11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Sayfa 160 Cevapları (MEB Yayınları)

2. ÜNİTE Elektriksel yük, parçacıkların birbirine elektriksel kuvvet uygulamasına ne­ den olan fiziksel bir niceliktir. Korunumlu bir nicelik olarak elektriksel yükün sembolü “q”, SI’da birimi “coulomb”dur [kulomb (C)]. Doğada iki cins yük var­ dır. Benjamin Franklin (Bencemin Frenklın), 1747 yılında zıt cins yükler için pozitif ve negatif isimlendirmelerini önermiştir. Pozitif yüklü cisimlerin pozitif yük miktarları negatif yük miktarlarından fazladır. Atomların nötr, diğer bir deyişle net yüklerinin sıfır olmasının sebebi, eşit miktarda pozitif ve negatif yük içermeleridir. Atom çekirdeğinde yer alan proton sayısı ile çekirdeğin et­ rafında bir bulut içinde dağılmış olarak bulunan elektronların sayısı birbirine eşittir. Bu durumda elektronun yükünün protonun yüküne miktarca eşit fakat cins olarak zıt olması gerekir. Atomu oluşturan parçacıkların yükleri ve kütle­ lerinin yaklaşık değerleri Tablo 2.1’de gösterilmiştir. Tablo 2.1: Atom Altı Parçacıkların Yaklaşık Yük ve Kütleleri Atom Altı Parçacık Yaklaşık Yük Miktarı (C) Yaklaşık Kütle (kg) Elektron -1,6 ∙ 10 -19 9,11 ∙ 10 -31 Proton +1,6 ∙ 10 -19 1,673 ∙ 10 -27 Nötron 0 1,675 ∙ 10 -27 1 C yük, nicelik olarak dikkate değer büyüklükte bir yüktür. Bazı güçlü sayıla­ bilecek yıldırımlar 20 C ila 30 C arası yük taşır. Günlük hayatta saça sürtülen tarağın ya da çıkarılan yün kazağın yüklenme miktarları çok daha küçüktür ve bu yük mikrocoulomb (μC) civarındadır (1 μC = 10 -6 C). Yüklü cisimler arasında itme veya çekme şeklinde gözlemlenen elektrostatik etkileşimlere elektriksel kuvvet denir. Charles Coulomb (Şarl Kulomb), kendi icadı olan burulma terazisini (Görsel 2.3) kullanarak yüklü cisimler arasındaki elektriksel kuvvetlerin büyüklüklerini hesaplamıştır. Görsel 2.3’teki burulma te­ razisindeki yüklü X ve Y küreleri, yük cinslerine bağlı olarak birbirini iter ya da çeker. Üst kısma sabitlenmiş tel, Y küresinin elektriksel kuvvete maruz kalıp dön­ mesinden dolayı burulmaya başlar. Ölçülen burulma açısı, elektriksel kuvvetin büyüklüğünün nicel bir ölçüsünü verir. Coulomb’un deneyleri sonucunda sabitlenmiş noktasal yükler ara­ sındaki elektriksel kuvvet ile ilgili şu sonuçlar elde edilmiştir: • Elektriksel kuvvet; aynı cins yükler için itme, zıt cins yükler için çekme şeklindedir. • Elektriksel kuvvetin büyüklüğü, yükler arasındaki mesafenin karesi ile ters orantılıdır. • Elektriksel kuvvetin büyüklüğü, yüklerin yük miktarlarının çarpımı ile doğru orantılıdır. • Elektriksel kuvvet, yükleri birleştiren doğru boyunca yönelir. Bu gözlemler sonucunda aralarındaki mesafe d, yük miktarları q1 ve q2 olan noktasal yükler arasındaki elektriksel kuvvetin büyüklüğünü (F) veren Coulomb Yasası matematiksel olarak şu şekilde modellenir: . . F k d q q 2 = 1 2 X küresi Y küresi Görsel 2.3: Burulma terazisi Benjamin Franklin Benjamin Franklin (1706-1790), uçurtma ile yaptığı bir deneye dayanarak yıldırım­ dan korunmanın bir yolunu bulduğunu açıklamıştır. Yüksek binalara sivri uçlu metal çubuklar yerleştirilip iletken kablolarla toprağa bağlandığında bulut­ taki yüklerin yıldırı­ ma sebep olmadan boşaltılabileceğini iddia etmiştir. Günü­ müzde paratoner ola­ rak adlandırılan bu sistemler yardımıyla yıldırımların bina­ lara hasar vermesi önlenebilmektedir.