Pamukkale Üniversitesi Fizik Bölümü

Pamukkale Üniversitesi Fizik Bölümü

PAÜ Fizik Bölümü Başarılar Dileriz.

PAÜ MÜHENDİSLİK FAKÜLTESİ FIZ 112 GENEL FİZİK-II DERSİ 2017-2018 YAZ DÖNEMİ ARASINAV SORULARI

Adı-Soyadı: ……….

Öğrenci No: ………Bölümü: ……….. Şube No: …… NÖ: ░░ İÖ :░░

Dersi veren öğretim elemanının adı ve soyadı: ………..

NOT: Cep telefonu kullanılması yasaktır. Cevap sonucunu kare içine alınız. Hesap makinesi

kullanabilirsiniz. SÜRE: 90 dakika 17.07.2018 ( 10:45 )

Soru 1 (25 P): Kenar uzunlukları ℓ = 0,400 m ve 2ℓ = 0,800 m olan bir dikdörtgen şeklin zıt köşelerine q₁ = +4,00 μC ve q₂ = –2,00 μC yükleri şekilde görüldüğü gibi yerleştirilmiştir. (Sonsuzda elektrik alan sıfırdır.) (k = 9,00×10⁹ N.m²/C²) (Not: Elektrik alan vektörel bir niceliktir.) a) Bu yükler sebebiyle a noktasında oluşan elektrik alan nedir? (10 P)

b) Bu yükler sebebiyle b noktasında oluşan elektrik alan nedir? (10 P)

c) Bu yükler sebebiyle a ve b noktalarında oluşan elektrik alanlar birbirlerine eşitmidir, sebebiyle birlikte izah ediniz. Evet ya da Hayır şeklinde verilen cevaplar sebebini açıklamadığınız sürece kabul edilmeyecektir. (5 P) E_a ve E_b elektrik alan vektörlerine eşit değildir çünkü büyüklük ve yönleri farklıdır.

2 2

1 2

2 2

1 2

125800 N/C

226800 N/C

a

b

E E E

E E E

 

 

S1 S2 S3 S4 T

2 b

a

q2

q1

   

  

    

 

1 2 1 2

1 2 2 2 2 2

6 6

9 9

2 2

ˆ ˆ ˆ ˆ

2 4

4, 00 10 ˆ 2, 00 10 ˆ N

9, 00 10 9, 00 10

4 0, 400 0, 400 C

N ˆ N ˆ

56250 112500

C C

a a

a

a

q q q q

E E E k i k j E k i k j

l l

l l

E i j

E i j

 

        

   

 

    

 

 

   

    

   

  

    

 

1 2 2 1

1 2 2 2 2 2

6 6

9 9

2 2

ˆ ˆ ˆ ˆ

2 4

2, 00 10 ˆ 4, 00 10 ˆ N

9, 00 10 9, 00 10

4 0, 400 0, 400 C

N ˆ N ˆ

28125 225000

C C

b b

b

b

q q q q

E E E k j k i E k i k j

l l

l l

E i j

E i j

 

        

   

 

    

 

 

   

    

2 b

a

q2

q1

E1

E2

Ea

2

b a

q2

q1

E1

E2

Eb

T.D

Pamukkale Üniversitesi Fizik Bölümü

Pamukkale Üniversitesi Fizik Bölümü

PAÜ Fizik Bölümü Başarılar Dileriz.

Soru 2 (25 P): L uzunlukta, doğrusal ince bir tel üzerinde +Q ’luk artı bir yük düzgün olarak dağılmıştır. r yarıçapında ℓ uzunluğunda içi boş +2Q yüklü iletken bir silindir, ekseni bu tel olacak şekilde teli sarmaktadır.

a) Telin üzerindeki λ yük yoğunluğunu bulunuz (5 P).

b) Silindirin iç yüzeyinde ve dış yüzeyinde oluşan yük miktarlarını bulunuz (6 P).

tel, iç

tel, iç

iç tel, iç

dış 2 tel, iç

Q q Q

L q L

q q

q Q q

   

 

 

c) Silindirin yüzeyinde oluşan Elektrik alan vektörünü Gauss kanununu kullanarak bulunuz (9 P).

²  _{0 0}

iç

0 90 90 0

yanal taban tavan

iç iç

0

2 2

1 2

2 ˆ

E r

E dA E dA E dA E dA q

Q Q Q Q

q Q q Q

L L L L

Q Q

E r

r L



   



    

   

      

 

   

   

d ) Silindirden geçen toplam elektrik akısını bulunuz (5 P).

iç

iç

0 0

2

ve 2

E E

Q Q

q Q L

E dA q Q

 L 

 



Q

 L

iç

dış 2

q Q

L q Q Q

L

 

 

0

1 2

2 ˆ

Q Q

E r

r L



 

   

0

2

E

Q Q

 L

  

T.D

Pamukkale Üniversitesi Fizik Bölümü

Pamukkale Üniversitesi Fizik Bölümü

PAÜ Fizik Bölümü Başarılar Dileriz.

Soru 3 (25 P): Kenar uzunlukları ℓ = 0,400 m ve 2 ℓ = 0,800 m olan bir dikdörtgen şeklin zıt köşelerine q₁ = +4,00 μC ve q₂ = –2,00 μC yükleri şekilde görüldüğü gibi yerleştirilmiştir. (Sonsuzda elektrik potansiyel sıfırdır.) (k = 9,00×10⁹ N.m²/C²) (Not: Elektrik potansiyel skaler bir niceliktir.)

a) Bu yükler sebebiyle a noktasında oluşan elektrik potansiyel nedir? (5 P)

b) Bu yükler sebebiyle b noktasında oluşan elektrik potansiyel nedir? (5 P)

c) Bu yükler sebebiyle a ve b noktaları arasında oluşan V_ab elektrik potansiyel farkı nedir? (5 P)

d) Bu yükler sebebiyle oluşan sistemin elektrik potansiyel enerjisi nedir? (10 P)

2 b

a

q2

q1

 

     

1 2 1

1 2 2

9 6

6

2 2

9, 00 10 4, 00 10

2, 00 10 Volt

0, 400 2

0 Volt

a a

a

a

q q k q

V V V k k V q

V

V





 

        

 

 

 

  

 

 



 

     

1 2 2

1 2 1

9 6

6

2 2

9, 00 10 2, 00 10

4, 00 10 Volt

0, 400 2

67, 5 kV

b b

b

b

q q k q

V V V k k V q

V

V





 

        

 

 

 

  

 

 







ab b a ab

V  V V  k   V  k

 

   

 

2 2 12

6 6

1 2 9 12

12

12

2 5

4, 00 10 2, 00 10 9, 00 10

5 0, 400 80, 5 J

r U kq q

r

U m

 

  

  

  

  2 b

a

q2

q1

r12

T.D

Pamukkale Üniversitesi Fizik Bölümü

Pamukkale Üniversitesi Fizik Bölümü

PAÜ Fizik Bölümü Başarılar Dileriz.

Soru 4 (25 P): Paralel plakalı bir kondansatörün bir plakasının yüzey alanı A = 4,0 m² ve plakalar arası uzaklık d = 4,0 mm’dir. Bu kondansatör 100 V’luk bir pile bağlanıyor. Kondansatör tamamen dolduğunda pil

plakalardan ayrılıyor. (o = 8,9×10^–12 C²/N.m²) (Her şık 5 puandır.)

a) Bu kondansatörün sığasını bulunuz. (Co = ?)





0 0 3 0

8,9 10 4, 0 8,9 10 F 8,9 F

4, 0 10

C A C n

 d ^ _ ^

      



b) Kondansatörde birikmiş yük miktarını bulunuz. (Qo = ?)



 ^{ }

0 0 8,9 10 100 0 8,9 10 C 0,89 C

Q   C V  ^  Q   ^  

c) Kondansatörde depolanan enerjiyi bulunuz. (Uo = ?)

 



 ^{ }

0 0 0

1 1

8, 9 10 100 4, 5 10 J 45 J

2 2

U  C V   ^  U   ^  

d) Dielektrik sabiti κ = 4,45 olan bir dielektrik dilim sonradan plakalar arasına yerleştirilirse, bu son durumda plakalar arasındaki depolanmış enerjiyi bulunuz. (U = ?)

 

2 2

0 0

0 0

5

5

1 1 1

2 2

4, 45 10

10 J 10 J 4, 45

Q Q

U U U

C C

U U

 







   

    

e) Depolanmış enerjideki değişim miktarını bulunuz. (U = ?) Bu değişimin nedenini açıklayınız.

 

0 10 45 J 35 J

U U U  U 

        

Plakalar dielektrik dilimi kendilerine çeker ve mekanik iş yapar. O nedenle son durumda enerji azalmıştır.

T.D

Pamukkale Üniversitesi Fizik Bölümü