AYT Fizik: Elektriksel Potansiyel - Kapsamlı Konu Anlatımı ve Soru Çözümleri

Question

Elektriksel potansiyel konusunu tam olarak anlamakta zorlanıyorum. Daha basit bir anlatımla ve soru çözümleriyle destekleyebilir misiniz?

Answer 1

💡 Elektriksel Potansiyel Nedir?

Elektriksel potansiyel, bir elektrik alanında bir yükü hareket ettirmek için gereken işin ölçüsüdür. Başka bir deyişle, bir yükün belirli bir noktada sahip olduğu potansiyel enerjiyi ifade eder.

• ⚡ Elektriksel Potansiyel (V): Birim pozitif yük başına düşen potansiyel enerjidir. Skaler bir büyüklüktür, yani yönü yoktur.
• 📏 Birim: Volt (V). 1 Volt, 1 Coulomb'luk yükü bir noktadan diğerine taşımak için 1 Joule'lük iş yapılması gerektiği anlamına gelir.

🧲 Noktasal Yükün Elektriksel Potansiyeli

Noktasal bir yükün etrafındaki elektriksel potansiyel, yükün büyüklüğüne ve uzaklığa bağlıdır.

Formül:

$V = k \frac{q}{r}$

Burada:

• 🍎 V: Elektriksel potansiyel (Volt)
• 🍎 k: Coulomb sabiti ($k \approx 8.99 \times 10^9 Nm^2/C^2$)
• 🍎 q: Yük miktarı (Coulomb)
• 🍎 r: Yükten uzaklık (metre)

🔋 Elektriksel Potansiyel Farkı

İki nokta arasındaki elektriksel potansiyel farkı, bir yükü bir noktadan diğerine taşımak için gereken işin ölçüsüdür.

Formül:

$\Delta V = V_B - V_A$

Burada:

• 🍎 $\Delta V$: Potansiyel farkı (Volt)
• 🍎 $V_B$: B noktasındaki potansiyel
• 🍎 $V_A$: A noktasındaki potansiyel

⚡ Elektriksel Potansiyel Enerjisi

Bir yükün bir elektrik alanındaki potansiyel enerjisidir. İki yükün birbirine göre potansiyel enerjisini hesaplamak için aşağıdaki formül kullanılır:

$U = k \frac{q_1 q_2}{r}$

Burada:

• 🍎 U: Elektriksel potansiyel enerjisi (Joule)
• 🍎 k: Coulomb sabiti ($k \approx 8.99 \times 10^9 Nm^2/C^2$)
• 🍎 $q_1$ ve $q_2$: Yüklerin miktarları (Coulomb)
• 🍎 r: Yükler arasındaki mesafe (metre)

❓ Soru Çözümleri

📌 Soru 1:

+4q ve -q yüklü iki noktasal parçacık arasındaki uzaklık d kadardır. Elektriksel potansiyelin sıfır olduğu noktaların +4q yüküne olan uzaklığı nedir?

Çözüm:

Potansiyelin sıfır olduğu nokta için:

$k \frac{4q}{x} + k \frac{-q}{d-x} = 0$

$\frac{4}{x} = \frac{1}{d-x}$

$4d - 4x = x$

$5x = 4d$

$x = \frac{4d}{5}$

📌 Soru 2:

Yarıçapı 3 cm olan metal bir küreye $2 \times 10^{-9} C$ luk bir yük veriliyor. Kürenin yüzeyindeki potansiyel kaç volttur?

Çözüm:

$V = k \frac{q}{r}$

$V = (9 \times 10^9) \frac{2 \times 10^{-9}}{0.03}$

$V = 600 V$