Düzgün Elektrik Alan ve Sığa 11. Sınıf


Kategoriler: 11. Sınıf Fizik, Elektrik ve Manyetizma, Fizik

DÜZGÜN ELEKTRİK ALAN

Elektrik alan çizgileri birbirine paralel ise düzgün elektrik alan olarak adlandırılır. Düzgün elektrik alan boyunca her noktada elektrik alan şiddeti eşittir.



Yüklü İletken Paralel Levhalar Arasındakş Elektrik Alan

Aralarındaki uzaklık d olan paralel levhalar bir üreteç yardımı ile yüklenirse levhalar arasında şekildeki gibi düzgün elektrik alan oluşur. Levhalar arasındaki elektik alan şiddeti

  • Levha arasındaki elektrik alan çizgileri + dan – ye doğrudur.
  • Üretecin + kutbuna bağlı olan levha + ile yüklenirken – kutbuna bağlı levha – ile yüklenir.

Yüklerin Düzgün Elektrik Alandaki Hareketi

Elektrik alanda bulunan yüklü cisimlere elektriksel kuvvet etki eder. Şekildeki paralel levhalar arasındaki yüklü parçalara etki eden elektriksel kuvvetler gösterilmiştir.



  • Elektriksel Kuvvet
  • Parçacıkların ağırlığı ihmal edilirse elektriksel kuvvet cismin a ivmesi kazanmasına neden olur. Bu ivme, Newton’un temel yasasına göre

 

  • Yer çekimi önemsenmediğinde serbest bırakılan yüklü bir parçacığın yörüngesi aşağıdaki gibi doğrusal olacaktır.
  • Şekildeki levhalar arasındaki yüklü cisim serbest bırakıldığında F kuvvetinin etkisi ile harekete geçer. F kuvvetinin yaptığı iş cismin kinetik enerjisindeki değişime eşit olacaktır.

Yüklü Parçacıkların Yörüngeleri

V hızı ile atılan bir cismin paralel levhalar arasında izleyeceği yörünge, elektriksel kuvvet ile ağırlık arasındaki ilişkiye göre belirlenir.

Örnek:

SIĞA (KAPASİTE)



Şekildeki N küresinin sığası M ninkinin üç katı olduğundan aynı potansiyele sahip olduklarında N nin yükü de M ninkinin üç katı olur. Bu durumda sığa, bir iletkenin ne kadar yük alabileceğinin bir ölçüsü olarak tanımlanabilir.

Sığaç (Kondansatör)



Bir sığacın levhaları arasına bir potansiyel fark uygulandığında levhalar eşit ve zıt yükle yüklenir. Uygulanan gerilimde sığacın levhaları üzerinde ne kadarlık yük bulunduğu sığacın sığası ile belirlenir. Bir düzlem sığacın sığası,

  • levhaların yüzeysel alanı (A) ile doğru orantılı,
  • levhalar arası uzaklık (d) ile ters orantılı,
  • levhalar arasına konulan yalıtkanın dielektrik sabiti (s) ile doğru orantılı

Bilgi: Levhalar arasına konulan dielektrik madde, elektrik alanı zayıflatarak potansiyel farkını azaltır. Bunun sonucunda sığa artar.

Bir sığaç, bir üretecin uçlarına bağlandığında yüklenir. Yüksüz sığaç, üreteç tarafından yüklenirken üretecin (-) kutbundan bu kutba bağlı levhaya yük akışı olur. Yük akışı, levha ile üretecin (-) kutbu aynı potansiyele gelinceye kadar devam eder. Yük akışı durduğunda levha negatif yüklenmiş olur. Sığacın diğer levhasında da benzer olay görülür. Bu levhadan üretece doğru hareket eden elektronlar (+) kutba bağlı levhayı pozitif yükler. Böylece sığacın levhaları arasındaki potansiyel fark, üretecin uçları arasındaki kadar olurken levhalar eşit büyüklükte zıt elektrik yüküyle yüklenir. Sığacın levhalarından birinin üzerindeki yükün büyüklüğü, sığacın yükü olarak kullanılır.

Bilgi: Bir sığacın yükü, yük alışverişinde bulunabileceği bir devre elemanına bağlı olmadığı sürece sabit kalır.

Sığa ve Sığaç (Kondansatör) Soruları ve Çözümleri

Sığaçlar (Kondansatörler) çeşitli elektrik devrelerinde yaygın olarak kullanılır. Radyo alıcılarında frekans ayarında kullanılan sığaçlar, elektronik devrelerinde filtreleme amacıyla, elektronik flaş devrelerinde enerji depolama amacıyla kullanılır. Yüklü bir sığacın levhaları iletken bir telle birleştirilirse, her iki levha yüksüz hale gelinceye kadar, levhaların birinden diğerine yük akışı olur. Bu boşalma çok hızlı olur ve bir kıvılcım şeklinde gözlenir. Sığacın bu şekildeki hızlı boşalma özelliğinden fotoğraf makinelerinin flaş devresinde yararlanılır. Fotoğraf çekimi anında, sığacın flaş lambası üzerinden aniden boşalması sağlanarak lambanın parlak bir ışık vermesi sağlanır.



Sığaç, tıp alanında elektroşok cihazı olarak kullanılır. Elektroşok cihazı, kalbin normal dışı atımının tekrar normale dönmesini sağlayan araçtır. Elektroşok cihazının iletken levhaları ile elektrik enerjisi, yeni durmuş bir kalbe şok halde verilerek kalbin kasılması sağlanır. Bu kasılmayla kalp yeniden çalışmaya başlar.

Bir cismin, üzerinde elektrik yükünü depo edebilme yeteneğine "kapasite" veya "sığa" denir. Teknolojide kısa sürede yüksek akım gerektiğinde sığaçdan yararlanılır. Örneğin fotoğraf makinelerinde flaş lambası kısa sürede yüksek ışık verir. Fotoğraf makinesi, otomobil hava yastıklarının sensörleri, radyo televizyon cihazları, atılımlı lazerler, televizyon kumandası gibi pek çok alette sığaçlardan yararlanılır. Elektrik yükünü dolayısıyla elektriksel potansiyel enerjiyi depolayan elektrik ve elektronik devre elemanıdır. Doğru akım devrelerinde akım geçirmezken alternatif akım devrelerinde akım geçirirler. Şekildeki iletken küre yüklendikçe elektrik potansiyeli artar.

Temel Yeterlilik Sınavı (TYT)
15 Haziran 2019 Cumartesi