Coulomb yasası, elektrik alan kavramı ve alan çizgileri.
Konu Anlatımı
11. Sınıf Fizik – Elektriksel Kuvvet ve Elektrik Alan Konu Anlatımı
Bu yazımızda 11. Sınıf Fizik Elektriksel Kuvvet ve Elektrik Alan konusunu MEB müfredatına uygun şekilde, sade ve anlaşılır bir dille ele alacağız. Elektrik ve Manyetizma ünitesinin temel yapı taşlarından biri olan bu konu, hem üniversite sınavlarında hem de günlük hayatta karşımıza çıkan pek çok olayın bilimsel açıklamasını içerir. Hazırsanız başlayalım!
1. Elektrik Yükü Nedir?
Maddenin temel yapı taşı olan atomlar; proton, nötron ve elektronlardan oluşur. Protonlar pozitif (+) yüklü, elektronlar negatif (−) yüklü, nötronlar ise yüksüzdür. Bir cisim, elektron kaybettiğinde pozitif, elektron kazandığında ise negatif yüklü hale gelir. İşte cisimlerin sahip olduğu bu yük miktarına elektrik yükü denir.
Elektrik yükünün SI birim sistemindeki birimi Coulomb (C) olarak ifade edilir. Bir elektronun yükü yaklaşık olarak e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C büyüklüğündedir. Yükler nicel (kesikli) bir yapıya sahiptir; yani bir cismin toplam yükü, temel yük biriminin (e) tam katları şeklinde olur. Buna yükün kuantumlanması adı verilir. Matematiksel olarak q = n × e şeklinde gösterilir; burada n bir tam sayıdır.
Yüklerle ilgili iki temel ilke vardır:
- Yükün korunumu: Yalıtılmış bir sistemde toplam elektrik yükü sabittir. Yük yoktan var edilemez veya var olan yük yok edilemez; yalnızca bir cisimden diğerine aktarılabilir.
- Yükün kuantumlanması: Elektrik yükü sürekli değil, kesikli değerler alır. Bir cismin yükü daima e = 1,6 × 10⁻¹⁹ C değerinin tam katlarıdır.
2. Elektriksel Kuvvet ve Coulomb Yasası
Yüklü cisimler birbirlerine kuvvet uygular. Aynı işaretli yükler birbirini iter, zıt işaretli yükler ise birbirini çeker. Bu kuvvete elektriksel kuvvet (Coulomb kuvveti) denir. Fransız fizikçi Charles Augustin de Coulomb, 1785 yılında bu kuvvetin büyüklüğünü belirleyen yasayı keşfetmiştir.
Coulomb Yasası şu şekilde ifade edilir:
F = k × |q₁ × q₂| / r²
Bu formülde:
- F: İki yük arasındaki elektriksel kuvvetin büyüklüğü (Newton, N)
- k: Coulomb sabiti; k = 9 × 10⁹ N·m²/C² (vakum veya havada)
- q₁ ve q₂: Yüklü cisimlerin yük miktarları (Coulomb, C)
- r: İki nokta yük arasındaki uzaklık (metre, m)
Coulomb Yasası'nın önemli özellikleri şunlardır:
Birincisi, kuvvet yüklerin büyüklükleriyle doğru orantılıdır. Yüklerden herhangi biri iki katına çıkarılırsa, kuvvet de iki katına çıkar. İkincisi, kuvvet uzaklığın karesiyle ters orantılıdır. İki yük arasındaki mesafe iki katına çıkarılırsa, kuvvet dörtte birine düşer. Üçüncüsü, bu kuvvet Newton'un Üçüncü Yasası'na uyar; yani q₁'in q₂'ye uyguladığı kuvvet ile q₂'nin q₁'e uyguladığı kuvvet büyüklükçe eşit, yönce zıttır.
3. Coulomb Yasası ile İlgili Çözümlü Örnek
Örnek 1: Birbirinden 0,3 m uzaklıkta bulunan q₁ = 2 × 10⁻⁶ C ve q₂ = 4 × 10⁻⁶ C yüklü iki nokta yük arasındaki elektriksel kuvveti hesaplayınız. (k = 9 × 10⁹ N·m²/C²)
Çözüm:
Coulomb Yasası'nı uygulayalım:
F = k × |q₁ × q₂| / r²
F = 9 × 10⁹ × (2 × 10⁻⁶ × 4 × 10⁻⁶) / (0,3)²
F = 9 × 10⁹ × 8 × 10⁻¹² / 0,09
F = 72 × 10⁻³ / 0,09
F = 0,8 N
Her iki yük de pozitif olduğundan kuvvet itme kuvvetidir ve büyüklüğü 0,8 N olarak bulunur.
Örnek 2: q₁ = 3 × 10⁻⁶ C ve q₂ = −6 × 10⁻⁶ C yükleri 0,1 m uzaklıktadır. Aralarındaki kuvveti bulunuz.
Çözüm:
F = 9 × 10⁹ × |3 × 10⁻⁶ × (−6 × 10⁻⁶)| / (0,1)²
F = 9 × 10⁹ × 18 × 10⁻¹² / 0,01
F = 162 × 10⁻³ / 0,01
F = 16,2 N
Yükler zıt işaretli olduğundan kuvvet çekme kuvvetidir.
4. Süperpozisyon (Üst Üste Gelme) İlkesi
Bir yüklü cisim üzerine birden fazla yükün etki ettiği durumda, toplam kuvvet her bir yükün ayrı ayrı uyguladığı kuvvetlerin vektörel toplamı ile bulunur. Buna süperpozisyon ilkesi denir.
Örneğin, q₁ yükü üzerinde q₂ ve q₃ yüklerinin etkisi varsa, q₁'e etki eden bileşke kuvvet şu şekilde hesaplanır:
F(net) = F₁₂ + F₁₃ (vektörel toplam)
Bu hesaplamada kuvvetlerin yönleri dikkate alınmalı; aynı doğrultuda ise cebirsel toplama, farklı doğrultularda ise vektörel toplama kuralları (pisagor, paralelkenar kuralı vb.) kullanılmalıdır.
5. Elektrik Alan Kavramı
Elektrik alan, yüklü bir cismin çevresinde oluşturduğu ve diğer yüklü cisimlere kuvvet uygulayabilen bölgedir. Elektrik alan kavramı, yüklerin birbirine "temas etmeden" nasıl kuvvet uyguladığını açıklamak için geliştirilmiştir. Bu kavram Michael Faraday tarafından ortaya atılmıştır.
Bir noktadaki elektrik alan şiddeti, o noktaya yerleştirilen pozitif birim test yükü üzerine etkiyen kuvvetin, test yükünün büyüklüğüne oranıdır:
E = F / q₀
Burada E elektrik alan şiddetini (N/C), F kuvveti (N), q₀ ise pozitif test yükünü (C) gösterir.
Bir Q nokta yükünün r uzaklıkta oluşturduğu elektrik alan şiddeti ise Coulomb Yasası kullanılarak şu şekilde elde edilir:
E = k × |Q| / r²
Elektrik alanın birimi N/C (Newton/Coulomb) veya eşdeğer olarak V/m (Volt/metre) şeklindedir.
Elektrik alanın bazı temel özellikleri şunlardır:
- Vektörel bir büyüklüktür: Hem büyüklüğü hem de yönü vardır.
- Pozitif yükler elektrik alanı dışa doğru (yükten uzağa), negatif yükler ise içe doğru (yüke doğru) oluşturur.
- Kaynak yükün büyüklüğüne doğru orantılı, uzaklığın karesine ters orantılıdır.
- Elektrik alan, ortamda başka bir yük olmasa bile var olan bir alan kavramıdır.
6. Elektrik Alan Çizgileri
Elektrik alanı görsel olarak temsil etmek için elektrik alan çizgileri kullanılır. Bu çizgiler hayali çizgilerdir ve alanın yönü ile şiddeti hakkında bilgi verir.
Elektrik alan çizgilerinin temel özellikleri şu şekilde sıralanabilir:
- Alan çizgileri pozitif yüklerden başlar ve negatif yüklerde sona erer.
- Alan çizgileri birbirini kesmez; çünkü bir noktada elektrik alan tek bir yöne sahiptir.
- Çizgilerin sık olduğu bölgelerde alan şiddeti büyük, seyrek olduğu bölgelerde alan şiddeti küçüktür.
- Alan çizgileri iletken yüzeylere daima dik olarak gelir.
- Tek bir pozitif yük için alan çizgileri yükten her yöne radyal (ışınsal) olarak dışarı doğru çıkar; negatif yükte ise içeri doğru gelir.
İki eşit büyüklükte zıt işaretli yük yan yana konulduğunda oluşan sisteme elektrik dipol denir. Dipol alan çizgileri pozitif yükten çıkıp negatif yüke girer ve karakteristik bir desen oluşturur.
7. Düzgün Elektrik Alan
Birbirine paralel, eşit büyüklükte zıt yüklerle yüklenmiş iki düzlem plaka arasında oluşan elektrik alana düzgün (homojen) elektrik alan denir. Bu alanda alan çizgileri birbirine paralel, eşit aralıklı ve aynı yönlüdür. Dolayısıyla alanın her noktasında elektrik alan şiddeti aynıdır.
Düzgün elektrik alanın büyüklüğü şu formülle hesaplanır:
E = V / d
Burada V iki plaka arasındaki potansiyel farkı (Volt, V), d ise plakalar arası uzaklıktır (metre, m).
Düzgün elektrik alan içine bırakılan pozitif bir yüke sabit büyüklükte bir kuvvet etki eder ve bu yük sabit ivmeyle hareket eder. Bu durum, kütle çekim alanında serbest düşme hareketine benzer.
8. Elektrik Alanda Yüklü Parçacığın Hareketi
Düzgün bir elektrik alan içinde serbest bırakılan yüklü bir parçacık üzerine F = q × E büyüklüğünde sabit bir kuvvet etki eder. Newton'un İkinci Yasası'na göre bu parçacığın ivmesi:
a = F / m = q × E / m
olarak bulunur. Burada m parçacığın kütlesidir. Pozitif yük, elektrik alan yönünde; negatif yük ise alan yönünün tersinde hızlanır.
Eğer yüklü parçacık elektrik alana dik bir hızla girerse, parçacık parabolik (eğrisel) bir yol izler. Bu hareket, yatay atış hareketine benzer şekilde analiz edilir: alan doğrultusunda ivmeli hareket, alana dik doğrultuda ise sabit hızlı hareket gerçekleşir.
9. Noktasal Yüklerin Oluşturduğu Bileşke Elektrik Alan
Birden fazla nokta yükün bulunduğu bir ortamda, herhangi bir noktadaki bileşke elektrik alan, her bir yükün o noktada oluşturduğu elektrik alanların vektörel toplamı ile bulunur:
E(net) = E₁ + E₂ + E₃ + … (vektörel toplam)
Bu hesaplamada her bir yükün oluşturduğu alan vektörünün büyüklüğü ve yönü ayrı ayrı belirlenir, ardından bileşke vektör hesaplanır.
Örnek 3: q₁ = +4 × 10⁻⁶ C ve q₂ = −4 × 10⁻⁶ C yükleri 0,4 m uzaklıkta bir doğru üzerinde durmaktadır. Bu iki yükün tam ortasındaki elektrik alan şiddetini bulunuz.
Çözüm:
Orta nokta her iki yüke de 0,2 m uzaklıktadır.
q₁'in oluşturduğu alan: E₁ = k × |q₁| / r² = 9 × 10⁹ × 4 × 10⁻⁶ / (0,2)² = 36000 / 0,04 = 9 × 10⁵ N/C (q₁'den uzağa, yani q₂'ye doğru)
q₂'nin oluşturduğu alan: E₂ = k × |q₂| / r² = 9 × 10⁹ × 4 × 10⁻⁶ / (0,2)² = 9 × 10⁵ N/C (q₂'ye doğru, yani yine q₂ yönünde)
Her iki alan da aynı yönde olduğundan (pozitif yük dışa iter, negatif yük kendine çeker):
E(net) = E₁ + E₂ = 9 × 10⁵ + 9 × 10⁵ = 1,8 × 10⁶ N/C
10. İletken ve Yalıtkan Maddelerde Elektrik Alan
İletkenler, serbest elektronlara sahip maddelerdir (metaller gibi). Elektrostatik dengede olan bir iletkenin iç bölgesindeki elektrik alan sıfırdır. Yükler iletkenin dış yüzeyine dağılır. Bu yüzden iletkenler elektrostatik kalkanlama amacıyla kullanılabilir; örneğin Faraday kafesi bu ilkeye dayanır.
Yalıtkanlar (dielektrikler) ise serbest elektronlara sahip olmayan maddelerdir (cam, plastik, kauçuk gibi). Bu maddelerde elektrik alan iç bölgede de var olabilir. Yalıtkan bir ortamda Coulomb sabiti azalır ve kuvvet küçülür. Ortamın dielektrik sabiti (ε) devreye girer.
11. Elektriksel Kuvvet ile Kütle Çekim Kuvvetinin Karşılaştırılması
Coulomb kuvveti ve kütle çekim (gravitasyon) kuvveti pek çok açıdan benzerlik gösterir. Her ikisi de uzaklığın karesiyle ters orantılıdır ve her ikisi de etkileşen büyüklüklerle (yük veya kütle) doğru orantılıdır. Ancak aralarında önemli farklar da vardır.
Kütle çekim kuvveti daima çekicidir ve nispeten çok zayıf bir kuvvettir. Elektriksel kuvvet ise hem çekici hem de itici olabilir ve kütle çekim kuvvetinden katrilyonlarca kat daha güçlüdür. Örneğin iki proton arasındaki elektriksel kuvvet, aralarındaki kütle çekim kuvvetinden yaklaşık 10³⁶ kat büyüktür.
12. Günlük Hayattan Örnekler
11. Sınıf Fizik Elektriksel Kuvvet ve Elektrik Alan konusu yalnızca teorik değil, günlük hayatımızda da pek çok yerde karşımıza çıkar:
- Yıldırım: Bulutlar ile yer arasındaki yük farkının oluşturduğu güçlü elektrik alanın havayı iyonlaştırmasıyla meydana gelir.
- Fotokopi makinesi: Elektrostatik ilkelerle çalışır; toner parçacıkları elektrik alan yardımıyla kâğıda aktarılır.
- Statik elektrik: Kışın sentetik kıyafetleri çıkarırken duyduğumuz çıtırtılar, sürtünmeyle oluşan yüklerin elektriksel kuvvet etkisiyle boşalmasından kaynaklanır.
- Yıldırım siperi: Sivri uçlardaki yoğun elektrik alan sayesinde yıldırımı güvenli bir şekilde yere iletir.
13. Konu Özeti ve Temel Formüller
Bu konuda öğrendiğimiz temel kavram ve formülleri toparlayalım:
- Coulomb Yasası: F = k × |q₁ × q₂| / r² (k = 9 × 10⁹ N·m²/C²)
- Elektrik Alan Şiddeti: E = F / q₀ = k × |Q| / r²
- Düzgün Elektrik Alan: E = V / d
- Elektrik Alanda Kuvvet: F = q × E
- Elektrik Alanda İvme: a = q × E / m
- Süperpozisyon İlkesi: Bileşke kuvvet veya bileşke alan, tekil kuvvet veya alanların vektörel toplamıdır.
11. Sınıf Fizik Elektriksel Kuvvet ve Elektrik Alan konusunu iyi kavramak, ileride elektrik potansiyeli, sığa (kapasitans) ve elektrik devreleri gibi konuların temelini oluşturur. Bu yüzden formülleri ezbere bilmek yerine kavramsal olarak anlamak son derece önemlidir. Bol bol soru çözerek ve farklı senaryolar üzerinde düşünerek bu konuya hâkim olabilirsiniz.
14. Sıkça Yapılan Hatalar
Öğrencilerin bu konuda en sık yaptığı hatalar şunlardır:
Birincisi, Coulomb formülünde uzaklığın karesini almayı unutmak veya yanlış birim kullanmak. Uzaklık mutlaka metre cinsinden olmalıdır; santimetre verilmişse metreye çevrilmelidir. İkincisi, elektrik alanın yönünü belirlerken hatalar yapılabilir; pozitif kaynak yük dışarı doğru, negatif kaynak yük kendine doğru alan oluşturur. Üçüncüsü, vektörel toplama yerine cebirsel toplama yapmak sık rastlanan bir hata kaynağıdır; kuvvet ve alan vektörel büyüklüklerdir ve yönleri mutlaka hesaba katılmalıdır.
Bu noktaları göz önünde bulundurarak sorulara yaklaşırsanız, hata yapma olasılığınız büyük ölçüde azalacaktır. Başarılar dileriz!
Örnek Sorular
11. Sınıf Fizik – Elektriksel Kuvvet ve Elektrik Alan Çözümlü Sorular
Aşağıda 11. Sınıf Fizik Elektriksel Kuvvet ve Elektrik Alan konusuna ait 10 adet çözümlü soru bulunmaktadır. İlk 6 soru çoktan seçmeli, son 4 soru açık uçludur. Her sorunun altında ayrıntılı çözümü verilmiştir.
Soru 1 (Çoktan Seçmeli)
Birbirinden 0,2 m uzaklıktaki q₁ = 3 × 10⁻⁶ C ve q₂ = 6 × 10⁻⁶ C yükleri arasındaki elektriksel kuvvet kaç N'dur? (k = 9 × 10⁹ N·m²/C²)
A) 1,35 N B) 2,70 N C) 4,05 N D) 5,40 N E) 8,10 N
Çözüm:
F = k × q₁ × q₂ / r² = 9 × 10⁹ × 3 × 10⁻⁶ × 6 × 10⁻⁶ / (0,2)²
F = 9 × 10⁹ × 18 × 10⁻¹² / 0,04 = 162 × 10⁻³ / 0,04 = 4,05 N
Cevap: C) 4,05 N
Soru 2 (Çoktan Seçmeli)
İki nokta yük arasındaki uzaklık yarıya düşürülürse, aralarındaki elektriksel kuvvet nasıl değişir?
A) Yarıya düşer B) 2 katına çıkar C) 4 katına çıkar D) Değişmez E) 8 katına çıkar
Çözüm:
Coulomb Yasası'na göre F = k × q₁ × q₂ / r² olduğundan, r yerine r/2 koyarsak:
F' = k × q₁ × q₂ / (r/2)² = k × q₁ × q₂ / (r²/4) = 4 × (k × q₁ × q₂ / r²) = 4F
Kuvvet 4 katına çıkar.
Cevap: C) 4 katına çıkar
Soru 3 (Çoktan Seçmeli)
Q = 5 × 10⁻⁶ C büyüklüğündeki bir nokta yükün 0,5 m uzaklıktaki bir noktada oluşturduğu elektrik alan şiddeti kaç N/C'dir?
A) 9 × 10⁴ B) 1,8 × 10⁵ C) 3,6 × 10⁵ D) 4,5 × 10⁵ E) 7,2 × 10⁵
Çözüm:
E = k × |Q| / r² = 9 × 10⁹ × 5 × 10⁻⁶ / (0,5)²
E = 45 × 10³ / 0,25 = 1,8 × 10⁵ N/C
Cevap: B) 1,8 × 10⁵ N/C
Soru 4 (Çoktan Seçmeli)
Düzgün bir elektrik alanda E = 500 N/C şiddetinde alan bulunan bölgeye q = 2 × 10⁻³ C yüklü bir parçacık yerleştirilirse, parçacığa etki eden kuvvet kaç N olur?
A) 0,1 N B) 0,5 N C) 1,0 N D) 2,5 N E) 10 N
Çözüm:
F = q × E = 2 × 10⁻³ × 500 = 1,0 N
Cevap: C) 1,0 N
Soru 5 (Çoktan Seçmeli)
Paralel plakalı bir kondansatörün plakaları arasındaki potansiyel fark 200 V, plakalar arası uzaklık 0,04 m ise plakaların arasındaki elektrik alan şiddeti kaç N/C'dir?
A) 500 B) 2000 C) 5000 D) 8000 E) 50000
Çözüm:
E = V / d = 200 / 0,04 = 5000 N/C
Cevap: C) 5000 N/C
Soru 6 (Çoktan Seçmeli)
Bir noktada iki farklı yükün oluşturduğu elektrik alan büyüklükleri E₁ = 3 × 10⁴ N/C ve E₂ = 4 × 10⁴ N/C olup bu iki alan birbirine dik yönlerdedir. Bileşke elektrik alan şiddeti kaç N/C'dir?
A) 1 × 10⁴ B) 5 × 10⁴ C) 7 × 10⁴ D) 12 × 10⁴ E) 25 × 10⁴
Çözüm:
Birbirine dik iki vektörün bileşkesi Pisagor teoremi ile bulunur:
E(net) = √(E₁² + E₂²) = √((3 × 10⁴)² + (4 × 10⁴)²) = √(9 × 10⁸ + 16 × 10⁸) = √(25 × 10⁸) = 5 × 10⁴ N/C
Cevap: B) 5 × 10⁴ N/C
Soru 7 (Açık Uçlu)
Coulomb Yasası ile Newton'un Evrensel Kütle Çekim Yasası arasındaki benzerlikleri ve farkları açıklayınız.
Çözüm:
Benzerlikler: Her iki kuvvet de uzaklığın karesiyle ters orantılıdır (ters kare yasası). Her ikisi de etkileşen büyüklüklerle (yük veya kütle) doğru orantılıdır. Her iki kuvvet de Newton'un Üçüncü Yasası'na uyar; etki-tepki çifti oluştururlar.
Farklar: Kütle çekim kuvveti daima çekicidir; elektriksel kuvvet ise hem çekici hem itici olabilir. Elektriksel kuvvet kütle çekiminden çok çok büyüktür (yaklaşık 10³⁶ kat). Kütle çekim kuvveti kütleler arasında oluşurken, elektriksel kuvvet yükler arasında oluşur. Kütle çekim kuvveti ekranlanamaz, ancak elektriksel kuvvet iletken bir malzemeyle ekranlanabilir.
Soru 8 (Açık Uçlu)
Elektrik alan çizgilerinin beş temel özelliğini yazınız ve her birini kısaca açıklayınız.
Çözüm:
1. Alan çizgileri pozitif yüklerden başlar, negatif yüklerde biter. Bu, elektrik alanın yönünün pozitiften negatife doğru olduğunu gösterir.
2. Alan çizgileri birbirini kesmez. Çünkü bir noktada yalnızca tek bir elektrik alan vektörü tanımlanabilir.
3. Alan çizgilerinin sık olduğu yerde alan şiddeti büyük, seyrek olduğu yerde küçüktür. Bu, alanın büyüklüğü hakkında görsel bilgi verir.
4. Alan çizgileri iletken yüzeylere daima dik olarak ulaşır veya ayrılır.
5. Düzgün bir elektrik alanda alan çizgileri birbirine paralel ve eşit aralıklıdır, bu da alanın her noktada aynı büyüklükte olduğunu gösterir.
Soru 9 (Açık Uçlu)
q₁ = +8 × 10⁻⁶ C yükü orijinde, q₂ = −2 × 10⁻⁶ C yükü ise x = 0,6 m noktasındadır. x ekseni üzerinde elektrik alanın sıfır olduğu noktayı bulunuz.
Çözüm:
İki yükün işaretleri farklı olduğundan, elektrik alanın sıfır olduğu nokta iki yükün dışında, küçük yüke yakın tarafta olmalıdır (x > 0,6 m bölgesinde).
Bu noktanın koordinatı x = 0,6 + d olsun. Bu noktada q₁'in alanı q₂'nin alanına eşit olmalı:
k × 8 × 10⁻⁶ / (0,6 + d)² = k × 2 × 10⁻⁶ / d²
8/d² yerine sadeleştirme yapalım: 8 × d² = 2 × (0,6 + d)²
4d² = (0,6 + d)²
2d = 0,6 + d (pozitif kök alıyoruz)
d = 0,6 m
Dolayısıyla alanın sıfır olduğu nokta: x = 0,6 + 0,6 = 1,2 m noktasındadır.
Soru 10 (Açık Uçlu)
Kütlesi 2 × 10⁻³ kg ve yükü 4 × 10⁻⁶ C olan bir parçacık, düzgün ve yatay bir elektrik alan içinde sürtünmesiz bir yüzeyde serbest bırakılıyor. Elektrik alan şiddeti E = 5 × 10³ N/C ise parçacığın ivmesini ve 3 saniye sonundaki hızını bulunuz.
Çözüm:
Parçacığa etki eden elektriksel kuvvet: F = q × E = 4 × 10⁻⁶ × 5 × 10³ = 2 × 10⁻² N = 0,02 N
İvme: a = F / m = 0,02 / (2 × 10⁻³) = 10 m/s²
3 saniye sonundaki hız (durgundan başlıyor): v = a × t = 10 × 3 = 30 m/s
Çalışma Kağıdı
11. Sınıf Fizik – Elektriksel Kuvvet ve Elektrik Alan Çalışma Kâğıdı
Ad Soyad: ______________________________ Sınıf / No: ____________ Tarih: ___/___/______
Etkinlik 1 – Boşluk Doldurma (20 Puan)
Aşağıdaki cümlelerdeki boşlukları uygun kavramlarla doldurunuz.
1. İki yüklü cisim arasındaki elektriksel kuvveti hesaplamak için kullanılan yasaya _________________________ denir.
2. Coulomb sabitinin değeri k = _________________________ N·m²/C² olarak alınır.
3. Elektrik alan şiddetinin SI birimi _________________________ veya V/m'dir.
4. Elektrik alan çizgileri _________________________ yüklerden başlar ve _________________________ yüklerde sona erer.
5. Bir cismin yükü temel yük biriminin tam katlarıdır; buna yükün _________________________ denir.
6. İki paralel plaka arasındaki elektrik alan _________________________ (düzgün/düzgün olmayan) bir alandır.
7. Düzgün elektrik alana dik hızla giren yüklü parçacık _________________________ yörünge izler.
8. Elektrostatik dengede bir iletkenin iç bölgesindeki elektrik alan _________________________ değerine sahiptir.
9. Coulomb kuvveti uzaklığın _________________________ ile ters orantılıdır.
10. Birden fazla yükün bir noktada oluşturduğu bileşke alan, _________________________ ilkesine göre bulunur.
Etkinlik 2 – Doğru / Yanlış (10 Puan)
Aşağıdaki ifadelerin başına doğru ise (D), yanlış ise (Y) yazınız.
( ) 1. Aynı işaretli yükler birbirini çeker.
( ) 2. Coulomb kuvveti yüklerin çarpımı ile doğru orantılıdır.
( ) 3. Elektrik alan çizgileri birbirini kesebilir.
( ) 4. Elektrik alan skaler bir büyüklüktür.
( ) 5. Negatif yükün çevresindeki alan çizgileri yüke doğru yönelir.
( ) 6. Düzgün elektrik alanda alan çizgileri paralel ve eşit aralıklıdır.
( ) 7. Coulomb kuvveti Newton'un üçüncü yasasına uyar.
( ) 8. Kütle çekim kuvveti hem çekici hem itici olabilir.
( ) 9. Elektrik yükü korunur; yalıtılmış bir sistemde toplam yük sabittir.
( ) 10. Uzaklık 2 katına çıkarılırsa Coulomb kuvveti yarıya düşer.
Etkinlik 3 – Eşleştirme (10 Puan)
Sol sütundaki kavramları sağ sütundaki açıklamalarla eşleştiriniz.
Kavramlar:
( ) A. Coulomb Yasası ( ) B. Elektrik Alan ( ) C. Süperpozisyon İlkesi ( ) D. Elektrik Dipol ( ) E. Faraday Kafesi
Açıklamalar:
1. Yüklü bir cismin çevresinde oluşturduğu ve diğer yüklere kuvvet uygulayabilen bölge.
2. İki eşit büyüklükte zıt yükün oluşturduğu sistem.
3. Birden fazla kuvvetin veya alanın vektörel olarak toplanması ilkesi.
4. F = k × |q₁ × q₂| / r² formülüyle ifade edilen yasa.
5. İletken bir kafes ile elektrik alanın içeriye geçmesinin engellenmesi.
Etkinlik 4 – Problem Çözme (40 Puan)
Problem 1 (10 puan): q₁ = 5 × 10⁻⁶ C ve q₂ = 8 × 10⁻⁶ C yükleri 0,2 m uzaklıkta durmaktadır. Bu iki yük arasındaki elektriksel kuvveti hesaplayınız. (k = 9 × 10⁹ N·m²/C²)
Çözümünüzü buraya yazınız:
Problem 2 (10 puan): Q = 3 × 10⁻⁶ C nokta yükünden 0,1 m uzaklıktaki bir noktada elektrik alan şiddetini hesaplayınız.
Çözümünüzü buraya yazınız:
Problem 3 (10 puan): Paralel plakalı bir sistemde plakalar arası uzaklık 0,05 m ve potansiyel fark 1000 V ise düzgün elektrik alan şiddetini bulunuz. Bu alana q = 1 × 10⁻⁶ C yüklü bir parçacık yerleştirilirse parçacığa etki eden kuvveti hesaplayınız.
Çözümünüzü buraya yazınız:
Problem 4 (10 puan): Kütlesi 4 × 10⁻³ kg, yükü 2 × 10⁻⁵ C olan bir parçacık E = 4000 N/C düzgün elektrik alanda durgunluktan serbest bırakılıyor. Parçacığın ivmesini ve 2 saniye sonundaki hızını bulunuz.
Çözümünüzü buraya yazınız:
Etkinlik 5 – Kavram Haritası (20 Puan)
Aşağıdaki anahtar kavramları kullanarak bir kavram haritası oluşturunuz. Kavramlar arasındaki ilişkileri oklar ve bağlantı sözcükleriyle gösteriniz.
Anahtar Kavramlar: Elektrik Yükü, Coulomb Yasası, Elektriksel Kuvvet, Elektrik Alan, Alan Çizgileri, Düzgün Elektrik Alan, Süperpozisyon, Nokta Yük, Pozitif Yük, Negatif Yük
Kavram haritanızı bu alana çiziniz.
Bu çalışma kâğıdı 11. Sınıf Fizik Elektriksel Kuvvet ve Elektrik Alan konusu için hazırlanmıştır. | Toplam Puan: 100
Etkinlik 1 – Cevap Anahtarı
1. Coulomb Yasası 2. 9 × 10⁹ 3. N/C 4. pozitif, negatif 5. kuantumlanması 6. düzgün 7. parabolik 8. sıfır 9. karesi 10. süperpozisyon
Etkinlik 2 – Cevap Anahtarı
1. Y 2. D 3. Y 4. Y 5. D 6. D 7. D 8. Y 9. D 10. Y
Etkinlik 3 – Cevap Anahtarı
A-4 B-1 C-3 D-2 E-5
Etkinlik 4 – Cevap Anahtarı
Problem 1: F = 9 × 10⁹ × 5 × 10⁻⁶ × 8 × 10⁻⁶ / (0,2)² = 9 × 10⁹ × 40 × 10⁻¹² / 0,04 = 360 × 10⁻³ / 0,04 = 9 N
Problem 2: E = 9 × 10⁹ × 3 × 10⁻⁶ / (0,1)² = 27 × 10³ / 0,01 = 2,7 × 10⁶ N/C
Problem 3: E = 1000 / 0,05 = 20000 N/C; F = 1 × 10⁻⁶ × 20000 = 0,02 N
Problem 4: F = 2 × 10⁻⁵ × 4000 = 0,08 N; a = 0,08 / (4 × 10⁻³) = 20 m/s²; v = 20 × 2 = 40 m/s
Sıkça Sorulan Sorular
11. Sınıf Fizik müfredatı 2025-2026 yılında kaç ünite?
2025-2026 müfredatına göre 11. sınıf fizik dersi birden fazla üniteden oluşmaktadır. Sayfadaki ünite listesinden güncel bilgiye ulaşabilirsiniz.
11. sınıf elektriksel kuvvet ve elektrik alan konuları hangi dönemlerde işleniyor?
11. sınıf fizik dersi konuları 1. dönem ve 2. dönem olarak iki yarıyılda işlenmektedir. Her ünitenin tahmini süre bilgisi Millî Eğitim Bakanlığı'nın haftalık ders planlarında yer almaktadır.
11. sınıf fizik müfredatı ne zaman güncellendi?
Gösterilen içerik 2025-2026 eğitim-öğretim yılı için güncellenmiştir. Millî Eğitim Bakanlığı'nın resmi sitesinde yayımlanan müfredat dokümanları esas alınmıştır.