Paralel levhalar arasında elektrik alan nasıl oluşur?
Soru: Paralel levhalar arasında elektrik alan nasıl oluşur, yönü ve büyüklüğü nelere bağlıdır?
Kısa Cevap: Birbirine paralel iki iletken levha eşit büyüklükte ve zıt işaretli yüklerle yüklendiğinde aralarında elektrik alan oluşur. Alanın yönü pozitif levhadan negatif levhaya doğrudur. Kenar etkilerinin ihmal edildiği iç bölgede alan yaklaşık düzgündür ve büyüklüğü E = V/d bağıntısıyla bulunur.
Detaylı Cevap: Levhaların oluşturduğu alanlar aradaki bölgede aynı yönde olduğundan birbirini güçlendirir. Levha boyutları aralarındaki uzaklığa göre büyükse kenarlardan uzakta alanın yönü ve büyüklüğü yaklaşık sabittir. Alanın uzaklıkla nasıl değişeceği yorumlanırken levhaların sabit gerilimli bir üretece bağlı mı, yoksa yükleri korunacak şekilde yalıtılmış mı olduğu belirtilmelidir.
Alan çizgileri hangi yöndedir?
Levhaların arasındaki alan çizgileri, ideal iç bölgede levhalara dik, birbirine paralel ve eşit aralıklı çizilir. Oklar pozitif levhadan negatif levhaya yönelir. Gerçek levhaların kenarlarında çizgiler eğrilir; alan bu bölgelerde düzgün değildir.
Yönün nasıl belirlendiğini öğrenmek için elektriksel alan etkinliğinin açıklamalarını inceleyebilirsiniz.
Paralel levhalarda elektrik alan formülü
- E: Elektrik alan büyüklüğü; birimi V/m veya N/C.
- V: Levhalar arasındaki potansiyel farkın büyüklüğü; birimi volt.
- d: Levhalar arasındaki dik uzaklık; birimi metre.
Bu bağıntı, levhalar arasındaki alanın düzgün kabul edildiği bölge için kullanılır. Hesaplamadan önce santimetre cinsinden verilen uzaklık metreye çevrilmelidir.
Levhalar üretece bağlıysa uzaklık nasıl etkiler?
İdeal sabit gerilimli üreteç, V değerini sabit tutar. Bu durumda:
- Uzaklık iki katına çıkarsa alan E/2 olur.
- Uzaklık yarıya inerse alan 2E olur.
- Uzaklık sabitken gerilim iki katına çıkarsa alan 2E olur.
İlgili uygulamaları paralel levhalar alıştırmasının çözümlerinde görebilirsiniz.
Üreteçten ayrılan levhalarda sonuç aynı mı?
Hayır. Levhalar yalıtılmışsa ve yük kaçağı yoksa her levhanın yükü korunur. Levha alanı ve aradaki ortam da değişmiyorsa ideal modelde E = Q/(εA) olur. Uzaklık değişse de alan yaklaşık sabit kalır; potansiyel fark V = Ed bağıntısına göre değişir.
Dolayısıyla “levhalar uzaklaştırılırsa alan mutlaka azalır” denemez. Önce gerilimin mi, yükün mü sabit olduğu kontrol edilmelidir.
Örnek soru ve çözümü
Açıklamalar ve Örnek Cevaplar
Hayır. Eşit ve zıt yüklü levhaların alanları aralarında aynı yönde olduğundan toplanır. İdeal iç bölgede orta noktadaki alan da diğer noktalarla aynı büyüklüktedir.
Sabit gerilim altında yarıya düşer. Noktasal yükün alanındaki uzaklığın karesi ilişkisi, düzgün paralel levha alanına doğrudan uygulanmaz.
Elektron negatif yüklü olduğundan elektriksel kuvvet alanın ters yönünde, pozitif levhaya doğrudur.
Diğer etkinlik ve sorular için 11. Sınıf Fizik Ders Kitabı Cevapları MEB Yayınları ana sayfasını inceleyebilirsiniz.