💡 8. Sınıf Fen Bilimleri: Elektrik yükleri ve elektrik enerjisi Çözümlü Örnekler

Bu sorunun cevabını anlamak için sürtünme ile elektriklenme konusunu hatırlayalım: 💡

• Yün kumaş ve balon gibi farklı maddeler birbirine sürtüldüğünde, birinden diğerine elektron geçer.
• Genellikle yün kumaş elektron verir ve pozitif (+) yüklenir.
• Balon ise elektron alır ve negatif (-) yüklenir.
• Zıt yükler birbirini çeker.

Bu durumda, sürtünme sonucunda balon negatif (-) yüklenecektir. İki negatif yüklü balon birbirini itecektir. Ancak soruda balonlar nötr olarak başlıyor ve sürtünme sonrası durum soruluyor. Eğer ikisi de aynı kumaşa sürtülüp aynı şekilde yüklenirse (örneğin ikisi de negatif olursa), birbirlerini iterler. Eğer soruda "birbirine sürtülen" denseydi durum değişirdi. Soruda "bir yün kumaşa sürtüldüğünde" denildiği için, her iki balon da yün kumaştan elektron alarak negatif (-) yüklenir.
👉 Bu nedenle, iki negatif yüklü balon birbirini iter.
Cevap: A

Bu soruyu adım adım çözelim:

• K çubuğu, L çubuğunu itiyor: İtme kuvveti, yalnızca aynı işaretli yükler arasında gerçekleşir. Bu demektir ki, K ve L çubukları ya ikisi de pozitif (+) yüklüdür ya da ikisi de negatif (-) yüklüdür.
• L çubuğu, M çubuğunu çekiyor: Çekme kuvveti ise zıt işaretli yükler arasında gerçekleşir. L çubuğunun yükünü biliyoruz (ya pozitif ya da negatif). Eğer L pozitif ise M negatif olmalı; eğer L negatif ise M pozitif olmalıdır.

Şimdi olası durumları inceleyelim:

Durum 1:

• K ve L ikisi de pozitif (+) yüklü.
• L pozitif (+) yüklü olduğu için, M'yi çekmesi için M'nin negatif (-) yüklü olması gerekir.

Durum 2:

• K ve L ikisi de negatif (-) yüklü.
• L negatif (-) yüklü olduğu için, M'yi çekmesi için M'nin pozitif (+) yüklü olması gerekir.

Her iki durumda da K ve L'nin yükleri aynı, L ve M'nin yükleri zıttır.
📌 Sonuç olarak: K ve L aynı işaretli yüklüdür (ikisi de pozitif veya ikisi de negatif). L ve M zıt işaretli yüklüdür.

Bu durum, sürtünme ile elektriklenme ve elektrostatik çekim prensipleriyle ilgilidir. İşte adım adım açıklaması:

• Elektrik süpürgesinin motoru, içinde bulunan fırça veya hortumun iç yüzeyindeki parçacıkların (toz, kir vb.) süpürgenin içindeki hava akımıyla birlikte hareket etmesini sağlar.
• Bu hareket sırasında, süpürgenin içindeki bazı parçalar (örneğin, plastik aksamlar veya fırça kılları) ile toz parçacıkları arasında sürtünme meydana gelir.
• Bu sürtünme sonucunda, toz parçacıkları ve süpürgenin iç yüzeyleri elektrikle yüklenir. Genellikle toz parçacıkları negatif (-) yüklenirken, süpürgenin iç yüzeyi pozitif (+) yüklenebilir (veya tam tersi).
• Zıt yükler birbirini çektiği için, yüklenmiş olan toz parçacıkları süpürgenin iç yüzeyine (genellikle torbaya veya hazneye) yapışır.
• Böylece tozlar, süpürgenin dışına kaçmak yerine içerde tutulmuş olur.

💡 Bu prensip, aynı zamanda fotokopi makineleri ve lazer yazıcılar gibi cihazlarda da kullanılır.

Bu yeni nesil soruyu dikkatli bir şekilde analiz edelim:

• X cismi Y cismini itiyor: İtme kuvveti, aynı işaretli yükler arasında olur. Bu şu anlama gelir: X ve Y'nin yükleri aynıdır. Yani, ikisi de pozitif (+) veya ikisi de negatif (-) yüklüdür.
• Y cismi Z cismini çekiyor: Çekme kuvveti, zıt işaretli yükler arasında olur. Bu şu anlama gelir: Y ve Z'nin yükleri zıttır.

Şimdi bu bilgileri birleştirelim:

Olasılık 1:

• Eğer X ve Y pozitif (+) yüklüyse, Y pozitif olduğu için Z'yi çekmesi gerekir. Bu durumda Z negatif (-) yüklü olmalıdır.

Olasılık 2:

• Eğer X ve Y negatif (-) yüklüyse, Y negatif olduğu için Z'yi çekmesi gerekir. Bu durumda Z pozitif (+) yüklü olmalıdır.

Her iki olasılıkta da şu kesin olarak söylenebilir:
👉 X ve Y cisimleri aynı işaretli yüklüdür.
👉 Y ve Z cisimleri zıt işaretli yüklüdür.
📌 Bu durumda, X ve Z cisimlerinin yükleri hakkında kesin bir şey söyleyemeyiz (biri pozitif diğeri negatif olabileceği gibi, biri de nötr olabilir ve yine de çekim kuvveti oluşabilir). Ancak soruda kesinlik sorulduğu için, kesin olan bilgileri birleştirmeliyiz.
✅ Kesin olan ifade: X ve Y aynı işaretlidir.

Bu durumu açıklamak için temel elektrik yükü prensiplerini hatırlayalım:

• Elektrik yükleri iki çeşittir: Pozitif (+) ve Negatif (-).
• Aynı işaretli yükler (pozitif-pozitif veya negatif-negatif) birbirini iter.
• Zıt işaretli yükler (pozitif-negatif) birbirini çeker.

Soruda K ve L cisimlerinin birbirini ittiği belirtiliyor. Bu, aralarında bir itme kuvveti olduğu anlamına gelir.
👉 Bu itme kuvvetinin oluşabilmesi için K ve L cisimlerinin aynı işaretli yüklere sahip olması gerekir.
📌 Yani, ya K cismi pozitif (+) ve L cismi de pozitif (+) yüklüdür, ya da K cismi negatif (-) ve L cismi de negatif (-) yüklüdür.

Bu durumu adım adım inceleyelim:

• Nötr cisimler, eşit sayıda pozitif (+) ve negatif (-) yüke sahiptir.
• Negatif yüklü L cismi, etrafında bir negatif yük alanı oluşturur.
• Nötr K cismi, negatif yüklü L cisminin yakınına getirildiğinde, K cismi içindeki yükler hareket eder.
• L cisminin negatif yükleri, K cisminin içindeki negatif yükleri iter. Bu negatif yükler, K cisminin L'den en uzak tarafına doğru hareket eder.
• Aynı zamanda, L cisminin negatif yükleri, K cisminin içindeki pozitif yükleri çeker. Bu pozitif yükler, K cisminin L'ye en yakın tarafında toplanır.

Sonuç olarak, K cisminin L'ye yakın olan tarafı pozitif (+) yüklenir, L'den uzak olan tarafı ise negatif (-) yüklenir. Bu olaya elektrostatik indüksiyon denir.
👉 K cismi hala nötrdür çünkü toplam pozitif ve negatif yük miktarı değişmemiştir, sadece yükler yeniden dağılmıştır. Ancak, yaklaştıran cisimle zıt yüklü tarafı çekerken, aynı yüklü tarafı iter.

Bu durum, sürtünme ile elektriklenme ve statik elektriğin günlük hayattaki bir sonucudur. İşte detaylı açıklaması:

• Yünlü kazaklar ve vücudumuz (veya altındaki giysiler) gibi farklı malzemeler birbirine sürtündüğünde, elektron alışverişi gerçekleşir.
• Genellikle yün, elektron verme eğilimindedir ve vücut (veya diğer giysiler) elektron alma eğilimindedir. Bu durumda yünlü kazak pozitif (+) yüklenirken, vücut negatif (-) yüklenir.
• Bu yüklenme sonucunda, kazak ve vücut arasında statik elektrik birikir.
• Kazak vücuttan ayrıldığında, biriken bu yükler ani bir şekilde dengelemeye çalışır. Bu ani yük boşalması, duyduğumuz çıtırtılara ve hissettiğimiz elektrik çarpmasına neden olur.

💡 Bu olayın şiddeti, havanın nem oranına da bağlıdır. Kuru havalarda (kışın olduğu gibi) statik elektrik daha kolay birikir ve daha belirgin hissedilir. Nemli havada ise su molekülleri yükleri iletir ve birikimi engeller.

Bu soruyu dikkatlice analiz ederek kesin doğru olan yargıları bulalım:

• K cismi L cismini itiyor: İtme kuvveti yalnızca aynı işaretli yükler arasında oluşur. Dolayısıyla, K ve L cisimleri ya ikisi de pozitif (+) yüklüdür ya da ikisi de negatif (-) yüklüdür. Bu, I. yargının kesinlikle doğru olduğunu gösterir. ✅
• L cismi M cismini çekiyor: Çekme kuvveti zıt işaretli yükler arasında oluşur. Dolayısıyla, L ve M cisimleri zıt işaretlidir. Eğer L pozitif ise M negatif, eğer L negatif ise M pozitif olmalıdır. Bu, II. yargının kesinlikle doğru olduğunu gösterir. ✅
• K ve M cisimleri arasındaki etkileşim: K ve L aynı işaretli, L ve M zıt işaretli.
  
  • Eğer K ve L pozitif ise, M negatif olmalıdır. Bu durumda K (pozitif) ve M (negatif) birbirini çeker.
  • Eğer K ve L negatif ise, M pozitif olmalıdır. Bu durumda K (negatif) ve M (pozitif) birbirini çeker.
  Her iki durumda da K ve M cisimleri arasında çekme kuvveti oluşur. Bu nedenle, III. yargı (K ve M cisimleri arasında itme kuvveti vardır) kesinlikle yanlıştır. ❌

Sonuç olarak, kesinlikle doğru olan yargılar I ve II'dir.
📌 Cevap: I ve II