Yüklü bir elektroskobun topuzuna iletken bir cisim dokundurulduğunda yaprakların tamamen kapandığı gözlemleniyor. Bu durumla ilgili aşağıdaki ifadelerden hangisi yanlıştır?
A) Dokundurulan cisim topraklanmış olabilirMerhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, yüklü bir elektroskobun topuzuna iletken bir cisim dokundurulduğunda yaprakların tamamen kapandığı gözlemleniyor. Bu durumun ne anlama geldiğini ve seçenekleri tek tek inceleyerek hangi ifadenin yanlış olduğunu bulalım.
Bir elektroskobun yaprakları, elektroskop yüklü olduğunda (pozitif veya negatif) aynı işaretli yüklerle yüklenir ve birbirlerini iterek açılırlar. Yaprakların tamamen kapanması, elektroskobun üzerindeki net yükün tamamen ortadan kalktığı, yani elektroskobun nötr hale geldiği anlamına gelir. Elektroskop nötr olduğunda, yapraklarda yük olmadığı için birbirlerini itmezler ve yerçekimi etkisiyle kapanırlar.
Eğer yüklü bir elektroskoba topraklanmış (yani yeryüzüne bağlı) iletken bir cisim dokundurulursa, elektroskop üzerindeki fazla yük (elektronlar veya proton eksikliği) toprağa akacak veya topraktan elektroskopa elektron akışı olacak ve elektroskop nötr hale gelecektir. Örneğin, pozitif yüklü bir elektroskopa topraklanmış cisim dokundurulduğunda, topraktan elektroskopa elektronlar akarak elektroskobu nötrler. Negatif yüklü bir elektroskopa dokundurulduğunda ise elektroskoptaki fazla elektronlar toprağa akarak elektroskobu nötrler. Bu durumda yapraklar tamamen kapanır. Dolayısıyla bu ifade doğru olabilir.
Eğer elektroskop pozitif yüklü ve dokundurulan cisim negatif yüklü ise (veya tam tersi), cisimdeki zıt yük miktarı elektroskobun yükünü tamamen nötrleyecek kadar veya daha fazla ise, yükler birbirini dengeleyerek elektroskobu nötr hale getirebilir. Örneğin, elektroskop $+Q$ yüklü, cisim $-Q$ yüklü ise, temas ettiklerinde yükler birbirini nötrler ve elektroskop nötr olur. Bu durumda yapraklar tamamen kapanır. Dolayısıyla bu ifade de doğru olabilir.
Eğer yüklü bir elektroskopa nötr bir iletken cisim dokundurulursa, elektroskobun yükü cisimle paylaşılır. Bu durumda elektroskobun üzerindeki yük miktarı azalır ve yapraklar kısmen kapanır. Ancak yaprakların tamamen kapanması için elektroskobun tamamen nötr hale gelmesi gerekir. Bu durum, ancak nötr cismin elektroskoptan çok daha büyük olması (neredeyse bir toprak görevi görmesi) veya elektroskobun tüm yükünü alıp götürmesi gibi özel durumlar dışında gerçekleşmez. Ancak, soruda "yaprakların tamamen kapandığı" ifadesi verildiği için, bu durumun mümkün olduğu bir senaryo (örneğin, nötr cismin dolaylı yoldan topraklanmış olması veya çok büyük olması) kabul edilebilir. Bu nedenle, bu ifadenin de belirli koşullar altında doğru olabileceği kabul edilir.
Eğer elektroskop ve dokundurulan cisim aynı tür yükle yüklü ise (örneğin ikisi de pozitif veya ikisi de negatif), temas ettiklerinde yükler aralarında paylaşılır. Yükler, potansiyeller eşitlenene kadar akış yapar. Bu durumda elektroskobun üzerindeki yük miktarı azalabilir (eğer cismin yükü daha azsa veya cisim daha küçükse), ancak elektroskop hala aynı türden bir net yüke sahip olacaktır. Elektroskop asla tamamen nötr hale gelemez. Dolayısıyla yapraklar kısmen kapanabilir ama tamamen kapanamaz. Yaprakların tamamen kapanması için elektroskobun nötr olması gerektiğinden, aynı yüklü iki iletkenin teması bu durumu sağlayamaz. Bu ifade kesinlikle yanlıştır.
Yukarıdaki analizlere göre, elektroskobun yapraklarının tamamen kapanması durumunda, elektroskop ve cismin aynı yükle yüklü olması mümkün değildir.
Cevap D seçeneğidir.
