Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler

(1)

Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler

+ + + + + + + ++ A B 0 F 0 F  0 q + + + + + + ++ A P B maddesi çıkarıldığında

•Yüklü A maddesinin varlığı uzayın niteliğini değiştirir ve bir “elektrik alan”oluşturur.

(2)

Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler

 Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler

+ + + + + + ++ A Deneme yükü 0 F 0 F  0 q + + + + + + ++ A P

Test yükü yerleştiriliyor

• Belirli bir noktada elektrik alanın olup olmadığını deneysel olarak bulmak için, noktaya yüklü küçük bir cisim(deneme yükü) yerleştiririz.

• Elektrik alan şu şekilde ifade edilir:

(3)

Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler

 Bir nokta yükün elektrik alanı

(4)

Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler

 Sürekli bir yük dağılımının elektrik alanı

(5)

Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler

 Sürekli bir yük dağılımının elektrik alanı

Bunlar 1,2 veya 3 boyutlu olarak düşünülebilir.

Simgeleme(gösterim) için bazı yaygın kabuller vardır

Birim uzunluk başına yük λ ; birimi C/m i.e, dq = λ dl

Birim alan başına yük σ ; birimi C/m

2

i.e, dq = σ dA

(6)

Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler

Örnek 21.7: Düzgün bir alan içinde elektron

y x O 1.0 cm _E -+ 100 V

 Bataryaya bağlanmış iki geniş iletken paralel plaka düzgün elektrik alan üretir. (Bir sonraki bölüme bakınız ) E 1.00104 N/C

 Elektrik kuvvet sabit olduğundan, ivmede sabittir

E e F   2 15 31 4 19 m/s 10 76 . 1 kg 10 11 . 9 N/C) 10 C)(1.00 10 60 . 1 ( _ _ _          _ m eE m F a_y y

 Sabit ivme formülünden: _y2 ₀2_y 2a_y(y y₀) 0 , 0 m/s 10 9 . 5 2   6  _0y  ₀   a_yy y y   iken y 1.0cm

 Elektronun kinetik enerjisi: K (1/2)m2 1.61017 J

(7)

Elektrik Alan Çizgileri

 Bir elektrik alan çizgisi uzayın herhangi bir bölgesi boyunca

çizilen hayali doğru ya da eğrilerdir, bu yüzden her noktadaki elektrik alan çizgilerinin teğeti o noktadaki elektrik alan

vektörünün yönündedir.

 Elektrik alan çizgileri her noktadaki yönünü gösterir,ve

onlar arasındaki mesafeler her noktadaki şiddeti hakkında genel bir fikir verir .

E

 Nerede güçlü ise, elektrik alan çizgileri birbirlerine yakın bir şekilde bir arada ilerlerler; nerede zayıf ise, elektrik alan çizgileri birbirine oldukça uzaktır.

E

 Herhangi bir belirli noktada, elektrik alan tek yöne sahiptir

bu yüzden alanın her noktasından sadece bir alan çizgisi geçer.

(8)

Elektrik alan çizgileri

• Elektrik alan çizgileri + yükten başlar – yükte son bulur. (yada sonsuzda)

• Çizgiler yüke simetrik olarak varır yada ayrılırlar.

• Yüke varan yada ayrılan çizgilerin sayısı yükle orantılıdır

• Çizgilerin yoğunluğu o noktadaki elektrik alan şiddetini gösterir. • Yükler sisteminden büyük uzaklıklarda çizgiler , sistemin net

yüküne eşit tek bir nokta yükün oluşturduğu şekilde izotropik ve radyaldır.

• İki alan çizgisi kesişemez.

(9)

Elektrik alan çizgileri

(10)

Elektrik alan çizgileri

(11)

Elektrik dipoller

Bir elektrik dipol eşit büyüklükte ve d uzaklığı ile ayrılmış zıt işaretli nokta yük çiftidir.

q

qd

d

Elektrik dipol moment

(12)

Elektrik Dipoller

 Elektrik dipol üzerindeki kuvvet ve tork

q

E q F_    E q F_  

)

sin

)(

(







qE

d

qd

p



E

p









tork: elektrik dipol moment:

Çok küçük bir d yer değişimi sırasında tork 

tarafından yapılan iş:

_dW





_d







_pE

_sin



_d



(13)

Elektrik Dipoller

 Elektrik dipol üzerindeki kuvvet ve tork

q

E q F_    E q F_   ) ( cos cos ) sin ( 1 2 1 2 2 1 2 1 U U pE pE d pE d W        



 



       



E p pE

(14)

Alıştırmalar

(15)

Alıştırmalar

(16)

Alıştırmalar

(17)

Alıştırmalar

(18)

Alıştırmalar

(19)

Alıştırmalar

(20)

Alıştırmalar

Elektrik dipolün belli bir uzaklıktaki alanı