Verilen problemde, B, R ve L iletken cisimlerinin başlangıçtaki yükleri bilinmemektedir. İki aşamalı bir deney yapılmıştır ve bu deneylerin sonucunda cisimlerin son yükleri ile ilgili yargıların hangilerinin doğru olabileceği sorulmaktadır.
Temel Prensip: İletken küreler birbirine dokundurulduğunda, toplam yükü paylaşırlar. Eğer küreler özdeş ise (şekildeki gibi), ayrıldıktan sonra her ikisi de aynı işaretli ve eşit büyüklükte yüke sahip olurlar. Eğer toplam yük sıfır ise, her ikisi de nötr olur.
- 1. Deney: B ve R cisimleri birbirine dokundurulup ayrılıyor.
Bu deney sonucunda B ve R cisimleri, toplam yükü paylaşacakları için, ayrıldıktan sonra aynı tür yüke sahip olurlar (veya her ikisi de nötr olur). Bu, yük paylaşımının temel bir sonucudur.
- 2. Deney: R ve L cisimleri birbirine dokundurulup ayrılıyor.
R cismi, 1. deneyden sonraki yüküyle L cismine dokundurulur. Benzer şekilde, R ve L cisimleri de ayrıldıktan sonra aynı tür yüke sahip olurlar (veya her ikisi de nötr olur).
Şimdi yargıları inceleyelim:
- I. B ve R aynı tür yüke sahiptir.
1. deneyin sonucunda B ve R cisimleri birbirine dokundurulup ayrıldığı için, yukarıda açıklanan temel prensibe göre aynı tür yüke sahip olmak zorundadırlar (veya her ikisi de nötr). Bu yargı doğrudur.
- II. R ve L farklı tür yüke sahiptir.
2. deneyin sonucunda R ve L cisimleri birbirine dokundurulup ayrıldığı için, aynı tür yüke sahip olmak zorundadırlar (veya her ikisi de nötr). Farklı tür yüke sahip olmaları mümkün değildir. Bu yargı yanlıştır.
- III. B nötr, R ve L negatif yüklüdür.
Bu durumun mümkün olup olmadığını kontrol edelim:
- Eğer 1. deney sonunda B nötr ise (\(Q'_B = 0\)), o zaman R de nötr olmak zorundadır (\(Q'_R = 0\)), çünkü aynı tür ve büyüklükte yük paylaşmışlardır. (Bu durumda başlangıçta \(Q_B + Q_R = 0\) olmalıydı.)
- Şimdi R cismi (nötr) 2. deneyde L cismine dokunduruluyor. Eğer L cismi başlangıçta negatif yüklü ise (\(Q_L < 0\)), nötr R ile negatif yüklü L birbirine dokunduğunda, toplam negatif yükü paylaşacaklardır. Sonuç olarak, hem R hem de L negatif yüklü olacaktır (\(Q''_R < 0\) ve \(Q''_L < 0\)).
Örnek bir senaryo:
- Başlangıçta: B pozitif yüklü (\(+2q\)), R negatif yüklü (\(-2q\)), L negatif yüklü (\(-4q\)).
- 1. Deney: B ve R dokunur. Toplam yük \((+2q) + (-2q) = 0\). Ayrıldıklarında B nötr (\(Q'_B = 0\)) ve R nötr (\(Q'_R = 0\)) olur.
- 2. Deney: R (şimdi nötr) ve L (başlangıçta \(-4q\)) dokunur. Toplam yük \(0 + (-4q) = -4q\). Ayrıldıklarında R negatif yüklü (\(Q''_R = -2q\)) ve L negatif yüklü (\(Q''_L = -2q\)) olur.
Bu senaryo, "B nötr, R ve L negatif yüklüdür" yargısını doğrulamaktadır. Dolayısıyla bu yargı doğru olabilir.
Sonuç olarak, I ve III numaralı yargılar doğru olabilir.
Cevap C seçeneğidir.