Doç.Dr. hmet CNSIZ Fizik Örnek Sorular ) Kirchoff kurallarında saklı iki korunum kanunu nedir? ) 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) 0W lık bir ısıtıcı bobin 0.5mm çaplı nikrom (nikel-krom alaşımı) telden 0V da çalışacak şekilde tasarlanmıştır. (a) Nikromun özdirencini 0 o C deki değerini kullanarak kullanılacak telin uzunluğunu bulunuz. (b) bobin 0 o C ye kadar ısıtıldığında çekeceği güç ne kadardır? (ρ nikrom =.5x -6 Ωm, α nikrom =0.4x -3 / o C) 6) Tam skala sapması için.5m akım gereken ve 75Ω luk iç dirence sahip olan bir galvanometre tam sapmada mper akım ölçebilmesi için galvanometreye bağlanması gereken şönt direncinin (paralel) değeri ne olmalıdır? 7) R direncine sahip kapalı bir devredeki akım 4 dir. R =3Ω olan başka bir direnç R ye seri bağlandığında akım.6 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 0.5c hızına ulaştırmak için gerekli potansiyel farkı bulunuz. (c: ışık hızı) ) Elektrik çarpmasının ciddiyetini belirleyecek olan şey vücuttan geçen akım olmasına karşın neden elektrik ile ilgili uyarılarda Dikkat Yüksek Gerilim ifadesi kullanılır? ) Paralel plakalı kondansatörün maksimum çalışma gerilimini yükseltmek için ne yapılması gerekir? ) Düzgün yük dağılımına sahip bir küre etrafındaki eş potansiyel yüzeyi nasıl bir geometrik şekle sahiptir? 3) Düşük sıcaklık ölçümünde kullanılmak üzere kalibre edilen platinin 0 o C deki direnci 0Ω dur ve 77K (-96 o C) deki sıvı azot içine daldırılmıştır. Platin telin direncinin sıcaklıkla değişimi doğrusal ise 96 o C de platin telin beklenen direnci ne kadardır. (α platin =3.9x -3 / o C) 4) Bir batarya 5V emk ya sahiptir. R yük direnci üzerinden W güç sağladığında bataryanın çıkış gerilimi.8v olduğuna göre bataryanın iç direnci ve R direncinin değeri nedir? 5) Paralel plakalı bir kondansatörün sığası μf dır. Kondansatörün plakaları arasında 36 Voltluk potansiyel farkını meydana getirecek yük miktarı ne kadardır? 6) Bir elektron, x 5 m/s hız ile 00 N/C luk düzgün bir elektrik alanına girmektedir. lan elektronun hızına paralel olup bu elektronu yavaşlattığına göre elektron duruncaya kadar aldığı yolun uzunluğunu hesaplayınız. 7)Yüzeyi düzgün olmayan bir iletkenin yüzeyine yakın bölgede en yüksek elektrik alanı 8x 4 N/C ve en düşük elektrik alanı.4x 3 N/C olarak ölçüldüğüne göre, bu bölgelerdeki yük yoğunluklarını hesaplayınız. 8) Üç yük şekildeki gibi x ekseni üzerinde bulunmaktadır. q =+μc, q =-μc ve q 3 =+5μC olarak verildiğine göre x ekseni üzerinde x=5 m deki bileşke elektrik alnını bulunuz. m m 4m q q q 3 x 9) 5cm yarıçaplı bir kürenin merkezinde 5 μc noktasal yük bulunmaktadır. Yarım küreden geçen akının büyüklüğünü hesaplayınız. 0) 5 V luk potansiyel farkında hızlandırılan bir iyonun potansiyel enerjisindeki artış 7.37x -7 Joule oluyor. İyonun yükünü hesaplayınız. ) Şekilde verilen her bir kondansatörün sığası 6μF olarak verildiğine göre B noktaları arasındaki eşdeğer sığayı bulunuz. B ) İdeal bir voltmetrenin iç direnci ne olmalıdır, neden? 3) Dirençler paralel bağlı iken, her bir direnç için potansiyel farkı, akım ve güç niceliklerinden hangisi aynı olur. 4) Bakır ve silisyumun direncinin sıcaklığa bağlılığı tamamen zıt oluşunun sebebi nedir. 5) Dielektrik malzemelerin bir kondansatörün sığasının artırılmasında nasıl etkin olmaktadır. Dipol kavramı ile olayı açıklayınız. 6) Bir kondansatörün fiziksel boyutu değişmeden bir dielektrik malzeme kondansatörün maksimum çalışma gerilimini neden artırır?
7) İki yük şekildeki gibi y ekseni üzerinde bulunmaktadır. q =+μc, q =-μc ve orijine eşit mesafede m aralıkla bulunmaktadırlar. x ekseni üzerinde x=5 m deki bileşke elektrik alnını bulunuz. q x q 8) +μc yük kenar uzunluğu cm olan bir küpün içindedir. Küpün yüzeylerinden geçen net akının miktarını bulunuz. 9) İki nokta arasında 65 V luk potansiyel fark vardır. 4 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. 3) İdeal bir ampermetrenin iç direnci ne olmalıdır, neden? 3) Süperiletken aygıtların çalışmasını pahalı kılan iki gerekçe söyleyin. 33) skıdaki 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 5cm ve aralarındaki o olduğunda, kürelerde özdeş yük bulunduğunu varsayarak, yüklerin miktarlarını bulunuz. 39) 9x 5 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. 4) Yük iletimi neden elektronlar tarafından taşınır 4) ynı 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 q 3 yükü üzerinde oluşacağı bileşke kuvveti bulunuz. (a=0.m) -μc a a +5μC, q 3 +5μC 46) Kenar uzunluğu 45 cm olan bakır levha yüzeyine dik yönelmiş 8x 4 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 μc -4μC 5) Sonsuz çizgisel yük dağılımı ve noktasal yükün eş potansiyel yüzeyleri hangi geometride olur?, çizerek gösteriniz. 5) 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 a P x 55) Bir elektron, x 6 m/s hız ile 500 N/C luk düzgün bir elektrik alanına giriyor. lan 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(lan çizgileri piramidin tabanına dik yönelmiştir). Piramidin eğik dört yüzünden geçen toplam elektrik akısını hesaplayınız. 6) Yalıtılmış iletkende yük fazlalığı varsa bu yükün neden yüzeyde bulunmak zorunda olduğunu açıklayınız. 6) 5cm x5 cm boyutlarında bir dikdörtgenin köşelerine q = + nc yük yerleştiriliyor. Bu yük düzenlemesinde depo edilen elektriksel potansiyel enerjiyi hesaplayınız.. Köşeden bir yükü sonsuza götürmek için ne kadarlık enerji harcanır? 63) cm yarıçaplı yalıtkan bir küre, hacmi boyunca düzgün bir yük yoğunluğuna sahiptir. Küre merkezinden 5 cm uzaklıkta elektrik alan büyüklüğü 9.x 4 N/C ise, küre merkezinden 7 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 C eş =C +C +C 3 +... olduğunu gösteriniz. 70) Bir kondansatörde depo edilen enerjinin U=(/)CV olduğunu gösteriniz. 7) Paralel plakalı bir kondansatörün plakalarının boyutu cmxcm dir. Plakalar birbirinden x -6 m kalınlığında stronyum titanete ile ayrılmıştır. Dolgu malzemesi için k=33 ve E max =8x 6 V/m ise kondansatörün sığası ve maksimum dayanma gerilimini hesaplayınız. 7) Seri bağlı kondansatör grubunun eşdeğer sığasının /C eş =/C +/C +/C 3 +... olduğunu gösteriniz. 73) mikro-farad lık kondansatörde biriken enerji 40x -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 +μc +μc 3m m x 75) Şekildeki noktasal yük dağılımın bulunduğu ortamda, sonsuzdaki -5 x -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 C kondansatörü 6.5 Voltluk bir batarya ile dolduruluyor. Bu elektrik devresinden batarya çıkartılıp yerine sığası 9 mikrofarad olan bir C 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.5mm olan lüminyum tel ile çapı.8mm olan Bakır tel birbirine kaynak ediliyor. Bileşke telden geçen akım.3mper ise a) her iki teldeki J akım yoğunluğunu bulunuz. b) Bakır teldeki sürüklenme hızını bulunuz. J = nev s 3 n / N = ρcu / M N 6 Mol = - 3 Bakırın yoğunluğu: ρ 9 kg/m Cu = 3 3, M ( Cu) = 64 kg/mol 78) şağıdaki devrede eşdeğer sığayı bulunuz. C kondansatörü üzerindeki yükü bulunuz. C = µf(mikro farad), C = 5µF, C 3 = 6µF ve V = Volt. v s C C3 C V 79) +q, -q ve 3q yükleri şekildeki gibi yerleştirilmiştir. ) +q yükü üzerine etkiyen bileşke kuvveti bulunuz. B) Bileşke kuvvetin +x ekseni ile yaptığı açıyı bulunuz. 80) Yandaki yük sisteminde +6q 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.
8) mikrofarad lık bir kondansatör 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). 8) 0.5 gram/cm kütleli bir tel doğuya doğru yatay olarak mper akım taşımaktadır. Bu teli dik olarak yukarıya doğru kaldırmak için gereken minimum manyetik alanın büyüklüğü ve yönü nedir? (Bu soru Elektronik bölümü için). 5 83) kım yoğunluğu J = 5. / m olan Bakır iletken teldeki sürüklenme hızını ve Bakır iletkendeki Cu 3 elektrik alan şiddetini bulunuz. J = nev s, n / N = ρcu / M, N, Bakırın = 6 Mol 3 3 3 yoğunluğu: ρ 9 kg / m,, Bakırın öz direnci:. Cu = M ( Cu) = 64 kg / mol ρ =.69 Ω m 84) Sonsuz uzunluktaki iki iletken tel ikiz kenar üçgenin iki köşesinden geçecek şekilde yerleştirilmiştir. Tellerin birinden I =5 mper ve diğerinden I = 30 mper 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. v s 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) 5 mm genişliğinde ve mm kalınlığında dikdörtgensel bir bakır şerit 5mperlik akım taşımaktadır. İletken şerit. Tesla büyüklüğündeki manyetik alanda ise Hall voltajının meydana geleceği yüzeyleri ve söz konusu voltajın büyüklüğünü bulunuz. 89) Kütlesi m= -6 kg, yükü q= -5 C olan bir cisim büyüklüğü E=0 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. 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 7 yönü birbirine dik). a) Protonun kütlesi.67 kg ise protonun hissedeceği ivmeyi bulunuz. b) Proton manyetik alana girdikten sonra yörüngesinin yarıçapı ne olur. 9) 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. 9) Bir maddenin direnci o maddenin öz direncinin uzunluğuyla çarpımının kesit alanına bölünmesiyle elde edilir. Buna göre şekilde gösterilen öz direnci 9.7 Ω m olan Dikdörtgenler prizması şeklindeki bir demir blok.. 5 cm boyutlarındadır. Bu iletkenin iki dikdörtgen ucu arasındaki direnci bulunuz. 93) Çapı d =.63mm olan ve L =.35 m uzunluğundaki bir tel 0.67 mper 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 ( Ω m ) Gümüş.6 Bakır.69 leminyum.75 Tungsten 5.5 Demir 9.68 Platınum.6 Manganin 48. 94) Şekildeki devrede C = mikrofarad, C =5 mikrofarad ve C 3 =4 mikrofarad ise devrenin eşdeğer sığasını bulunuz. Devrenin a ve b noktaları arasında potansiyel farkı Volt ise C 3 kondansatöründeki yükü bulunuz.
95) Çapı 3 mm olan lüminyum tel ile çapı mm olan Bakır tel birbirine kaynak ediliyor. Bileşke telden geçen akım 9.5 ise a) her iki teldeki akım yoğunluğunu bulunuz. b) Bakır teldeki sürüklenme hızını bulunuz. e =.6 C, 3 J = nev s, n/ N /, mol = ρ M N 6 = - 3, ρ 9 kg/m Cu = 3 3 ve M kg/mol. ( Cu) = 64 96) Yarıçapı mm olan Bakır tel ile yarıçapı.5 mm olan lüminyum tel birbirine kaynak ediliyor. Bileşke telden geçen akım. ise a) her iki teldeki akım yoğunluğunu bulunuz. b) lüminyum teldeki sürüklenme hızını bulunuz. 9 3 e =.6 C, J = nevs, n/ N /, mol = ρ M N = 6-3, ρ.7 kg/m l = 3 3 ve M kg/mol ( l) = 7 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 50 N/C luk yukarı doğru bir elektrik lana 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. 0) (a) g kütleli nötr gümüşten yapılmış toplu iğnedeki elektronların sayısını hesaplayınız. Bir gümüş atomunda 47 elektron bulunmaktadır. Gümüşün atom ağırlığı (kütle numarası) 7.87 dir. (b) İğneye, net yük mc oluncaya kadar elektronlar katılmaktadır. İğnede başlangıçta bulunan her 9 elektrona karşılık kaç elektron eklenmiştir? ).3 μc luk bir yük x ekseninde x = -0.5 m, 3.μC luk bir yük aynı eksende x =.5 m de,.5 μc luk bir yük de orijinde bulunmaktadır. Bütün yükler pozitif olduğuna göre.5 μc luk yüke etkiyen net kuvveti bulunuz. ) Özdeş iki metal küre birbirini 0.0853 N luk bir kuvvetle çekmektedir. Küreler arasındaki uzaklık.9 m dir. Küreler birbirine elektriksel olarak değdirilerek, net yük aralarında eşit olarak paylaştırılıyor. Birbirlerinden tekrar.9 m ayrıldıklarında birbirini 0.096 N luk bir kuvvetle itmektedirler. Başlangıçtaki her bir küredeki yükü bulunuz. 3) (a) Bir elektron ve (b) bir protonun ağırlığını dengeleyecek elektrik alanın büyüklük ve doğrultusunu bulunuz. 4) -4 μc luk bir yük orijinde -5μC luk bir yük de y ekseninde y =.0 m de bulunmaktadır. y ekseninde hangi noktada elektrik alan sıfırdır? 5) Düzgün yüklü cm yarıçaplı bir halkanın toplam yükü 75μC dur. Halka ekseninde, halka merkezinden cm, 5 cm, 30 cm ve 0 cm uzakta elektrik alanı hesaplayınız. 6) Bir elektron ile bir proton 50 N/C luk bie elektrik alanına durgun olarak konuluyor. Her birinin 48 nano saniye sonra hızını hesaplayınız. 5 3 7) Bir elektron 8.6 i m/s hızla E= 4. 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 8) Bir elektron E = 390j N/C luk bir elektrik alan bölgesine yatay üzerinde 30 derecelik bir açıyla E = 8. 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. 9) Kütleleri gram olan iki küçük küre cm uzunluklu ince iplerle şekildeki gibi asılıyorlar. Düzgün bir elektrik alan +x doğrultusunda uygulanmaktadır. Kürelerin yükleri sırasıyla q = 5 C ve q = 5 C ise küreleri θ = derecelik açıda dengede tutabilecek elektrik alan şiddetini bulunuz.
θ θ E Q Q Q3 Q Q Q Q ) Büyüklükleri, ve yükleri birim Q yükü cinsinden = = = 3 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 Q ile Q arasındaki uzaklık ve Q ile Q 3 arasındaki uzaklık d ise, Q ile Q 3 arasındaki uzaklık tabiî ki d olacaktır :-). Birinci durumda depolanan enerji U ise ikinci durumda depolanan enerjiyi U cinsinden bulunuz. ) m kütleli iki küçük küre L uzunluklu iplerle aynı noktaya asılıyor. Kürelerden birinin yükü Q, diğerinin Q dur. İplerin düşeyle yaptığı θ ve θ açılarının küçük olduğunu varsayalım. (a) θ ve θ birbirine nasıl bağlıdırlar? Küreler arasındaki r uzaklığının 4kQ L r = mg /3 Olduğunu gösteriniz. ) Noktasal bir yük ile dipol ü meydana getirdikleri elektrik alan açısından karşılaştırınız. 3) 5cm yarıçaplı bir kürenin merkezinde 5 μc noktasal yük bulunmaktadır. Yarım küreden geçene akının büyüklüğünü hesaplayınız. 4) Şekildeki yükleri birleştiren doğru üzerinde, yükler arasında orta noktadaki toplam elektrik alanını ve yönünü bulunuz. 3m -5.8μC +5.0μC 5) Bir cismi indükleme ve iletimle yükleme işlemleri arasındaki fark nedir. 6) Yük iletimi neden elektronlar tarafından taşınır 7) Van der Graff üretecininin üretebileceği maksimum gerilimi sınırlayan faktör(ler) nedir. 8) Bir elektron 00 N/C luk bir düzgün elektrik alanına durgun halde bırakılıyor. 30ns sonra elektronun hızı ne olur. 9) Serbest elektronla serbest protonun aynı elektrik alanına konduğunu düşününüz, parçacıklara etkiyen kuvvet ve ivmelerini karşılaştırınız. ) Elektrik alanını kütle çekim alanından nasıl ayırt edersiniz. ) Belirli bir bölgede potansiyel sabit ise, bu bölgedeki elektrik alanı nedir? ) İki yalıtkan sonsuz levha şekildeki gibi birbirine yakın yerleştirilmiştir. Levhalardan soldaki artı yüzey yük yoğunluğuna ( σ = +0.77 nanocoulomb/m ) ve sağdaki de eksi yüzey yük yoğunluğuna sahiptir ( σ = - 0.77 nanocoulomb/m ). Kütlesi m = miligram ve yükü q = 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? (ε 0 = 8.85x - ) +σ σ q m 3) Yarıçapı mm ve uzunluğu 00 m olan gümüş bir tel bir akümülatöre bağlanıyor. Telde 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.
3) 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 mper 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 4) Yarıçapı r =.5 mm uzunluğu L = 9. m olan bir tel mper akım taşımaktadır. Bu telde P = 0.5 W güç harcanmakta ise aşağıdaki tablodan yararlanarak telin yapıldığı maddeyi tahmin ediniz. 55 5 5) Hafıza depolama kondansatörünün (RM-Random ccess Memory) sığası 55 femtofaraddır ( ). 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. 6) 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 q durum için kondansatördeki elektriksel yükün değişimi q= εc( e ) ile, depolanan enerji ise U = ile C verilmektedir. 7) Eş potansiyelli yüzeyler elektrik alana her yerde diktir. Noktasal bir +q yükü x=-r de, başka bir -q noktasal yükü orijinde bulunuyor. Sıfır potansiyeldeki eş-potansiyel yüzeyin, yarıçapı r=r/3 ile verilen ve merkezi (-4R/3, 0, 0) da bulunan bir küre olduğunu gösterilebilir. Eğer R = 4 cm
8) şağıdaki devrede C = μf, C = 5.3μF ve C3 = 4.5μF kondansatörleri yerleştirilmiştir. a) Eşdeğer sığayı bulunuz. b) a ve b noktaları arasına.5 Volt uygulanırsa farkını ve C kondansatörü üzerindeki yükü bulunuz. C 3 kondansatörünün uçları arasındaki potansiyel C C3 C a V b 9) şağıdaki devrede C= 3μF, R = Ω, R = 4Ω R 3 = 5Ω, R 4 = 3Ω ve R 5 = Ω Bu devre E = Volt, ve E = 8 Voltluk bir doğru akım kaynağı ile besleniyorsa a) C kondansatörü üzerinde biriken yükü bulunuz ve b) R direnci yerine kaç Ohm luk direnç koymalıyız ki C kondansatörü üzerindeki yük sıfır olsun. R R E C R 3 R 4 R 5 E R = 3Ω R = 9Ω R 3 = 9Ω ε = 8 ε = 4 ε 3 = 6 ε C= 5μF C= 5μF 30) şağıdaki devrede,,, V, V ve V dır. Bu devrede EMK sı kaldırılıp yerine lık kondansatör ile değiştiriliyor. I ve I3 değerlerini bulunuz. b) kondansatörü üzerindeki yükü bulunuz. ε I C R ε I R ε 3 R 3 I 3 3) Belirli bir bölgede manyetik alan B= 4i+ 5j dir. Bir elektron bu alanda v= i+ 4j k ile verilen hızla hareket ettiğine göre manyetik alanın elektrona uyguladığı kuvveti birim vektör gösterimiyle yazınız. Burada i, j, ve k birim vektörleri göstermektedir. μ0i 3) Sonsuz uzunlukta bir I akımı taşıyan telden R kadar uzakta manyetik alan B =. Yay şeklindeki bir iletken πr μ0i telin merkezinde oluşturduğu manyetik alan ise B = θ formülü ile verilir. Burada θ açısı radyan cinsindendir. 4πR Şimdi şekilde görülen akım ilmeğini göz önüne alalım. Telden gecen akım I = 5, a = 4 cm, b = 7 cm ve θ = 35 derece ise P noktasındaki B manyetik alanının büyüklüğünü ve yönünü bulunuz. I b θ a P
33) İletkenlerde Hall etkisini açıklayınız. Bir iletkende sürüklenme hızı v = 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. 34) Devredeki EMK değerleri E = Volt, E = 6Volt ve direnç değerleri R = 3 Ohm ve R = 4 Ohm ise a) I, I ve I 3 akımlarını bulunuz. b) a ve b noktaları arasındaki potansiyel farkını (V ab ) bulunuz. s 35) Çapı d =.63mm olan ve L =.35 m uzunluğundaki bir tel 0.67 mper 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 Ω m ( ) Gümüş.6 Bakır.69 leminyum.75 Tungsten 5.5 Demir 9.68 Platınum.6 Manganin 48. 36) Büyüklükleri mikro Colomb olan iki noktasal yüklü cisim x ekseni üzerinde bulunmakta olup yüklerden birisi x= m de diğeri de x= -0.5 m de bulunmaktadır. Y ekseni üzerinde y= 0.5 m de elektrik alanı bulunuz. 37) Uzayın belirli bir bölgesinde elektriksel potansiyel V = 3xyz + 5z + 3 Volt olarak verilmektedir. Uzayda (,, ) noktasında elektrik alan vektörünü ve büyüklüğünü bulunuz. 38) Şekildeki devrede E = Volt, E = Volt, R = Ohm, R =4 Ohm, R 3 =4 Ohm ve R 4 = Ohm dur. Şekildeki devrede R ve R 4 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. 39) Yarıçapı r =0.85 mm uzunluğu L =.35 m olan bir tel 0.67 mper akım taşımaktadır. Bu telde P = 48.5 mw güç harcanmakta ise aşağıdaki tablodan yararlanarak telin yapıldığı maddeyi tahmin ediniz.
6 40) Şekilde görüldüğü gibi yönü aşağı doğru büyüklüğü E = 4 N/C olan bir elektrik alanın içine doğru kütlesi m = miligram ve yükü Q = C olan bir cisim v = 60 m/s yatay hızıyla girmektedir (cisim elektrik alana girerken alan ile doksan derecelik açı yapmaktadır). Cisim elektrik alana girdikten sonra yatay eksende x = 0 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 yt ayt ) x y X=0cm m Δy Q x E 7 7 4) Yükleri sırasıyla q = C ve q = 0.5 C olan iki metal küre birbirinden belli bir mesafede olup arasındaki itme kuvveti F = 8 milinevton dur. Bu küreler bir birine değdirilip tekrar aynı yerlerine konuluyorlar. Bu durumda aralarında meydana gelen kuvvet ne olur? 4) Yükleri sırasıyla q ve q olan iki metal küre arasındaki itme kuvveti F = 8 milin olup aralarındaki mesafe x =.5 cm dir. Bu küreler bir birine değdirilip tekrar aynı mesafeye konuluyor. Bu durumda aralarında meydana gelen kuvvet F = 7 milinevton ise yüklerin büyüklüklerini bulunuz. 43) Dolu bir C kapasitörü bir R direnci üzerinden boşalmaktadır. Kapasitördeki yük başlangıçtaki değerinin yarısına t/ RC düştüğü zamanı zaman sabiti cinsinden bulunuz. q= εc( e ) 44) 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 7 4.8 Nm/C ise, kutudaki en küçük yük ne kadardır. Cevap kutunun büyüklüğüne bağlımıdır? 45) 70 mikrocoulomb luk bir yük 80 cm kenar uzunluklu bir küpün merkezindedir. ) 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? 46) 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? 47) 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? 48) 5 cm yarıçaplı dolu bir bakır kürede toplam 40 nc luk yük bulunmaktadır. Küre merkezinden cm, 7 cm ve 75 cm uzaklıklardaki elektrik alanı bulunuz. Kürenin içi boş olması durumunda cevaplarınızı tekrarlayınız. 49) 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). 50) Sükunetten harekete başlayacak bir elektronu ışık hızının %40 ına kadar hızlandırmak için ne kadarlık bir 8 potansiyel farkına ihtiyaç vardır? (ışık hızı = 3 m/s). 5) +q yükü orijindedir. -q yükü de x ekseni üzerinde x= metrededir. ) x in hangi sonlu değerleri için elektrik alan sıfır olur? B) x in hangi sonlu değeri için elektriksel potansiyel sıfırdır?
5) V ab = 5 Volt ise, devrede toplam ne kadarlık enerji depolanır? C C C 4 C3 V ab 53) Bir direnç, düzgün kesit alanı 5 mm olan bir karbon çubuktan yapılmıştır. Çubuğun uçlarına 5 voltluk bir potansiyel farkı uygulandığında çubuktan 4 3 lik bir akım geçmektedir. a) çubuğun direncini, b) çubuğun uzunluğunu bulunuz. Karbonun öz direnci 3.5 5 Ohm.metredir. 54) Bir iletkende akım iki katına çıkarılırsa a) yük taşıyıcı yoğunluğu, b) akım yoğunluğu ve c) elektron sürüklenme hızı ne olur? 55) Bir elektrik dağıtım firması evlere voltluk bir ana şebekeden iki bakır telle elektrik sunmaktadır. Bu tellerin her biri 50 m boyunda ve 300 m başına 0.8 ohm luk bir dirence sahiptir. ) mperlik akım için evdeki voltajı bulunuz. B) Bu akım için kullanıcının satın aldığı gücü bulunuz ve c) bakır tellerde harcanan gücü bulunuz. 56) R= 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 saniye sonra R direncindeki akımı bulunuz. (Bu soru Elektronik bölümü için). 57) Bir RC devresindeki kondansatör 0.9 saniye içinde maksimum değerinin %60 ına kadar yüklenebiliyor. Devrenin zaman sabitini bulunuz. (Bu soru Elektronik bölümü için). 58) İki tane bilinmeyen direnç seri bağlandığında 5mperlik toplam bir akım ile 5Wattlık bir güç harcamaktadır. Dirençler paralel bağlandığında, aynı toplam akım için 50 Watt lık bir güç harcanmaktadır. Dirençlerin değerini bulunuz. 59) 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) [i,i,i3]=solve( i-i-i3=0, -5*i-(5+3)*i=0, -i*(5+3)+8-i3*(+4)=0 ) mv qv Pt qir Jq K q q F = ma = = qe = = = = qjρ = = = k L L L L σ L L k = = 9 4πε 0 9