11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Sayfa 173-174-175 Cevapları MEB Yayınları bölümünde elektriksel alan konusundaki 6, 7 ve 8. alıştırmalar çözülmektedir. Alan çizgilerinin yorumlanması, elektriksel alanın sıfır olabileceği bölgenin belirlenmesi ve birden fazla yükün oluşturduğu alanların vektörel olarak toplanması aşağıda açıklanmıştır.
İçindekiler
- Sayfa 173 Cevapları (6. Alıştırma: Alan Çizgileri)
- Sayfa 174 Cevapları (7. Alıştırma: Alanların Karşılaştırılması)
- Sayfa 175 Cevapları (8. Alıştırma: Örümcek Ağındaki Yükler)
11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Sayfa 173 Cevapları
6. Alıştırma: İrmik Taneleriyle Elektriksel Alanı Gözlemleme
Yağ içine yerleştirilen A ve B çubukları elektrikle yüklendiğinde irmik taneleri belirli çizgiler üzerinde dizilmektedir. Bu desen, çubukların oluşturduğu elektriksel alanın biçimini göstermektedir.
Soru a: İrmik tanelerinin yağ yüzeyinde belirli çizgiler üzerinde hizalanmasının sebebi nedir? Kısa Cevap: Taneler elektriksel alanda kutuplanarak alan doğrultusunda yönelir. Açıklama: Çubukların elektriksel alanı, irmik tanelerindeki yük dağılımını etkiler. Kutuplanan taneler yerel alan doğrultusunda yönelip dizilerek alan çizgilerini temsil eden bir desen oluşturur. Alan çizgileri gerçek iplikler değil, alanı açıklamak için kullanılan bir modeldir.
Soru b: İletken çubukların yük cinsleriyle ilgili tahminlerinizi yazınız. Kısa Cevap: A ve B çubukları zıt işaretli yüklüdür. Açıklama: Alan çizgilerinin iki çubuk arasında bağlantı kurması, zıt yüklerin alan desenine uygundur. Şekil II’de yön okları olmadığından yalnız bu çizimden hangi çubuğun pozitif olduğu kesinleştirilemez. A pozitif ve B negatif olabileceği gibi işaretler ters de olabilir.
Soru c: İletken çubukların yük miktarlarının büyüklüklerini karşılaştırınız. Kısa Cevap: |qA| > |qB|. Açıklama: Standart alan çizgisi modelinde çizgi sayısı yük büyüklüğüyle orantılıdır. Şekilde A ile ilişkili çizgilerin sayısı daha fazladır. Çizgilerin bir bölümü B ile bağlantı kurarken diğerleri uzak bölgelere uzanmaktadır. Bu nedenle A’nın yük büyüklüğü B’ninkinden fazladır.
Soru ç: K, L ve M noktalarının hangisinde elektriksel alan sıfır olabilir? Kısa Cevap: M noktasında sıfır olabilir. Açıklama: Zıt işaretli, farklı büyüklükteki yüklerin bileşke alanı, yükleri birleştiren doğru üzerinde küçük yükün dış tarafında sıfır olabilir. Küçük yük B olduğundan uygun bölge B’nin sağ tarafıdır. Noktaların İncelenmesi: L’de alanlar aynı yönde olduğu için birbirini yok etmez. K’de A hem daha büyük hem daha yakın olduğundan baskındır. M’de alanlar zıt yönlüdür ve uygun uzaklıklarda eşit büyüklüğe ulaşabilir. Koşul: k|qA|/AM² = k|qB|/BM² sağlanmalıdır. Uzaklıklar sayısal verilmediğinden M’nin kesinlikle sıfır alan noktası olduğu değil, sıfır alanın bu tarafta bulunabileceği söylenir.
11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Sayfa 174 Cevapları
7. Alıştırma: K, L ve M Noktalarındaki Elektriksel Alanlar
A ve B cihazları eşit büyüklükte ve aynı işaretli noktasal yükler olarak kabul edilmektedir. K, L ve M noktaları AB’nin orta dikmesi üzerindedir. Her noktada iki kaynağın alanlarının yatay bileşenleri birbirini götürür, düşey bileşenleri toplanır.
Soru: Köpek balığının K, L ve M noktalarında algılayacağı elektriksel alanların büyüklüklerini karşılaştırınız. Kısa Cevap: EK > EL > EM. Çözüm: AB uzaklığı a, her cihazın yük büyüklüğü q olsun. İlgili noktadan A ve B’ye çizilen doğruların arasındaki açı α ise kaynaklara uzaklık s = a/[2sin(α/2)] olur. Her bir alan E₀ = k|q|/s², bileşke alan ise E = 2E₀cos(α/2) ile hesaplanır.
| Nokta | Açı | Bir Kaynağa Uzaklık | Bileşke Alan |
|---|---|---|---|
| K | 120° | a/√3 | 3k|q|/a² |
| L | 90° | a/√2 | 2√2k|q|/a² |
| M | 60° | a | √3k|q|/a² |
K noktası: Her kaynağın alanı 3k|q|/a²’dir. EK = 2 · (3k|q|/a²) · cos60° = 3k|q|/a².
L noktası: Her kaynağın alanı 2k|q|/a²’dir. EL = 2 · (2k|q|/a²) · cos45° = 2√2k|q|/a².
M noktası: Her kaynağın alanı k|q|/a²’dir. EM = 2 · (k|q|/a²) · cos30° = √3k|q|/a².
Sonuç: 3 > 2√2 > √3 olduğundan EK > EL > EM. Alan büyüklüklerinin oranı 3 : 2√2 : √3 olur.
Yön: Yükler pozitifse bileşke aşağıya, negatifse yukarıya yönelir. İki yükün işaretinin birlikte değişmesi büyüklük sıralamasını değiştirmez.
8. Alıştırma: Örümcek Ağındaki Yükler
Bu alıştırmanın metni ve şekli 174. sayfada, soruları ise 175. sayfadadır. Ağın üst ve alt noktalarında +√2q, sağ noktasında −q yükü bulunmaktadır. X böceği soldaki K noktasında, Y böceği ağın merkezindedir.
11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Sayfa 175 Cevapları
8. Alıştırmanın Devamı: Böceklerin Algıladığı Alanlar
Hesaplamalarda E₀ = kq/r² tanımlamasını kullanalım. K noktası ve üç yük de ağın merkezinden r uzaklıktadır.
Soru a: X ve Y böceklerinin bulundukları konumlarda algıladıkları elektriksel alanların büyüklüklerini karşılaştırınız. Kısa Cevap: EX = 3kq/(4r²), EY = kq/r². Dolayısıyla EY > EX ve EX = 3EY/4 olur. Çözüm: Önce merkezdeki Y, sonra K noktasındaki X için üç yükün alanları vektörel olarak toplanır.
Y’nin bulunduğu merkez: Üst ve alttaki eşit pozitif yüklerin alanları düşey doğrultuda eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür. Bu alanlar birbirini yok eder. Sağdaki −q yükünün alanı sağa doğru EY = kq/r² = E₀ olur.
X’in üst ve alttaki yüklere uzaklığı: Dik üçgenden √(r² + r²) = √2r bulunur. Her pozitif yükün K’de oluşturduğu alanın büyüklüğü k√2q/(√2r)² = E₀/√2 olur.
Pozitif yüklerin X’teki bileşkesi: Düşey bileşenler birbirini götürür. Her alanın sola yönelen yatay bileşeni (E₀/√2)cos45° = E₀/2’dir. Toplamları sola doğru E₀ olur.
Negatif yükün X’teki alanı: K ile sağdaki −q arasındaki uzaklık 2r’dir. Alan negatif yüke, yani sağa yönelir. Büyüklüğü kq/(2r)² = E₀/4 olur.
X’te toplam alan: Sola doğru E₀ ile sağa doğru E₀/4 toplanır. Sonuç sola doğru 3E₀/4 büyüklüğündedir. Böylece EX/EY = 3/4 bulunur.
Soru b: −q yükü yerine +q konursa Y’nin bulunduğu noktadaki elektriksel alan değişir mi? Kısa Cevap: Alanın büyüklüğü değişmez, yönü tersine döner. Çözüm: Üst ve alttaki +√2q yüklerinin merkezdeki alanları yine birbirini yok eder. Sağdaki yük +q olunca merkezde oluşturduğu alan yükten dışarıya, yani sola yönelir. Büyüklüğü yine kq/r² olur. Başlangıçta sağa yönelen alan, değişiklikten sonra aynı büyüklükle sola yönelir.
Düzgün Elektriksel Alan
Sayfanın devamında düzgün elektriksel alan konusu anlatılmaktadır. İdeal büyük levha modelinde, kenar etkilerinin ihmal edildiği bölgede alanın yönü ve büyüklüğü sabittir. Alan çizgileri levhaya dik ve birbirine paraleldir. Pozitif levhada dışarıya, negatif levhada levhaya doğru yönelir. Bu bölümde ayrıca cevaplanacak bir soru bulunmamaktadır.
KİTABIN TÜM CEVAPLARI
Diğer konu ve alıştırmaların çözümlerini 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları sayfasında bulabilirsiniz.
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
173. sayfada elektriksel alan nerede sıfır olabilir?
Küçük yük B’nin dış tarafındaki M bölgesinde sıfır olabilir. Bunun için iki yükün oluşturduğu alanların eşit büyüklükte ve zıt yönlü olması gerekir.
174. sayfadaki K, L ve M alanlarının sıralaması nasıldır?EK > EL > EM olur. Hesaplamada hem kaynaklara uzaklıklar hem iki alan arasındaki açılar dikkate alınır.
Örümcek ağının merkezindeki pozitif yüklerin alanları neden sıfırlanır?Üst ve alttaki pozitif yükler eşit büyüklükte ve merkeze eşit uzaklıktadır. Merkezde oluşturdukları alanlar düşey doğrultuda eşit büyüklükte ve zıt yönlüdür.
175. sayfada −q yerine +q konulunca ne değişir?Merkezdeki toplam alanın büyüklüğü kq/r² olarak kalır. Alanın yönü sağdan sola döner. Elektriksel alan vektörel olduğundan yönünün değişmesi alanın değişmesi anlamına gelir.