A B 1m 2m 4m x q1 q2 q3

Doç.Dr. Ahmet CANSIZ Fizik 2 Örnek Sorular
1) Kirchoff kurallarında saklı iki korunum kanunu nedir?
2) Bir iletkenin direncine etki eden faktörler nelerdir?
3) Yüklerin metal içinde sürüklenme hızı düşük olmasına karşın bir lambanın anahtar açılır açılmaz yanmasını
açıklayınız.
4) Sonsuz ve homojen bir çizgisel (doğrusal) yükün eş potansiyel yüzeyi hangi geometrik şekilde olur.
5) 1100W ‘lık bir ısıtıcı bobin 0.5mm çaplı nikrom (nikel-krom alaşımı) telden 220V’da çalışacak şekilde
tasarlanmıştır. (a) Nikromun özdirencini 20 oC’deki değerini kullanarak kullanılacak telin uzunluğunu bulunuz. (b)
bobin 1200 oC ye kadar ısıtıldığında çekeceği güç ne kadardır? (ρnikrom=1.5x10-6 Ωm, αnikrom=0.4x10-3 /oC)
6) Tam skala sapması için 1.5mA akım gereken ve 75Ω’luk iç dirence sahip olan bir galvanometre tam sapmada 2
Amper akım ölçebilmesi için galvanometreye bağlanması gereken şönt direncinin (paralel) değeri ne olmalıdır?
7) R direncine sahip kapalı bir devredeki akım 4A’dir. R1=3Ω olan başka bir direnç R’ye seri bağlandığında akım
1.6A’e düşmektedir. Bu durumda R direncinin değeri nedir?
8) Paralel plakalı bir kondansatörün sığası 33μF’dır. 600μC’luk bir yük kondansatörün plakaları arasında kaç voltluk
bir potansiyel fark oluşturur?
9) Durgun halden harekete başlayacak bir elektronu 0.25c hızına ulaştırmak için gerekli potansiyel farkı bulunuz. (c:
ışık hızı)
10) Elektrik çarpmasının ciddiyetini belirleyecek olan şey vücuttan geçen akım olmasına karşın neden elektrik ile ilgili
uyarılarda Dikkat Yüksek Gerilim ifadesi kullanılır?
11) Paralel plakalı kondansatörün maksimum çalışma gerilimini yükseltmek için ne yapılması gerekir?
12) Düzgün yük dağılımına sahip bir küre etrafındaki eş potansiyel yüzeyi nasıl bir geometrik şekle sahiptir?
13) Düşük sıcaklık ölçümünde kullanılmak üzere kalibre edilen platinin 20 oC deki direnci 100Ω ‘dur ve 77K (-196oC)
deki sıvı azot içine daldırılmıştır. Platin telin direncinin sıcaklıkla değişimi doğrusal ise –196oC de platin telin beklenen
direnci ne kadardır. (αplatin=3.92x10-3 /oC)
14) Bir batarya 15V emk’ya sahiptir. R yük direnci üzerinden 10W güç sağladığında bataryanın çıkış gerilimi 11.8V
olduğuna göre bataryanın iç direnci ve R direncinin değeri nedir?
15) Paralel plakalı bir kondansatörün sığası 22μF’dır. Kondansatörün plakaları arasında 36 Voltluk potansiyel farkını
meydana getirecek yük miktarı ne kadardır?
16) Bir elektron, 1x105 m/s hız ile 1000 N/C luk düzgün bir elektrik alanına girmektedir. Alan elektronun hızına paralel
olup bu elektronu yavaşlattığına göre elektron duruncaya kadar aldığı yolun uzunluğunu hesaplayınız.
17)Yüzeyi düzgün olmayan bir iletkenin yüzeyine yakın bölgede en yüksek elektrik alanı 8x104 N/C ve en düşük
elektrik alanı 1.4x103 N/C olarak ölçüldüğüne göre, bu bölgelerdeki yük yoğunluklarını hesaplayınız.
18) Üç yük şekildeki gibi x ekseni üzerinde bulunmaktadır. q1=+10μC, q2=-10μC ve q3=+5μC olarak verildiğine göre x
ekseni üzerinde x=5 m deki bileşke elektrik alnını bulunuz.
2m
4m
1m
q1
x
q2
q3
19) 5cm yarıçaplı bir kürenin merkezinde 25 μC noktasal yük bulunmaktadır. Yarım küreden geçen akının
büyüklüğünü hesaplayınız.
20) 115 V luk potansiyel farkında hızlandırılan bir iyonun potansiyel enerjisindeki artış 7.37x10-17Joule oluyor. İyonun
yükünü hesaplayınız.
21) Şekilde verilen her bir kondansatörün sığası 6μF olarak verildiğine göre AB noktaları arasındaki eşdeğer sığayı
bulunuz.
B
A
22) İdeal bir voltmetrenin iç direnci ne olmalıdır, neden?
23) Dirençler paralel bağlı iken, her bir direnç için potansiyel farkı, akım ve güç niceliklerinden hangisi aynı olur.
24) Bakır ve silisyumun direncinin sıcaklığa bağlılığı tamamen zıt oluşunun sebebi nedir.
25) Dielektrik malzemelerin bir kondansatörün sığasının artırılmasında nasıl etkin olmaktadır. Dipol kavramı ile olayı
açıklayınız.
26) Bir kondansatörün fiziksel boyutu değişmeden bir dielektrik malzeme kondansatörün maksimum çalışma gerilimini
neden artırır?
27) İki yük şekildeki gibi y ekseni üzerinde bulunmaktadır. q1=+10μC, q2=-10μC ve orijine eşit mesafede 1m aralıkla
bulunmaktadırlar. x ekseni üzerinde x=5 m deki bileşke elektrik alnını bulunuz.
q1
x
q2
28) +10μC yük kenar uzunluğu 10cm olan bir küpün içindedir. Küpün yüzeylerinden geçen net akının miktarını
bulunuz.
29) İki nokta arasında 165 V luk potansiyel fark vardır. 14 μC luk yük bu iki nokta arasında hareket ettiğinde,
potansiyel enerjisindeki değişim ne kadardır.
30) Bir direncin uçları arasındaki potansiyel fark ne zaman pozitif olur.
31) İdeal bir ampermetrenin iç direnci ne olmalıdır, neden?
32) Süperiletken aygıtların çalışmasını pahalı kılan iki gerekçe söyleyin.
33) Askıdaki bir cisim, yüklü bir cisme doğru çekilirse, askıdaki cismin yüklü olduğu sonucunu çıkarabilir miyiz?
34) Bir cismi sürtme ile yüklü hale getirmek neden nemli havanın olduğu bir ortamda zorlaşır.
35) Uzayın bir noktasında elektrik alanı sıfır ise bu bölgede yük bulunmaz sonucunu çıkarabilir miyiz?
36) Eş potansiyel yüzeylerinde elektrik alanı neden yüzeye her zaman dik olmak zorundadır.
37) Her birinin kütlesi 0.040 kg olan iki özdeş küre şekildeki gibi dengede asılıdır. Her iki ipin uzunluğu 15cm ve
aralarındaki 10o olduğunda, kürelerde özdeş yük bulunduğunu varsayarak, yüklerin miktarlarını bulunuz.
39) 9x105 m/s lik bir ilk hıza sahip olan elektronu durdurmak için ne kadarlık potansiyel fark gereklidir.
40) Bir cismi indükleme ve iletimle yükleme işlemleri arasındaki fark nedir.
41) Yük iletimi neden elektronlar tarafından taşınır
42) Aynı yükler arasındaki etkileşmeyi dikkate aldığınızda, statik dengede neden yükler metalin yüzeyinde bulunmak
zorundadır.
43) Van der Graff üretecinin üretebileceği maksimum gerilimi sınırlayan faktör(ler) nedir.
44) Şekildeki üçgenin köşelerine konulan yüklerin q3 yükü üzerinde oluşacağı bileşke kuvveti bulunuz. (a=0.1m)
-10μC
a
+5μC, q3
a
+5μC
46) Kenar uzunluğu 45 cm olan bakır levha yüzeyine dik yönelmiş 8x104 N/C luk elektrik alanına konuluyor. Levhanın
bir yüzeyindeki yük yoğunluğunu hesaplayınız.
47) Serbest elektron ve serbest proton aynı elektrik alanına konulduğu zaman parçacıklara etkiyen kuvvet ve ivmeleri
karşılaştırınız.
48) Elektrik alanı kütle çekim alanından nasıl ayırt edilir?
49) Belirli bir bölgede potansiyel sabit ise, bu bölgedeki elektrik alanı nedir?
50) Şekilde üç yük eşkenar üçgenin köşelerine yerleştirilmiştir. 7 μC yüke etki eden net elektrik kuvvetini hesaplayınız.
7μC
0.5m
-4μC
2μC
51) Sonsuz çizgisel yük dağılımı ve noktasal yükün eş potansiyel yüzeyleri hangi geometride olur?, çizerek gösteriniz.
52) Belli bir yükü saran kapalı bir yüzeyden geçen elektrik akısının, yüzeyin biçim ve büyüklüğünden neden bağımsız
olduğunu açıklayınız
53) Bakırın direnci sıcaklıkla artarken Silisyumun direnci sıcaklıkla azalır. Sebebini açıklayınız.
54) Şekilde gösterilen halka şeklindeki bir dairesel levahanın iç çapı a dış yarıçapı b dir ve üzerinde düzgün yük
yoğunluğu bulunmaktadır. Bu levhanın ekseni üzerindeki bir P noktasında oluşturacağı elektriksel potansiyeli
hesaplayınız.
b
P
a
x
55) Bir elektron, 1x106 m/s hız ile 500 N/C luk düzgün bir elektrik alanına giriyor. Alan elektronun hızına paralel olup
yavaşlatmaktadır. Elektron duruncaya kadar aldığı yolun uzunluğunu hesaplayınız.
56) Ohm kanunu ifadesi J=σE ile verilmektedir. Bu ifade tüm iletkenler için geçerlimidir.
57) Süperiletkenlik hakkında bilgi vererek neden günümüzde kullanılan süper iletkenler ekonomik değildir.
58) Metallerin direncinin sıcaklıkla değişim grafiğini çizerek bu değişimin fiziksel sebebini yazınız.
59) Yarıiletkenlerde direncinin sıcaklıkla değişim grafiğini çizerek bu değişimin fiziksel sebebini yazınız.
60) 6m kenarlı kare tabanlı, 4m yükseklikteki bir piramit 55 N/C luk düşey bir elektrik alanına konuyor(Alan çizgileri
piramidin tabanına dik yönelmiştir). Piramidin eğik dört yüzünden geçen toplam elektrik akısını hesaplayınız.
61) Yalıtılmış iletkende yük fazlalığı varsa bu yükün neden yüzeyde bulunmak zorunda olduğunu açıklayınız.
62) 25cm x52 cm boyutlarında bir dikdörtgenin köşelerine q = + 12 nC yük yerleştiriliyor.
Bu yük düzenlemesinde depo edilen elektriksel potansiyel enerjiyi hesaplayınız..
Köşeden bir yükü sonsuza götürmek için ne kadarlık enerji harcanır?
63) 10cm yarıçaplı yalıtkan bir küre, hacmi boyunca düzgün bir yük yoğunluğuna sahiptir. Küre merkezinden 5 cm
uzaklıkta elektrik alan büyüklüğü 9.2x104 N/C ise, küre merkezinden 17 cm mesfedeki elektrik alanının büyüklüğü
nedir.
64) Elektriksel iletkenliği göz önüne alarak maddeleri sınıflandırınız? Bu sınıflandırmada hangi kriter neden kullanılır?
65) Homojen yüklü bir telin çevresinde tel boyunca elektrik alan çizgilerinin parelel teli çevreleyen disk üzerinde ise
radyal oluşunu nasıl açıklarsınız.
66) λ yük yoğunluğuna sahip sonsuz uzun bir iletkenin bir p noktasında oluşturacağı elektrik alan ifadesini Gauss
yasasını kullanarak çıkarınız.
67) Homojen yüklü sonsuz bir düzlem üzerinde elektrik alan çizgilerinin parelel oluşunu nasıl açıklarsınız
68) Bir cismi indüksiyonla ve iletimle yükleme arasındaki fark nedir açıklayınız.
69) Paralel bağlı kondansatör grubunun eşdeğer sığasının Ceş=C1+C2+C3+... olduğunu gösteriniz.
70) Bir kondansatörde depo edilen enerjinin U=(1/2)CV2 olduğunu gösteriniz.
71) Paralel plakalı bir kondansatörün plakalarının boyutu 2cmx2cm dir. Plakalar birbirinden 1x10-6 m kalınlığında
stronyum titanete ile ayrılmıştır. Dolgu malzemesi için k=233 ve Emax=8x106 V/m ise kondansatörün sığası ve
maksimum dayanma gerilimini hesaplayınız.
72) Seri bağlı kondansatör grubunun eşdeğer sığasının 1/Ceş=1/C1+1/C2+1/C3+... olduğunu gösteriniz.
73)12 mikro-Farad lık kondansatörde biriken enerji 140x10-6 J ise kondansatörde biriken yük ve kondansatörün uçları
arasındaki potansiyel farkını bulunuz.
74) Katı parçacık ihtiva eden bir baca gazından, katı parçacıkları ayıklamada kullanılan elektrostatik çökelticinin
şemasını çizerek çalışmasını anlatınız.
y
+1μC
3m
+1μC
x
2m
75) Şekildeki noktasal yük dağılımın bulunduğu ortamda, sonsuzdaki -5 x10-6 C yükü x = 4m konumuna getirmek için
dış kuvvetin yapması gereken işi bulunuz. Sistemin potansiyel enerjisini hesaplayınız.
76) Sığası 3.5 mikroFarad olan bir C1 kondansatörü 6.5 Voltluk bir batarya ile dolduruluyor. Bu elektrik devresinden
batarya çıkartılıp yerine sığası 9 mikroFarad olan bir C2 kondansatörü konuluyor. Devrede başka eleman olmayacağına
göre bu iki kondansatör birbirine seri bağlı olacaklardır. Her bir kondansatörün uçları arasındaki potansiyel farkı ne
olur?
77) Çapı 2.5mm olan Alüminyum tel ile çapı 1.8mm olan Bakır tel birbirine kaynak ediliyor. Bileşke telden geçen
akım 1.3Amper ise a) her iki teldeki J akım yoğunluğunu bulunuz. b) Bakır teldeki v s sürüklenme hızını bulunuz.
J = nev s n / N A = ρ Cu / M A N A = 6×1023 Mol-1 Bakırın yoğunluğu: ρCu = 9×103 kg/m3, M A (Cu ) = 64×10−3
kg/mol
78) Aşağıdaki devrede eşdeğer sığayı bulunuz. C2 kondansatörü üzerindeki yükü bulunuz. C1 = 10µF(mikro farad), C2 =
5µF, C3 = 6µF ve V = 12 Volt.
C1
C3
C2
V
79) +q, -2q ve 3q yükleri şekildeki gibi yerleştirilmiştir. A) +q yükü üzerine etkiyen bileşke kuvveti bulunuz. B) Bileşke
kuvvetin +x ekseni ile yaptığı açıyı bulunuz.
80) Yandaki yük sisteminde +16q yükü x-y koordinat sistemine göre orijinde olup -4q yükü de orijinden L kadar
uzaktadır. Elektrik alanın hangi bölgede ve orijine göre ne kadar uzakta sıfır olacağını bulunuz.
81) 10 mikrofarad lık bir kondansatör 10 voltluk bir batarya ile bir R direnci üzerinden yüklenmektedir. Yükleme
başladıktan 3 saniye sonra kondansatör 4 voltluk bir potansiyel farkına ulaşmaktadır. R’nin değerini bulunuz. (Bu soru
Elektronik bölümü için).
82) 0.5 gram/cm kütleli bir tel doğuya doğru yatay olarak 2 Amper akım taşımaktadır. Bu teli dik olarak yukarıya doğru
kaldırmak için gereken minimum manyetik alanın büyüklüğü ve yönü nedir? (Bu soru Elektronik bölümü için).
83) Akım yoğunluğu J Cu = 5.1× 105 A / m 2 olan Bakır iletken teldeki v s sürüklenme hızını ve Bakır iletkendeki
elektrik
alan
şiddetini
bulunuz.
J = nev s
,
n / N A = ρ Cu / M A
−3
,
N A = 6 × 10 23 Mol −1
,
Bakırın
yoğunluğu: ρ Cu = 9 × 10 kg / m , M A (Cu ) = 64 × 10 kg / mol , Bakırın öz direnci: ρ = 1.69 × 10 Ω ⋅ m .
84) Sonsuz uzunluktaki iki iletken tel ikiz kenar üçgenin iki köşesinden geçecek şekilde yerleştirilmiştir. Tellerin
birinden I1 =15 Amper ve diğerinden I2 = 30 Amper akım geçmektedir. Tellerin aralarındaki uzaklık d = 6 cm dir.
Tellerden geçen akımların yönü birbirine ters ise P noktasındaki bileşke manyetik alanı ve iki telin oluşturduğu
manyetik alanların arasındaki açıyı bulunuz.
3
3
−8
85) Kütlesi m, yükü q olan bir cisim büyüklüğü E olan düzgün bir elektrik alan içinde + yüklü levhadan – yüklü levhaya
t saniyede varmaktadır. Levhalar arasındaki x uzaklığını ve cisim – yüklü levhaya vardığında kazanacağı kinetik
enerjiyi m, q, E ve t cinsinden bulunuz. (Cisim + yüklü levhadan durgun halden harekete başlamıştır)
86) Kenar uzunluğu L olan kare şeklindeki bakır levhaya, q kadar yük verilirse a) Bu levhanın yük yoğunluğunu ve b)
levhanın hemen üzerindeki elektrik alanı bulunuz.
87) İletken bir teldeki direncin oluşumu olayını ve düğmeye bastığımızda lambanın aniden yanması olayını birer cümle
ile karşılaştırınız.
88) 15 mm genişliğinde ve 1 mm kalınlığında dikdörtgensel bir bakır şerit 5Amperlik akım taşımaktadır. İletken şerit
1.2 Tesla büyüklüğündeki manyetik alanda ise Hall voltajının meydana geleceği yüzeyleri ve söz konusu voltajın
büyüklüğünü bulunuz.
89) Kütlesi m=10-6 kg, yükü q=10-5 C olan bir cisim büyüklüğü E=100 V/m olan düzgün bir elektrik alan içinde +
yüklü levhadan – yüklü levhaya 5 mili saniyede varmaktadır. a) Levhalar arasındaki uzaklığı bulunuz ve b) cisim –
yüklü levhaya vardığında kazanacağı kinetik enerjiyi eV (elektron volt) cinsinden bulunuz.
90) Büyüklüğü 1.2 mT olan ve sayfa düzleminden dışarıya doğru bir manyetik alanın içine kinetik enerjisi 5.3 MeV
olan bir proton yörüngesi sayfa düzleminde kalacak şekilde bu manyetik alana girmektedir (Manyetik alan ile protonun
yönü birbirine dik). a) Protonun kütlesi 1.67 × 10 kg ise protonun hissedeceği ivmeyi bulunuz. b) Proton manyetik
alana girdikten sonra yörüngesinin yarıçapı ne olur.
91) Şekilde görüldüğü gibi uzunluğu L olan iki tel parçası yarıçapı R olan yarım halka ile birleştirilmiştir. Bu tel
sisteminden I akımı geçmektedir. Telin bulunduğu manyetik alan B şekilde görüldüğü gibi sayfa düzleminden dışarı
olacak şekilde ise sistem üzerinde oluşacak kuvveti bulunuz.
27
92) Bir maddenin direnci o maddenin öz direncinin uzunluğuyla çarpımının kesit alanına bölünmesiyle elde edilir.
−8
Buna göre şekilde gösterilen öz direnci 9.7 × 10 Ω ⋅ m olan Dikdörtgenler prizması şeklindeki bir demir blok
1.2 × 1.2 × 15 cm boyutlarındadır. Bu iletkenin iki dikdörtgen ucu arasındaki direnci bulunuz.
93) Çapı d =1.63mm olan ve L = 2.35 m uzunluğundaki bir tel 0.67 Amper akım taşımaktadır. Bu telde P = 48.5 mW
güç harcanmakta ise aşağıdaki tablodan yararlanarak telin yapıldığı maddeyi tahmin ediniz. P=I×V olarak
alabilirsiniz.
Madde
Özdirenç
−8
Gümüş
( 10 Ω ⋅ m )
1.62
Bakır
1.69
Aleminyum
2.75
Tungsten
5.25
Demir
9.68
Platınum
10.6
Manganin
48.2
94) Şekildeki devrede C1=10 mikroFarad, C2=5 mikroFarad ve C3=4 mikroFarad ise devrenin eşdeğer sığasını bulunuz.
Devrenin a ve b noktaları arasında potansiyel farkı 12 Volt ise C3 kondansatöründeki yükü bulunuz.
95) Çapı 3 mm olan Alüminyum tel ile çapı 2 mm olan Bakır tel birbirine kaynak ediliyor. Bileşke telden geçen akım
1.5 A ise a) her iki teldeki akım yoğunluğunu bulunuz. b) Bakır teldeki sürüklenme hızını bulunuz. e = 1.6×10−19 C,
-1
3
23
3
−3
J = nev s , n / N A = ρ / M A , N A = 6×10 mol , ρCu = 9 ×10 kg/m ve M A (Cu ) = 64×10 kg/mol.
96) Yarıçapı 2 mm olan Bakır tel ile yarıçapı 1.5 mm olan Alüminyum tel birbirine kaynak ediliyor. Bileşke telden
geçen akım 1.2 A ise a) her iki teldeki akım yoğunluğunu bulunuz. b) Alüminyum teldeki sürüklenme hızını bulunuz.
e = 1.6×10−19 C, J = nev s , n / N A = ρ / M A , N A = 6×1023 mol-1, ρ Al = 2.7 ×103 kg/m3 ve M A ( Al ) = 27×10−3 kg/mol
97) Büyüklükleri ve işaretleri aşağıdaki şekildeki gibi verilen elektrik yükleri için: a) 3q yükü üzerine etkiyen bileşke
kuvveti bulunuz. b) Bileşke kuvvetin x ekseni ile yaptığı açıyı bulunuz.
98) İki tane sonsuz, birbirine paralel ve zıt yönde yüklü plakanın (örneğin soldaki artı yüklü sağdaki eksi yüklü) içinde
ve dışında elektrik alanı bulunuz.
99) Dünya 150 N/C luk yukarı doğru bir elektrik Alana sahiptir. Bir mikro metre yarıçaplı su damlasının sakin bir
havada yere düşmeden kalabilmesi için (a) su damlasının kütlesini, (b) damla üzerindeki yükü ve (c) damla üzerindeki
fazla elektron sayısını bulunuz.
100) (a) 10 g kütleli nötr gümüşten yapılmış toplu iğnedeki elektronların sayısını hesaplayınız. Bir gümüş atomunda 47
elektron bulunmaktadır. Gümüşün atom ağırlığı (kütle numarası) 107.87 dir. (b) İğneye, net yük 1mC oluncaya kadar
elektronlar katılmaktadır. İğnede başlangıçta bulunan her 109 elektrona karşılık kaç elektron eklenmiştir?
101) 1.3 μC luk bir yük x ekseninde x = -0.5 m, 3.2μC luk bir yük aynı eksende x = 1.5 m de, 2.5 μC luk bir yük de
orijinde bulunmaktadır. Bütün yükler pozitif olduğuna göre 2.5 μC luk yüke etkiyen net kuvveti bulunuz.
102) Özdeş iki metal küre birbirini 0.0853 N luk bir kuvvetle çekmektedir. Küreler arasındaki uzaklık 1.19 m dir.
Küreler birbirine elektriksel olarak değdirilerek, net yük aralarında eşit olarak paylaştırılıyor. Birbirlerinden tekrar 1.19
m ayrıldıklarında birbirini 0.0196 N luk bir kuvvetle itmektedirler. Başlangıçtaki her bir küredeki yükü bulunuz.
103) (a) Bir elektron ve (b) bir protonun ağırlığını dengeleyecek elektrik alanın büyüklük ve doğrultusunu bulunuz.
104) -4 μC luk bir yük orijinde -5μC luk bir yük de y ekseninde y = 2.0 m de bulunmaktadır. y ekseninde hangi noktada
elektrik alan sıfırdır?
105) Düzgün yüklü 10 cm yarıçaplı bir halkanın toplam yükü 75μC dur. Halka ekseninde, halka merkezinden 1cm, 5
cm, 30 cm ve 100 cm uzakta elektrik alanı hesaplayınız.
106) Bir elektron ile bir proton 520 N/C luk bie elektrik alanına durgun olarak konuluyor. Her birinin 48 nano saniye
sonra hızını hesaplayınız.
5
3
107) Bir elektron 8.6×10 i m/s hızla E = 4.1×10 i N/C luk düzgün bir elektrik alan bölgesine giriyor. (a)
Elektronun ivmesini bulunuz. (b) Elektronun elektrik alana girmesinden duruncaya kadar geçen süreyi bulunuz. (c)
Elektron duruncaya kadar elektrik alanda ne kadar yol almıştır?
5
108) Bir elektron E = 390 j N/C luk bir elektrik alan bölgesine yatay üzerinde 30 derecelik bir açıyla E = 8.2×10
m/s hızla fırlatılıyor. Yerçekimini ihmal ederek (a) elektronun ilk atıldığı yüksekliğe geri dönmesi için geçen süreyi, (b)
elektronun ulaşabildiği maksimum yüksekliği ve (c) maksimum yüksekliğe ulaştığında yatay yer-değiştirmesini
bulunuz.
109) Kütleleri 2 gram olan iki küçük küre 10 cm uzunluklu ince iplerle şekildeki gibi asılıyorlar. Düzgün bir elektrik
alan +x doğrultusunda uygulanmaktadır.
Kürelerin yükleri sırasıyla
q1 = −5×10−8 C ve q2 = 5×10−8 C ise
küreleri θ = 10 derecelik açıda dengede tutabilecek elektrik alan şiddetini bulunuz.
θ θ
E
110) Büyüklükleri
Q1 , Q2 ve Q3 yükleri birim Q yükü cinsinden Q = Q1 = 2Q2 = Q3 bağıntısıyla ifade
edilmektedir. Birinci durumda yükler kenar uzunluğu d olan bir eşkenar üçgenin köşe noktalarına konulmuştur. İkinci
durumda aynı yükler bir doğru üzerinde, aralarındaki uzaklık d olacak şekilde sıralanmıştır (örneğin Q1 ile Q2
arasındaki uzaklık ve Q2 ile Q3 arasındaki uzaklık d ise, Q1 ile Q3 arasındaki uzaklık tabiî ki 2d olacaktır :-). Birinci
durumda depolanan enerji U1 ise ikinci durumda depolanan enerjiyi U1 cinsinden bulunuz.
111) m kütleli iki küçük küre L uzunluklu iplerle aynı noktaya asılıyor. Kürelerden birinin yükü Q, diğerinin 2Q dur.
İplerin düşeyle yaptığı θ1 ve θ2 açılarının küçük olduğunu varsayalım. (a) θ1 ve θ2 birbirine nasıl bağlıdırlar? Küreler
arasındaki r uzaklığının
1/ 3
⎛ 4kQ 2 L ⎞⎟
⎟
r = ⎜⎜
⎜⎝ mg ⎠⎟⎟
Olduğunu gösteriniz.
112) Noktasal bir yük ile dipol ü meydana getirdikleri elektrik alan açısından karşılaştırınız.
113) 5cm yarıçaplı bir kürenin merkezinde 25 μC noktasal yük bulunmaktadır. Yarım küreden geçene akının
büyüklüğünü hesaplayınız.
114) Şekildeki yükleri birleştiren doğru üzerinde, yükler arasında orta noktadaki toplam elektrik alanını ve yönünü
bulunuz.
3m
-5.8μC
+15.0μC
115) Bir cismi indükleme ve iletimle yükleme işlemleri arasındaki fark nedir.
116) Yük iletimi neden elektronlar tarafından taşınır
117) Van der Graff üretecininin üretebileceği maksimum gerilimi sınırlayan faktör(ler) nedir.
118) Bir elektron 1000 N/C luk bir düzgün elektrik alanına durgun halde bırakılıyor. 30ns sonra elektronun hızı ne olur.
119) Serbest elektronla serbest protonun aynı elektrik alanına konduğunu düşününüz, parçacıklara etkiyen kuvvet ve
ivmelerini karşılaştırınız.
120) Elektrik alanını kütle çekim alanından nasıl ayırt edersiniz.
121) Belirli bir bölgede potansiyel sabit ise, bu bölgedeki elektrik alanı nedir?
122) İki yalıtkan sonsuz levha şekildeki gibi birbirine yakın yerleştirilmiştir. Levhalardan soldaki artı yüzey yük
yoğunluğuna ( σ = +0.177 nanoCoulomb/m2) ve sağdaki de eksi yüzey yük yoğunluğuna sahiptir ( σ = - 0.177
nanoCoulomb/m2). Kütlesi m = 2 miligram ve yükü q = 10 mikrocoulomb olan bir cisim durgun halden artı yüklü
levhadan eksi yüklü levhaya vardığında v = 5 m/s hıza sahip oluyor. a) Levhalar arası uzaklığı bulunuz b) cisim bu
uzaklığı ne kadar zamanda geçmiştir? (ε0 = 8.85x10-12)
+σ
−σ
q
m
123) Yarıçapı 1mm ve uzunluğu 200 m olan gümüş bir tel bir akümülatöre bağlanıyor. Telde 12 volt ölçülüyor ve geçen
akım kaydediliyor. Gümüş tel yerine boyutları aynı olan fakat ismi bilinmeyen bir tel konuluyor. Bu sefer aynı akıma
karşın 357 volt ölçülüyor. Telin cinsi nedir? Tablodan Faydalanabilirsiniz.
123) Şekilde kenar uzunluğu 4 mm olan eşkenar üçgen prizmasının karşılıklı iki üçgen yüzeyi arasındaki uzaklık 8.95
m dir. Bu prizmanın üçgen yüzeyleri arasında direnç ve güç kaybı ölçümü yapılarak hangi maddeden yapıldığı tespit
edilmektedir. Üçgen yüzeyler arasında geçen akım 2 Amper ve Güç kaybı P = 0.5 W ise aşağıdaki tablodan
yararlanarak telin yapıldığı maddeyi tahmin ediniz.
4 mm
4 mm
4 mm
8.95 m
4 mm
4 mm
4 mm
124) Yarıçapı r =1.5 mm uzunluğu L = 9.12 m olan bir tel 2 Amper akım taşımaktadır. Bu telde P = 0.5 W güç
harcanmakta ise aşağıdaki tablodan yararlanarak telin yapıldığı maddeyi tahmin ediniz.
−15
125) Hafıza depolama kondansatörünün (RAM-Random Access Memory) sığası 55 femtoFaraddır ( 55×10 ). Eğer
kondansatör 5.3 Voltluk potansiyel farkı ile yüklenir ise negatif plaka üzerinde birikecek fazlalık elektron sayısını
bulunuz. Yardım: Elektron sayısı kondansatörde biriken yük sayısı ile elektronun yükünün çarpımına eşittir.
126) Sığası veya kapasitansı C olan dolu bir kondansatör bir R direnci üzerinde boşalıyor. Kondansatörde depolanan
enerji başlangıçtaki miktarın dörtte birine indiği zaman sonra yükü başlangıçtaki yükün ne kadarına iner. Böyle bir
−t / RC
durum için kondansatördeki elektriksel yükün değişimi q = εC (1− e
1 q2
) ile, depolanan enerji ise U =
ile
2C
verilmektedir.
127) Eş potansiyelli yüzeyler elektrik alana her yerde diktir. Noktasal bir +q yükü x=-R de, başka bir -2q noktasal yükü
orijinde bulunuyor. Sıfır potansiyeldeki eş-potansiyel yüzeyin, yarıçapı r=2R/3 ile verilen ve merkezi (-4R/3, 0, 0) da
bulunan bir küre olduğunu gösterilebilir. Eğer R = 4 cm
128) Aşağıdaki devrede C1 = 12μ F , C2 = 5.3μ F ve C3 = 4.5μ F kondansatörleri yerleştirilmiştir. a) Eşdeğer
sığayı bulunuz. b) a ve b noktaları arasına 12.5 Volt uygulanırsa C3 kondansatörünün uçları arasındaki potansiyel
farkını ve C1 kondansatörü üzerindeki yükü bulunuz.
C1
C3
C2
V
a
b
129) Aşağıdaki devrede C = 3μ F , R1 = 2Ω , R2 = 4Ω R3 = 5Ω , R4 = 3Ω ve R5 = 2Ω Bu devre E1 = 12
Volt, ve E2 = 8 Voltluk bir doğru akım kaynağı ile besleniyorsa a) C kondansatörü üzerinde biriken yükü bulunuz ve b)
R2 direnci yerine kaç Ohm luk direnç koymalıyız ki C kondansatörü üzerindeki yük sıfır olsun.
R1
E2
R2
C
R3
R4
R5
E1
130) Aşağıdaki devrede R1 = 3Ω , R2 = 9Ω , R3 = 9Ω , ε1 = 8 V, ε2 = 4 V ve ε3 = 16 V dır. Bu devrede ε2
EMK sı kaldırılıp yerine C = 5μ F lık kondansatör ile değiştiriliyor. I1 ve I3 değerlerini bulunuz. b)
kondansatörü üzerindeki yükü bulunuz.
ε1
R1
ε2
I2
C
R2
I1
C = 5μ F
ε3
R3
I3
131) Belirli bir bölgede manyetik alan B = 4i + 5 j dir. Bir elektron bu alanda v = −2i + 4 j − k ile verilen hızla
hareket ettiğine göre manyetik alanın elektrona uyguladığı kuvveti birim vektör gösterimiyle yazınız. Burada i, j, ve k
birim vektörleri göstermektedir.
132) Sonsuz uzunlukta bir I akımı taşıyan telden R kadar uzakta manyetik alan B =
telin merkezinde oluşturduğu manyetik alan ise B =
μ0 I
. Yay şeklindeki bir iletken
2π R
μ0 I
θ formülü ile verilir. Burada θ açısı radyan cinsindendir.
4π R
Şimdi şekilde görülen akım ilmeğini göz önüne alalım. Telden gecen akım I = 5 A, a = 4 cm, b = 7 cm ve θ = 35 derece
ise P noktasındaki B manyetik alanının büyüklüğünü ve yönünü bulunuz.
b
I
θ
a
P
133) İletkenlerde Hall etkisini açıklayınız. Bir iletkende sürüklenme hızı vs = J / ne formülü ile verilmektedir. L
uzunluğundaki bir iletken sabit bir B manyetik alanı içine konmuştur. İletkene bir I akımı uygulandığı anda kararlı
halde meydana gelecek Hall potansiyelini veren formülü bulunuz.
134) Devredeki EMK değerleri E1 = 2Volt, E2 = 6Volt ve direnç değerleri R1 = 3 Ohm ve R2 = 4 Ohm ise a) I1, I2 ve I3
akımlarını bulunuz. b) a ve b noktaları arasındaki potansiyel farkını (Vab) bulunuz.
135) Çapı d =1.63mm olan ve L = 2.35 m uzunluğundaki bir tel 0.67 Amper akım taşımaktadır. Bu telde P = 48.5 mW
güç harcanmakta ise aşağıdaki tablodan yararlanarak telin yapıldığı maddeyi tahmin ediniz. P=I×V olarak
alabilirsiniz.
Madde
Özdirenç
Gümüş
( 10
1.62
Bakır
1.69
−8
Aleminyum
2.75
Tungsten
5.25
Demir
9.68
Platınum
10.6
Manganin
48.2
Ω⋅m)
136) Büyüklükleri 2 mikro Colomb olan iki noktasal yüklü cisim x ekseni üzerinde bulunmakta olup yüklerden birisi x=
1 m de diğeri de x= -0.5 m de bulunmaktadır. Y ekseni üzerinde y= 0.5 m de elektrik alanı bulunuz.
137) Uzayın belirli bir bölgesinde elektriksel potansiyel V = 3xyz2 + 5z + 3 Volt olarak verilmektedir. Uzayda (1, 1, 2)
noktasında elektrik alan vektörünü ve büyüklüğünü bulunuz.
138) Şekildeki devrede E1=1 Volt, E2=2 Volt, R1=1 Ohm, R2=4 Ohm, R3=4 Ohm ve R4=1 Ohm dur. Şekildeki devrede
R1 ve R4 dirençlerinde oluşan güç kaybını bulunuz. Kondansatörün bir açık devreyi temsil ettiğini ve böylece kararlı
durum şartları altında kondansatörün bulunduğu yol boyunca akım akmadığını düşünürsek, kondansatör üzerindeki
gerilim düşmesini ve biriken yük miktarını bulunuz.
139) Yarıçapı r =0.815 mm uzunluğu L = 2.35 m olan bir tel 0.67 Amper akım taşımaktadır. Bu telde P = 48.5 mW güç
harcanmakta ise aşağıdaki tablodan yararlanarak telin yapıldığı maddeyi tahmin ediniz.
6
140) Şekilde görüldüğü gibi yönü aşağı doğru büyüklüğü E = 14×10 N/C olan bir elektrik alanın içine doğru
−8
kütlesi m = 12 miligram ve yükü Q = −2×10
C olan bir cisim vx = 60 m/s yatay hızıyla girmektedir (cisim
elektrik alana girerken alan ile doksan derecelik açı yapmaktadır). Cisim elektrik alana girdikten sonra yatay eksende
x = 20 cm hareket etmiştir. Cismin üzerindeki yer çekimini de hesaba katarak cismin düşey eksende sapma miktarını
hesaplayınız. (Fizik I den hatırlayalım: Eğik atış için yatay yer değiştirme x = vt ve düşey yer değiştirme ise
y = v0 y t − 12 a y t 2 )
y
X=20cm
Δy
m
x
Q
E
−7
141) Yükleri sırasıyla q1 = 1×10
−7
C ve q2 = 0.5×10
C olan iki metal küre birbirinden belli bir mesafede olup
arasındaki itme kuvveti F1 = 81 miliNevton dur. Bu küreler bir birine değdirilip tekrar aynı yerlerine konuluyorlar.
Bu durumda aralarında meydana gelen kuvvet ne olur?
142) Yükleri sırasıyla q1 ve q2 olan iki metal küre arasındaki itme kuvveti F1 = 81 miliN olup aralarındaki mesafe
x = 2.5 cm dir. Bu küreler bir birine değdirilip tekrar aynı mesafeye konuluyor. Bu durumda aralarında meydana
gelen kuvvet F2 = 72 miliNevton ise yüklerin büyüklüklerini bulunuz.
143) Dolu bir C kapasitörü bir R direnci üzerinden boşalmaktadır. Kapasitördeki yük başlangıçtaki değerinin yarısına
−t / RC
)
düştüğü zamanı zaman sabiti cinsinden bulunuz. q = εC (1− e
144) Bir kapalı kutuya beş adet yük konmuştur. Her yük birincinin dışında kendisinden önce kutuya konulan yükün iki
katı yüke sahiptir. Bütün yükler aynı işaretli ve (bütün yükler kutuya konulduktan sonra ) kutudan geçen net elektrik
4.8×107 Nm2/C ise, kutudaki en küçük yük ne kadardır. Cevap kutunun büyüklüğüne bağlımıdır?
145) 170 mikroCoulomb luk bir yük 80 cm kenar uzunluklu bir küpün merkezindedir. A) küpün her bir yüzünden geçen
elektrik akısını bulunuz. B) küpün bütün yüzeylerinden geçen toplam elektrik akısını bulunuz. c) yük merkezde
olmasaydı yukarıdaki cevaplar değişir miydi?
146) Küresel simetrik bir yük dağılımı, a bir sabit olmak üzere, ρ = a / r yük yoğunluğuna sahiptir. Elektrik alanı
r’nin fonksiyonu olarak bulunuz. Elektrik alanın yönünü hangi parametre belirler?
2
147) Yalıtkan bir bina duvarının yük yoğunluğu 8.6 μC / cm dir. Duvardan 7 cm uzaklıkta elektrik alan ne kadardır?
Duvardan olan uzaklık değiştikçe sonuçta bir değişme olur mu?
148) 15 cm yarıçaplı dolu bir bakır kürede toplam 40 nC luk yük bulunmaktadır. Küre merkezinden 12 cm, 17 cm ve
75 cm uzaklıklardaki elektrik alanı bulunuz. Kürenin içi boş olması durumunda cevaplarınızı tekrarlayınız.
149) İçi boş iletken bir küre, aynı merkezli olacak şekilde daha büyük iletken küresel b,r kabuk içine konuluyor. İçteki
kürede net –Q yükü, dıştaki kürede ise net +3Q yükü bulunmaktadır. Yükler elektrostatik dengededir (Yani yükler
durgun hale gelmiştir) . Gauss yasasını kullanarak her yerde yükleri ve yarıçap doğrultusunda elektrik alanlarını
bulunuz (Kürenin içinde, küre ve kabuk arasında ve kabuğun dışında).
150) Sükunetten harekete başlayacak bir elektronu ışık hızının %40 ına kadar hızlandırmak için ne kadarlık bir
8
potansiyel farkına ihtiyaç vardır? (ışık hızı = 3×10 m/s).
151) +q yükü orijindedir. -2q yükü de x ekseni üzerinde x= 2 metrededir. A) x’in hangi sonlu değerleri için elektrik
alan sıfır olur? B) x’in hangi sonlu değeri için elektriksel potansiyel sıfırdır?
152) Vab = 15 Volt ise, devrede toplam ne kadarlık enerji depolanır?
C1 C2
C4
C3
Vab
153) Bir direnç, düzgün kesit alanı 5 mm2 olan bir karbon çubuktan yapılmıştır. Çubuğun uçlarına 15 voltluk bir
−3
potansiyel farkı uygulandığında çubuktan 4×10
A lik bir akım geçmektedir. a) çubuğun direncini, b) çubuğun
−5
uzunluğunu bulunuz. Karbonun öz direnci 3.5×10 Ohm.metredir.
154) Bir iletkende akım iki katına çıkarılırsa a) yük taşıyıcı yoğunluğu, b) akım yoğunluğu ve c) elektron sürüklenme
hızı ne olur?
155) Bir elektrik dağıtım firması evlere 120 voltluk bir ana şebekeden iki bakır telle elektrik sunmaktadır. Bu tellerin
her biri 50 m boyunda ve 300 m başına 0.108 ohm luk bir dirence sahiptir. A) 110 Amperlik akım için evdeki voltajı
bulunuz. B) Bu akım için kullanıcının satın aldığı gücü bulunuz ve c) bakır tellerde harcanan gücü bulunuz.
156) R=1 megaohm, C=5 mikrofarad ve E=30Volt olan bir seri anahtarlı RC devresinin zaman sabitini ve anahtar
kapatıldıktan sonra kondansatör üzerindeki maksimum yükü bulunuz. Eğer anahtar t=0 anında kapatılırsa anahtar
kapatıldıktan 10 saniye sonra R direncindeki akımı bulunuz. (Bu soru Elektronik bölümü için).
157) Bir RC devresindeki kondansatör 0.9 saniye içinde maksimum değerinin %60 ına kadar yüklenebiliyor. Devrenin
zaman sabitini bulunuz. (Bu soru Elektronik bölümü için).
158) İki tane bilinmeyen direnç seri bağlandığında 5Amperlik toplam bir akım ile 225Wattlık bir güç harcamaktadır.
Dirençler paralel bağlandığında, aynı toplam akım için 50 Watt lık bir güç harcanmaktadır. Dirençlerin değerini
bulunuz.
159) Parçacığın yer değiştirmesi ne olursa olsun, bir manyetik alan içinde hareket eden yüklü bir parçacığa etki eden
kuvvetin yaptığı işin sıfır olduğunu gösteriniz. (Bu soru Elektronik bölümü için).
30) [i1,i2,i3]=solve(‘i2-i1-i3=0’,’12-5*i1-(5+3)*i2=0’,’-i2*(5+3)+8-i3*(2+4)=0’)
qq
mv 2
qV Pt qIR
Jq K
F = ma =
= qE =
=
=
= qJρ =
=
= k 122
2L
L
L
L
σ
L
L
k=
1
= 9 × 10 9
4πε 0