ELEKTRİK DENEYLERİ. E 1 - Durgun Elektrik Deneyleri

Transkript

1 ELEKTRİK DENEYLERİ E 1 - Durgun Elektrik Deneyleri

2 SÜRTÜNME İLE ELEKTRİKLENME E 1.1 Deneyin Amacı : Bazı cisimlerin yün kumaş veya hayvan postuna sürtülünce küçük ve hafif cisimleri kendine çektikleri görülür. Buna sürtünme ile elektriklenme denir. Bu deneyde elektriklenmeyi ve bazı özelliklerini anlamaya çalışacağız. Deneyde Kullanacağımız Araç ve Gereçler : S.No Kod No Aracın Adı Miktarı Elektrostatik takımı 1 adet 2- Küçük kağıt parçaları Resim 1-1-1

3 SÜRTÜNME İLE ELEKTRİKLENME E 1.1 Resim Deneyin Yapılışı : 1- Bir parça kağıdı küçük parçalara ayırarak masa üzerine koyunuz. 2- Elektrostatik takımdaki plastik çubuklardan birisini yünlü kumaşa 5-6 defa kuvvetle sürtün. 3- Sonra plastik çubuğu küçük kağıt parçalarına yaklaştırın. Ne görüyorsunuz? 4- Plastik çubuğun küçük kağıt parçacıklarını çektiği gözlenir. 5- Takımdaki şeffaf akrilik çubuğu yün kumaşa sürtüp küçük kağıt parçalarına yaklaştırınız. Ne görüyorsunuz? Gördüğünüz gibi akrilik çubukta küçük kağıt parçalarını kendisine çekiyor. Deneyin Sonucu: Gördüğünüz gibi bazı cisimleri yün kumaşa sürtüp küçük ve hafif cisimlere yaklaştırdığımızda bu cisimleri kendisine çektiğini gördük. Bu olaya elektriklenme diyoruz.

4 KAÇ ÇEŞİT ELEKTRİK YÜKÜ VARDIR? E 1.2 Deneyin Amacı : Elektriklenme olayının farklı cisimlerde aynı olup olmadığının incelenmesi. Deneyde Kullanacağımız Araç ve Gereçler : S.No Kod No Aracın Adı Miktarı Elektrostatik takımı 1 adet Üçayak (Küçük) 2 adet Destek çubuğu ( =10 x 500 mm) 2 adet Bağlama parçası (Kancalı) 2 adet Naylon ağ ipliği (Katlı 210/9) 50 cm Makas (Diseksiyon tip, 13 cm) 1 adet Resim Resim 1-2-2

5 KAÇ ÇEŞİT ELEKTRİK YÜKÜ VARDIR? E 1.2 Deneyin Yapılışı : 1- Şekildeki deney düzeneğini kurunuz. 2- Elektrostatik takımındaki plastik çubuklardan birini çuha parçasına sürterek elektrikleyiniz ve şekildeki gibi naylon ağ ipleri ile dengeli bir şekilde asınız. 3- Takımdaki diğer plastik çubuğu da çuha kumaşa sürterek elektrikleyiniz. Bu çubuğu asılı olan diğer plastik çubuğa paralel şekilde yavaş yavaş yaklaştırınız. Ne görüyorsunuz? Asılı çubuk yaklaştırdığınız çubuktan kaçıyor mu yoksa ona yaklaşıyor mu? Olayı birkaç kez tekrar ederek sonucu tespit ediniz. 4- Şimdi de takımdaki akrilik yassı çubuğu alınız ve çuhaya sürterek elektrikleyiniz. Yine asılı plastik çubuğa paralel bir şekilde tutarak yavaş yavaş yaklaştırınız. Asılı çubuk kaçıyor mu, yaklaşıyor mu? Olayı birkaç kez yaparak sonucu tespit ediniz. 5- Asılı yüklü plastik çubuğa takımda olmayan farklı farklı malzemeleri (tükenmez kalem, cetvel, kurşun kalem, cam tüp v.s.) çuhaya sürtüp elektrikleyiniz ve yaklaştırınız. Çeken veya iten malzemeleri tespit ediniz. Deneyin Sonuçları : 1- Yukarıda yapılan deney sonucu elektriklenen maddeler arasında iki tür davranış gözledik. a- Ya birbirini ittiler, b- Ya da birbirlerini çektiler. 2- Bu durumu genelleştirirsek, birinci durumda yüklü plastik çubuk, yüklü diğer çubuğu itmişti. Buna dayanarak cisimler çuha kumaşa sürterek iki türlü elektriklenirler. Aynı türde elektriklenen cisimler birbirini iter, farklı türde elektriklenenler birbirlerini çekerler sonucunu çıkaracağız.

6 AYNI CİNS ELEKTRİK YÜKLERİ BİRBİRİNİ İTER ZIT İSİMLİ ELEKTRİK YÜKLERİ BİRBİRİNİ ÇEKER E 1.3 Deneyin Amacı : Bir elektrik sarkacı yardımı ile iki cins elektrik yükü olduğunu ve aynı cins yüklerin birbirini ittiğini, zıt cins elektrik yüklerinin birbirini çektiğini göstereceğiz. Deneyde Kullanacağımız Araç ve Gereçler : S.No Kod No Aracın Adı Miktarı Elektrostatik takımı 1 adet Üçayak (Küçük) 1 adet Destek çubuğu ( =10 x 500 mm) 1 adet Bağlama parçası (İkili) 1 adet Naylon ağ ipliği (Katlı 210/9) 30 cm Makas (Diseksiyon tip, 13 cm) 1 adet Hertz ayağı 1 adet 8- Alüminyum veya kalay varak (çikolata kağıdı) 5 cm2 Resim 3.1 Resim 3-2

7 AYNI CİNS ELEKTRİK YÜKLERİ BİRBİRİNİ İTER ZIT İSİMLİ ELEKTRİK YÜKLERİ BİRBİRİNİ ÇEKER E 1.3 Deneyin Yapılışı : 1- Önce bir elektrik sarkacı yapalım : Bunun için 30 cm lik naylon ağ ipliğini alıp bundan ince bir kat ip teli çekeceğiz. Yaklaşık 5 cm 2 olan alüminyum yaprağın ortasına bu çektiğimiz ince naylon ağ ipinin bir ucunu yerleştirip alüminyum yaprağı önce ikiye sonra dörde katlayıp, sonra da parmaklarımızın ucunda küçük top gibi yuvarlayacağız. Böylece ince naylon ağ ipinin ucuna bağlı küçük bir alüminyum topumuz olmuş olacak. Bunu diğer ucundan hertz ayağının vidalı ucuna sıkıştırırsak elektrik sarkacımız hazır olmuş demektir. Şimdi hazırlamış olduğumuz bu sarkaçla bazı deneyler yapacağız. 2- Sarkacı ve diğer düzenekleri şekilde görüldüğü gibi hazırlayacağız. 3- Elektrostatik takımındaki plastik çubuğu çuhaya sürtüp elektrikleyelim. Sonra elektrik sarkacının alüminyum topuna yaklaştıralım. Neler olduğunu dikkatli bir şekilde gözleyelim. 4- Şimdi de elektrostatik takımındaki akrilik yassı çubuğu çuhaya sürtelim ve elektrik sarkacına yaklaştıralım. Neler olduğunu dikkatle izleyelim. 5- Diğer bazı malzemeleri (tükenmez kalem, cam tüp, kurşun kalem v.s.) çuhaya sürterek sarkaca yaklaştıralım ve gözleyelim. Deneyin Sonuçları : 1- Yüklü plastik çubuğa yaklaşan sarkaç önce çubuk tarafından çekildi ve çubuğa dokunur dokunmaz itildi. Bunun anlamı, yüksüz sarkaç yüklü plastik tarafından çekildi, dokunduğu anda plastik çubuktan aynı cins elektrik yükü aldı ve itildi. (Aynı cins yükler birbirini iterler.) 2- Sarkaç, şimdi plastik çubuğun sahip olduğu cins elektrikle yüklü. Buna, çuhaya sürtülmüş akrilik çubuğu yaklaştırdığımızda çekildiğini görürüz. (Zıt isimli yükler birbirini çekerler.) 3- Böylece cisimlerin sürtme ile hangi cins elektrikle yüklendiğini tespite yarayan bir araç yapmış olduk. Çeşitli cisimleri çuhaya sürter sarkaca yaklaştırırsak itenler, plastik çubukla aynı cins yüke sahip, çekenler plastik çubukla zıt işaretli yüke sahip demektir. Not : Plastik çubuğun sahip olduğu yüke eksi(-) elektrik yükü, diğer cins elektrik yüküne de artı(+) cins elektrik yükü diyeceğiz. Sonuç : Cisimler sürtme ile ancak iki cins elektrikle yüklenebilirler. Negatif elektrik yükü veya pozitif elektrik yükü. Bu yükler aynı cins iseler birbirlerini iterler, farklı cins iseler birbirlerini çekerler.

8 İLETKEN VE YALITKAN CİSİMLER E 1.4 Deneyin Amacı : Tüm cisimler maddenin yapısına bağlı olarak sürtme ile az veya çok elektriklenirler. Ama bazıları sahip oldukları yükleri üzerlerinde tutar, bazılarında ise meydana gelen yük malzeme içinde serbestçe hareket eder. İşte meydana gelen yükü üzerinde sabit olarak tutan cisimlere yalıtkan, üzerlerindeki yükler serbest olarak gezen cisimlere de iletken cisimler denir. Bu deneyde hangi cins malzemeler iletken hangileri yalıtkan bunları anlamaya çalışacağız. Deneyde Kullanacağımız Araç ve Gereçler : S.No Kod No Aracın Adı Miktarı Elektrostatik takımı 1 adet Üçayak (küçük) 1 adet Destek çubuğu ( =10 x 500 mm) 1 adet Destek çubuğu ( =10 x 100 mm) 1 adet Naylon ağ ipliği (katlı 210/9) 30 cm Beherglas (250 ml) 1 adet Hertz ayağı 1 adet Bağlama parçası (ikili) 1 adet 9- Alüminyum veya kalay varak(çikolata kağıdı) 5 cm2 Resim Resim 1-4-2

9 İLETKEN VE YALITKAN CİSİMLER E 1.4 Deneyin Yapılışı : 1- Düzeneği şekildeki gibi kurunuz. 2- Elektrostatik takımındaki plastik çubuğu çuha kumaşa sürtüp elektrikleyiniz. 3- Yüklü plastik çubuğu beherglas üzerindeki metal destek çubuğunun bir ucuna yaklaştırın. Metal çubuğun diğer ucuna temas halindeki elektrik sarkacı topunun, metal çubuktan itilerek uzaklaştığını gözleriz. Elektrik yüklü plastik çubuğu uzaklaştırırsak, elektrik sarkacının gene eski konumuna geldiğini görürüz. Bu durumda bu metal çubuğa elektrik yükleri bakımından iletkendir deriz. 4- Şimdi beher üzerindeki metal destek çubuk yerine, elektrostatik takımındaki plastik çubuğu koyalım. Diğer plastik çubuğu çuhaya sürterek elektrikleyelim. Bu elektrikli plastik çubuğu, beher üzerindeki plastik çubuğun ucuna yaklaştıralım. Plastik çubuğun diğer ucuna temas edecek konumda bulunan elektrik sarkacını gözleyelim. Hiçbir hareket olmadığını görürüz. İşte bu plastik çubuk gibi davranan cisimlere de elektrik yükü bakımından yalıtkan cisimler denir. Deneyin Sonuçları : 1- Bazı cisimlerin içindeki elektrik yükleri cisim içinde serbesttirler. Bunlar dışarıdaki elektrik yüklerinden etkilenerek (aynı veya zıt işaretli olmalarına göre) cisimlerin içinde serbestçe hareket edip cismin bir yerinde birikebilirler. Bu tür malzemelere iletken cisimler denir. (Tüm metal malzemeler ve karbon gibi bazı ametal cisimler) 2- Bazı malzemeler içindeki elektrik yükleri de malzemenin ilgili yerlerinde sabit olarak bulunurlar ve malzeme içinde hareket edemezler. Böyle cisimlere de yalıtkan cisimler denir (plastik, cam, ebonit v.s.).

10 DOKUNARAK ELEKTRİKLENME E 1.5 Deneyin Amacı : Bir cismi elektrik yüklü hale getirmenin çeşitli yolları vardır. Bunlardan sürtme ile elektriklenmeyi daha önce gördük. Şimdi de bu deneyde elektriklenmiş bir cismi diğer bir cisme dokundurarak elektriklenmeyi göreceğiz. Deneyde Kullanacağımız Araç ve Gereçler : S.No Kod No Aracın Adı Miktarı Elektrostatik takımı 1 adet Üçayak (küçük) 1 adet Destek çubuğu ( =10 x 500 mm) 1 adet Bağlama parçası (ikili) 1 adet Naylon ağ ipliği (katlı 210/9) 30 cm Hertz ayağı 1 adet 7- Alüminyum yaprak (çikolata kağıdı) 5 cm2 Resim 1-5

11 DOKUNARAK ELEKTRİKLENME E 1.5 Deneyin Yapılışı : 1- Alüminyum levha ve naylon ağ ipliğini kullanarak daha önceki deneylerde anlatılan gibi bir elektrik sarkacı hazırlayınız. Sarkacı şekildeki gibi hertz ayağına asınız. 2- Çuha kumaşı kullanarak plastik çubuğu sürterek elektrikleyiniz. Şimdi elimizdeki elektrik yüklü plastik çubuğu sarkacın alüminyum küresine yaklaştırın. Küre önce plastik çubuk tarafından çekilecek ve plastik çubuğa değer değmez kuvvetle itilecektir. 3- İncelendiğinde sarkacın alüminyum küresi, yüklü plastik çubuğa dokunduğunda, plastikle aynı cins yükle yüklenmiş olur. Zira dokunduğu anda plastikten dokunma ile elektrik yükü alır, aynı cins yükler birbirini ittiği için plastik çubuktan süratle uzaklaşır. 4- Akrilik çubuğu da çuhaya sürterek elektrikleyelim ve yüklü akriliği, yüklü sarkaç küresine yaklaştırdığımızda, sarkaç topunu süratle kendine çeker. Buradan da sarkaç küresinin plastik çubuğun yüküyle zıt olduğu anlaşılır. ( Zıt isimli yükler birbirlerini çekerler.) Deneyin Sonucu : Herhangi bir şekilde elektrik yükü kazanmış cisimleri yüksüz cisimlere dokundurduğumuzda, yüksüz cisimlerde yüklü cismin yükü cinsinden elektrik yükü kazanırlar.

12 ETKİ İLE ELEKTRİKLENME (İNDÜKSİYONLA ELEKTRİKLENME) E 1.6 Deneyin Amacı : Sürtme ile elektriklenme ve dokunma ile elektriklenmeyi gördük. Şimdi de yüklü bir cisimden yararlanarak etki ile elektriklenmeyi (dokunmadan, uzaktan elektriklenme ) göreceğiz. Deneyde Kullanacağımız Araç ve Gereçler : S.No Kod No Aracın Adı Miktarı Elektrostatik takımı 1 adet Üçayak (küçük) 1 adet Destek çubuğu ( =10 x 500 mm) 1 adet Destek çubuğu ( =10 x 100 mm) 1 adet Beherglas (250 ml) 1 adet Hertz ayağı 1 adet Bağlama parçası (ikili) 1 adet 8- Elektrik sarkacı 1 adet Resim Resim 1-6-2

13 ETKİ İLE ELEKTRİKLENME (İNDÜKSİYONLA ELEKTRİKLENME) E 1.6 Deneyin Yapılışı : 1- Deney düzeneğini şekildeki gibi kurun. Öyle ki sarkacın alüminyum topu beher üzerindeki 10 cm lik destek çubuğunun bir alnına değsin. 2- Plastik çubuğu çuhaya sürterek elektrikleyelim. Yüklü plastik çubuğu beher üzerindeki destek çubuğunun diğer ucuna yaklaştıralım. Bu durumda sarkacın alüminyum küresi beherglas üzerindeki destek çubuğu tarafından itilecektir. (Neden?) 3- Bu durumda parmağımızı beher üzerindeki destek çubuğuna dokunduralım. Sarkaç tekrar destek çubuğunun alnına yaklaşacaktır. (Neden?) 4- Yüklü plastik çubuğu, beherin üzerindeki destek çubuğunun diğer ucuna yakın konumdayken destek çubuğundan parmağımızı uzaklaştıralım. Sonra da yüklü plastik çubuğu uzaklaştıralım. Bu anda elektrik sarkacı küresinin destek çubuğu tarafından tekrar itildiğini görürüz. Buda bize beher üzerindeki destek çubuğu ve sarkaç küresinin elektrik yükü ile yüklendiğini gösterir. (Neden?). Buna indüksiyonla yüklenme ya da etki ile yüklenme diyoruz. 5- Şimdi de bu yükün cinsini tayin edelim. Elektrik sarkacı yüklü olduğuna göre bu sarkaca yüklü plastik çubuğu yaklaştıralım. Sarkacın çekildiğini görürüz. Sarkaç plastik çubuğun yükü ile zıt işaretli yüklenmiştir. O halde etki ile yüklemede yüklenen cisim yükleyen cisimle zıt işaretli olarak yüklenir. Deneyin Sonucu : Etki ile; yüklü bir cisimden yararlanarak uzaktan diğer bir cismi, dokundurmadan yükleyebiliriz. Yüklenen cismin yükü, yükleyenle daima zıt işaretli olur.

14 ELEKTROSKOP VE ELEKTROSKOPUN ETKİ İLE YÜKLENMESİ E 1.7 Deneyin Amacı : Elektroskop nedir? Ne işe yarar? Bunu inceleyip öğrenmek. Elektroskopu etki ile yüklemek. Deneyde Kullanacağımız Araç ve Gereçler : S.No Kod No Aracın Adı Miktarı Elektrostatik takımı 1 adet Elektroskop 1 adet Resim 1-7

15 ELEKTROSKOP VE ELEKTROSKOPUN ETKİ İLE YÜKLENMESİ E 1.7 Deneyin Yapılışı : 1- Elektroskop, bir cismin elektrikle yüklü olup olmadığını, yüklü ise hangi cins yükle yüklü olduğunu anlamaya yarayan bir araçtır. 2- Elektrostatik takımındaki plastik çubuğu çuhaya sürterek yükleyiniz. Bunu elektroskopun tablasına boydan boya sürtelim ve çekelim. Elektroskopun ibresi açılır. (Aynı cins yükler birbirini ittiği için.) 3- Elektroskoptaki yük plastik çubuktaki yükle aynı işaretlidir. 4- Bundan sonra, başka yüklü bir cismi elektroskopa yaklaştıralım. İbresi daha açılıyorsa, bu yeni yüklü cisim elektroskoptaki yükle aynı işaretli, ibre kapanıyorsa yük zıt işaretlidir. Elektroskopun etki ile yüklenmesi : 1- Elektroskopu eğer yüklü ise parmağımızı tablasına dokundurarak boşaltalım. 2- Elektrostatik takımındaki plastik çubuğu çuhaya sürterek yükleyelim. 3- Bunu elektroskopun tablasına yaklaştıralım. Elektroskopun ibresinin açıldığını gözleriz. 4- Bu durumda parmağımızı elektroskopun tablasına dokundurduğumuzda, ibre kapanır. 5- Yüklü plastik çubuk hala elektroskopun tablası yakınında durmakta fakat tablaya dokunmamaktadır. 6- Yüklü plastik çubuğu tabladan uzaklaştırdığımızda ibre açılır. Böylece elektroskopu etki ile yüklemiş olduk. 7- Yüklü elektroskopla, yüklü plastik çubuğun yükleri zıt işaretlidir. Neden?

16 ELEKTROFOR DENEYİ E 1.8 Deneyin Amacı : Elektrostatik takımındaki plastik tablayı çuhaya sürterek elektrikleyebiliriz ve bu plastik tablayı diğer cisimlere dokundurarak elektrik yükü aktarabiliriz. Ancak şimdi, plastik levhadaki yükleri aktarmadan ama bu yüklerden yararlanarak, plastik levhadaki yüklerden çok daha fazla miktarda zıt işaretli yükü başka cisimlere aktarabiliriz. İşte şimdi elektrofor dediğimiz bu olayı gerçekleştireceğiz. Bir elektroskopu elektroforla yükleyeceğiz. Deneyde Kullanacağımız Araç ve Gereçler : S.No Kod No Aracın Adı Miktarı Elektrostatik takımı 1 adet Elektroskop 1 adet Resim Resim 1-8-2

17 ELEKTROFOR DENEYİ E 1.8 Resim Resim Deneyin Yapılışı : 1- Plastik levhaya çuha kumaşı sürterek elektrikle yükleyelim. Daha önceki deneylerden biliyoruz ki çuhaya sürtülen plastik levha eksi elektrikle yüklenmiş olur. 2- Takımdaki metal tablayı yalıtkan sapından tutarak plastik levha üzerine koyalım. 3- Metal tablayı yalıtkan sapından tutarak elektroskopun metal levhasına dokundurursak elektroskop açılmaz.(eğer metal tablayı plastik levhaya sürtmemişsek). O halde metal tabla yüklenmemiştir. Yani yüksüzdür. 4- Şimdi metal tablayı plastik levha üzerine koyalım ve parmağımızı metal tablaya dokundurup çekelim. Tekrar yalıtkan sapından tutarak elektroskopa dokunduralım. Elektroskopun şiddetle yüklenerek açıldığını görürüz. (Neden?). O halde metal tabla elektrikle yüklenmiş ve bu yükünü elektroskopa vermiştir. 5- Elektroskopun yükü ile plastik levhadaki yük cinsleri acaba aynımı yoksa farklımıdır? Bunu test etmek için plastik levhayı elektroskopun levhasına yaklaştıralım. Elektroskopun kapandığını gözleriz. O halde elektroskop yükü ile plastik levha yükü zıt işaretlidir. Yani elektroskop artı elektrik yükü ile yüklenmiş olur. 6- Artık metal levhayı her seferinde plastik levha üzerine koyup parmağımızı dokundurup çekerek istediğimiz kadar yükleyebiliriz ve her yükü başka cisimlere aktarabiliriz. İşte bu olaya elektroforla yükleme denir.

18 ELEKTRİKLİ TRAMPET E 1.9 Deneyin Amacı : Statik elektriğin itme ve çekme kuvvetinden yararlanarak, bir elektrik sarkacını bir tokmak gibi kullanıp, periyodik yani ayni şekilde yinelenen bir seri hareket meydana getirmek. Deneyde Kullanacağımız Araç ve Gereçler : S.No Kod No Aracın Adı Miktarı Elektrostatik takımı 1 adet Üçayak (küçük) 2 adet Destek çubuğu ( =10 x 500 mm) 1 adet Bağlama parçası (ikili) 1 adet Hertz ayağı 1 adet Ekran (saplı, 190 x 250) 1 adet 7- Elektrik sarkacı 1 adet Resim 1-9

19 ELEKTRİKLİ TRAMPET E 1.9 Deneyin Yapılışı : 1- Daha önceki deneylerdeki gibi elektrik sarkacını hazırlayın ve hertz ayağına asınız. 2- Elektrostatik takımındaki plastik levhayı çuhaya sürterek elektrikleyiniz. 3- Metal tablayı plastik levha üzerine koyup metal tablaya parmağınızı dokundurup çekiniz. ( Elektroforla yükleme) 4- Bir elinizle metal tablanın yalıtkan sapından tutup, diğer elinizle ekranın bağlı olduğu üçayağa dokununuz. Ekranla yalıtkan saplı levhanın birbirine paralel, elektrik sarkacının bu paralel levhalar arasına gelmesini sağlayınız. 5- Sarkacın metal levha tarafından önce çekilip sonra itildiğini, ekrana çarptığında tekrar metal tabla tarafından çekilip itildiğini ve bu olayın metal tabladaki yük bitene kadar sürdüğünü görünüz. Bu arada elektrik sarkacı bir elektrikli trampet gibi ses çıkaracaktır. 6- Meydana gelen olayları statik elektrik olayları olarak açıklamaya çalışınız.