Düzgün bir elektrik alanda bulunan +3 C'luk yüke 15 N'luk kuvvet etki etmektedir. Aynı noktaya -6 C'luk yük konulursa elektrik alan şiddeti kaç N/C olur?
A) 2,5Bu soruyu adım adım çözerek elektrik alan kavramını daha iyi anlayalım.
Bir noktadaki elektrik alan şiddeti ($E$), o noktaya konulan birim yüke etki eden kuvvettir. Yani, elektrik alan şiddeti, birim yük başına düşen kuvveti ifade eder. Matematiksel olarak şu şekilde gösterilir:
$E = \frac{F}{q}$
Burada:
$E$: Elektrik alan şiddeti (birimi Newton/Coulomb, N/C)
$F$: Yüke etki eden elektriksel kuvvet (birimi Newton, N)
$q$: Elektrik alanda bulunan yük miktarı (birimi Coulomb, C)
Unutmayın, elektrik alan şiddeti, o noktanın bir özelliğidir ve o noktaya konulan yükün büyüklüğüne veya işaretine bağlı değildir. Sadece o noktada birim yüke ne kadar kuvvet etki edeceğini gösterir.
Soruda bize verilen ilk durum şöyledir:
Yük ($q$) = $+3$ C
Bu yüke etki eden kuvvet ($F$) = $15$ N
Bu değerleri elektrik alan şiddeti formülünde yerine koyarak, söz konusu noktadaki elektrik alan şiddetini bulabiliriz:
$E = \frac{F}{q} = \frac{15 \text{ N}}{3 \text{ C}}$
$E = 5 \text{ N/C}$
Sorunun ikinci kısmında, aynı noktaya $-6$ C'luk bir yük konulursa elektrik alan şiddetinin kaç N/C olacağı soruluyor. Ancak, yukarıda da belirttiğimiz gibi, elektrik alan şiddeti o noktanın bir özelliğidir ve o noktaya konulan yükün büyüklüğüne veya işaretine bağlı değildir. Biz zaten bu noktanın elektrik alan şiddetini $5$ N/C olarak hesapladık.
Yani, o noktaya hangi yükü koyarsak koyalım (ister $+3$ C, ister $-6$ C, ister başka bir değer), noktanın elektrik alan şiddeti değişmez. Elektrik alan şiddeti, kaynağın (bu soruda belirtilmeyen ama alanı oluşturan yüklerin) ve noktanın konumuna bağlıdır, test yüküne bağlı değildir.
Eğer soru, $-6$ C'luk yüke etki edecek kuvveti sorsaydı, o zaman $F = E \cdot q = 5 \text{ N/C} \cdot (-6 \text{ C}) = -30 \text{ N}$ olurdu. Ancak soru bize elektrik alan şiddetini soruyor.
Bu nedenle, aynı noktaya $-6$ C'luk yük konulsa bile, elektrik alan şiddeti değişmez ve $5$ N/C olarak kalır.
Cevap B seçeneğidir.
