üzerindeki bileşenini (T _1x ) hesaplayın:

İki top dengededir, bu nedenle T _1x = F = 9 x 10 ^-3 Newton'dur.

Coulomb yasası formülünü kullanarak her bir topun yükünü hesaplayın:

Her bir yükün büyüklüğü 1 x 10'dur.^-6 Coulomb veya 1 mikroCoulomb.
Doğru cevap C şıkkıdır.

Bir nesneyi elektriksel olarak yüklemek

1. Bir cisme elektrik yükü vermenin iki yolu şunlardır…
A. Sürtünme ve elektromanyetizma
B. İndüksiyon ve elektromanyetizma
C. Sürtme ve indüksiyon
D. İndüksiyon ve manyetizasyon
Pembahasan
Bir cisme elektrik yükü vermenin iki yolu sürtünme ve indüksiyondur.
Sürtme, bir cismi başka bir cisimle sürterek pozitif veya negatif elektrik yüküne sahip olmasını sağlamanın bir yoludur; örneğin, bir cam çubuğu yünle sürtmek veya plastik bir tarağı kuru saçla sürtmek gibi. Sürtünme sırasında elektronlar bir cisimden diğerine hareket eder, böylece bir cisimde elektron fazlalığı (proton eksikliği) oluşur ve negatif yüklü hale gelir; diğer cisimde ise elektron eksikliği (proton eksikliği) oluşur ve pozitif yüklü hale gelir.
İndüksiyon, yüklü bir cismi nötr bir metal topa yaklaştırarak, ancak ona dokunmadan, cisim üzerinde elektrik yükü oluşturma yöntemidir. Elektrik yükü oluşturulacak cismin serbest elektronlara sahip olması gerekir, çünkü bu serbest elektronlar elektrik yüklü bir cisim tarafından indüklendiğinde hareket edebilirler. Metalik cisimler genellikle serbest elektronlara sahiptir. Cam, plastik veya ahşap gibi cisimler, serbest elektronlara sahip olmadıkları için indüksiyon yoluyla elektrik yükü oluşturamazlar.
Doğru cevap C şıkkıdır.

Elektrik yükü türleri

2. Dört yüklü cisim (P, Q, R ve S) aşağıdaki gibi davranır. P ve Q birbirini iter, P ve R birbirini çeker, R ve S birbirini iter. Aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
A. Eğer P negatif yüklü ise, S de negatif yüklüdür.
B. Eğer Q negatif yüklü ise, S de negatif yüklüdür.
C. Eğer R negatif yüklü ise, P de negatif yüklüdür.
D. Eğer S negatif yüklü ise, P pozitif yüklüdür.
Pembahasan
P ve Q aynı yüke sahip oldukları için birbirlerini iterler.
P ve R birbirini çeker, bu nedenle P ve R'nin yükleri zıttır.
R ve S birbirini iter, bu nedenle R ve S'nin yükleri aynıdır.

Dolayısıyla, eğer P ve Q pozitif yüklü ise R ve S negatif yüklüdür; ya da eğer P ve Q negatif yüklü ise R ve S pozitif yüklüdür.
Doğru cevap D şıkkıdır.

3. 2011 Ulusal Fen Olimpiyatı Soruları (Ortaokullar, İlçe/Şehir Düzeyi) No. 59
Bir cismin pozitif yüklü olduğu söylenir eğer...
A. Nesne protonları alır.
B. Nesneler proton salar.
C. Nesneler elektron alırlar
D. Nesneler elektron salar.
Pembahasan
Protonlar pozitif yüklü, elektronlar ise negatif yüklüdür. Protonlar atomların merkezinde bulunur ve bir cisimden diğerine hareket etmelerini engeller. Elektronlar ise atomların yüzeyinde bulunur ve bir cisimden diğerine hareket etmelerini sağlar. Cisimler, elektron salarak veya elektron kazanarak elektriksel olarak yüklenir. Bir cisim elektron kazanırsa, elektron fazlalığına (proton eksikliğine) sahip olur ve bu da negatif yüke neden olur. Bir cisim elektron salarsa, elektron fazlalığına (proton fazlalığına) sahip olur ve bu da pozitif yüke neden olur.
Yukarıdaki soruya göre, bir cisim elektron salıyorsa pozitif yüklüdür.
Doğru cevap D şıkkıdır.

Elektrik kuvveti

4. Her biri Q olan iki elektrik yükü₁ ve Q₂ İki elektrik yükü R mesafesinde olup 100 N'luk bir itme kuvvetine sahiptir. İki yük arasındaki mesafe 1/3 R'ye düşürülürse, elektrik yüklerinin itme kuvveti ne olur?
33,33 K
B. 100 K
C.300 N
D.900K
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Elektrik yükü 1 = Q₁
Elektrik yükü 2 = Q₂
İki yük arasındaki mesafe = R
İki yük arasındaki itme kuvveti (F) = 100 Newton
İtme kuvveti, her iki elektrik yükünün de aynı türde, yani her ikisinin de pozitif veya her ikisinin de negatif olması anlamına gelir.
Sorulan soru: İki yük arasındaki mesafe 1/3 R'ye düşürülürse, elektrik yükünün itme kuvveti ne olur?
Cevap :
Coulomb yasasının formülü:
F = k Q₁ Q₂ / R₂
R = 1 olduğunu varsayalım, o zaman Q'nun değeri₁.Q₂ hesaplanabilir:

İki yük arasındaki mesafe 1/3 R'ye düşürülürse, elektrik yükünün itme kuvveti (F) şu hale gelir:

Doğru cevap D şıkkıdır.

5. Noktasal yük Q₁ = +4e ve noktasal yük Q₂ = -3e yükleri, aşağıdaki şekilde gösterildiği gibi birbirlerinden 0,3 m uzaklıkta tutulmaktadır. Böylece Q yüküne etki eden elektrik kuvveti...₂ sıfırdır, noktasal yük Q₃ = +16e şuraya yerleştirilmelidir….
A. Q'nun 0,3 m solunda₁
B. Q'nun 0,6 m sağında₁
C. Q'nun 0,6 m sağında₂
D. Q'nun 0,9 m solunda₂
Pembahasan
Şunlar bilinmektedir:
Bir elektronun (-e) veya protonun (+e) yükü = 1,60 x 10⁻¹⁹^-19 kulomb
Noktasal şarj Q₁ = +4e
Noktasal şarj Q₂ = -3e
Noktasal şarj Q₃ = +16e
Noktasal yükler arasındaki mesafe Q₁ ve noktasal yük Q₂ = 0,3 metre
Soru: Q yüküne etki eden elektrik kuvveti şöyledir:₂ sıfırdır, noktasal yük Q₃ = +16e şuraya yerleştirilmelidir….
Cevap :
Q yükleri arasındaki elektrik kuvveti₁ ve Q'yu şarj et₂ :

_Q1 yükü pozitif, _Q2 yükü negatif olduğundan, elektrik kuvveti F12'nin _yönü sola (Q1 yüküne doğru ₎ doğrudur.

Böylece Q yüküne etki eden bileşke elektrik kuvveti₂ Eğer sıfır ise, Q yükleri arasındaki elektrik kuvvetinin büyüklüğü de sıfırdır.₂ ve Q'yu şarj et₃ (F₃₂) = Q yükleri arasındaki elektrik kuvvetinin büyüklüğü₁ ve Q'yu şarj et₂ (F₁₂) ve yön F₃₂ F'nin yönünün tersi olmalıdır.₁₂Yön F₁₂ sola doğru, dolayısıyla F yönü₃₂ Doğru gitmeli. Q'yu hatırlayın.₃ pozitif ve Q₂ negatif yüklüdür, bu nedenle F'nin yönü₃₂ sağa doğru, sonra Q yükü₃ Q'nun sağına yerleştirilmelidir₂

_{Q2 yükü ile Q3} yükü arasındaki mesafe, Coulomb yasası formülü kullanılarak hesaplanır:

Doğru cevap C şıkkıdır.

Soru kaynağı:

Ortaokul Fizik OSN Soruları