Sorunun Çözümü
Bu soruyu adım adım inceleyelim:
- Adım 1: A anahtarı kapatıldığında I ve II kürelerinin yük durumu.
- Ömer, A anahtarını kapattığında I ve II kürelerinin negatif yüklendiğini gözlemliyor.
- Özdeş küreler birbirine temas ettiğinde toplam yükü eşit olarak paylaşırlar.
- Bu durumda, I ve II kürelerinin başlangıçtaki toplam yükü ($Q_I + Q_{II}$) negatif olmalıdır ki, bağlantı sonrası her ikisi de negatif yüklensin. Yani, $Q_I + Q_{II} < 0$.
- Adım 2: B anahtarı kapatıldığında tüm kürelerin yük durumu.
- A anahtarı kapalıyken B anahtarı da kapatıldığında, I, II ve III kürelerinin tamamı negatif yükleniyor.
- Bu durumda, I, II ve III kürelerinin başlangıçtaki toplam yükü ($Q_I + Q_{II} + Q_{III}$) negatif olmalıdır ki, bağlantı sonrası hepsi negatif yüklensin. Yani, $Q_I + Q_{II} + Q_{III} < 0$.
Şimdi seçenekleri bu koşullara göre değerlendirelim:
- A) I: Nötr, II: -, III: +
- $Q_I + Q_{II} = \text{Nötr} + (-) = (-)$. (Koşul 1 sağlanır)
- $Q_I + Q_{II} + Q_{III} = \text{Nötr} + (-) + (+)$. Eğer negatif yükün mutlak değeri pozitif yükün mutlak değerinden büyükse, toplam yük negatif olur. (Koşul 2 sağlanabilir)
- B) I: -, II: -, III: Nötr
- $Q_I + Q_{II} = (-) + (-) = (-)$. (Koşul 1 sağlanır)
- $Q_I + Q_{II} + Q_{III} = (-) + (-) + \text{Nötr} = (-)$. (Koşul 2 sağlanır)
- C) I: +, II: -, III: -
- $Q_I + Q_{II} = (+) + (-)$. Eğer negatif yükün mutlak değeri pozitif yükün mutlak değerinden büyükse, toplam yük negatif olur. (Koşul 1 sağlanabilir)
- $Q_I + Q_{II} + Q_{III} = (+) + (-) + (-)$. Eğer $Q_I + Q_{II}$ negatif ise, buna bir negatif yük daha eklenince toplam kesinlikle negatif olur. (Koşul 2 sağlanır)
- D) I: +, II: Nötr, III: -
- A anahtarı kapatıldığında I ve II küreleri: $Q_I = (+)$, $Q_{II} = \text{Nötr}$.
- Bağlantı sonrası yükleri: $\frac{(+) + \text{Nötr}}{2} = (+)$.
- Yani, I ve II küreleri pozitif yüklü olur.
- Ancak soruda I ve II kürelerinin negatif yüklendiği belirtilmiştir. Bu durum, D seçeneğindeki başlangıç yükleriyle çelişmektedir.
- Bu nedenle D seçeneği, başlangıçtaki yüklerin cinsi olamaz.
Cevap D seçeneğidir.