🎓 11. sınıf fizik 2. dönem 1. yazılı 3. senaryo Test 1 - Ders Notu
Sevgili öğrenciler, bu ders notu 11. sınıf fizik 2. dönem 1. yazılı testinde karşılaşabileceğiniz temel elektrik ve manyetizma konularını sade bir dille özetlemektedir. Başarılar dilerim!
📌 Elektriksel Kuvvet (Coulomb Yasası)
Elektrik yüklü cisimler birbirlerine bir kuvvet uygular. Aynı cins yükler birbirini iterken, farklı cins yükler birbirini çeker. Bu kuvvete elektriksel kuvvet denir.
- İki nokta yük arasındaki elektriksel kuvvetin büyüklüğü, yüklerin çarpımıyla doğru, aralarındaki uzaklığın karesiyle ters orantılıdır.
- Formülü: $F = k \cdot \frac{|q_1 \cdot q_2|}{r^2}$
- $k$: Coulomb sabiti ($9 \cdot 10^9 \text{ N}\cdot\text{m}^2/\text{C}^2$)
- $q_1, q_2$: Yük miktarları (Coulomb, C)
- $r$: Yükler arası uzaklık (metre, m)
⚠️ Dikkat: Elektriksel kuvvet vektörel bir büyüklüktür. Yönü, yüklerin cinsine göre çekme veya itme şeklinde belirlenir. Birden fazla yük varsa, bileşke kuvvet vektörel toplamla bulunur.
📌 Elektriksel Alan
Bir elektrik yükünün çevresinde, başka bir yüke elektriksel kuvvet uyguladığı bölgeye elektriksel alan denir. Elektriksel alan, birim pozitif yüke etki eden kuvvettir.
- Bir nokta yükün oluşturduğu elektriksel alanın büyüklüğü: $E = k \cdot \frac{|q|}{r^2}$
- $E$: Elektriksel alan şiddeti (Newton/Coulomb, N/C veya Volt/metre, V/m)
- $q$: Alanı oluşturan yük (C)
- $r$: Yükten uzaklık (m)
- Elektriksel alan çizgileri pozitif yükten dışarı doğru, negatif yüke doğru içe doğrudur.
💡 İpucu: Elektriksel alan da vektörel bir büyüklüktür. Yönü, alana konulan hayali +1 birim yüke etki eden kuvvetin yönüdür.
📌 Elektriksel Potansiyel Enerji ve Elektriksel Potansiyel
Elektriksel Potansiyel Enerji ($U_E$): Bir sistemdeki yüklü parçacıkların birbirine göre konumlarından dolayı sahip oldukları enerjidir. Yükleri bir araya getirmek için yapılan işe eşittir.
- İki nokta yükün elektriksel potansiyel enerjisi: $U_E = k \cdot \frac{q_1 \cdot q_2}{r}$
- Enerji skaler bir büyüklüktür, yönü yoktur. Yüklerin işaretleri formülde aynen kullanılır.
Elektriksel Potansiyel ($V$): Bir noktanın elektriksel potansiyeli, birim pozitif yükün o noktada sahip olacağı potansiyel enerjidir.
- Bir nokta yükün oluşturduğu elektriksel potansiyel: $V = k \cdot \frac{q}{r}$
- Potansiyel de skaler bir büyüklüktür (Volt, V). Yükün işareti formülde kullanılır.
- Potansiyel farkı ($V_{AB} = V_A - V_B$), birim yükü bir noktadan diğerine taşımak için yapılan işe eşittir: $W_{AB} = q \cdot (V_B - V_A)$.
⚠️ Dikkat: Potansiyel enerjide iki yük varken, potansiyelde alanı oluşturan tek yük ve mesafeye bakılır. İşaretler çok önemlidir!
📌 Düzgün Elektriksel Alanda Yüklü Parçacıkların Hareketi
Düzgün bir elektriksel alana giren yüklü bir parçacığa sabit bir elektriksel kuvvet etki eder. Bu kuvvet, parçacığın hareketini etkiler.
- Elektriksel kuvvetin büyüklüğü: $F = q \cdot E$
- Kuvvetin yönü: Pozitif yüklü parçacıklar elektriksel alan yönünde, negatif yüklü parçacıklar elektriksel alana zıt yönde kuvvet hisseder.
- Bu kuvvet, parçacıkta $F=m \cdot a$ denklemine göre bir ivme oluşturur.
- Parçacık, alan içinde hızlanabilir, yavaşlayabilir veya sapabilir (tıpkı yer çekimi alanındaki atış hareketleri gibi).
💡 İpucu: Eğer parçacık elektrik alanına dik girerse, parabolik bir yörünge izler. Yatayda sabit hız, düşeyde sabit ivmeli hareket yapar.
📌 Sığa ve Sığaçlar (Kondansatörler)
Sığaç (Kondansatör): Elektriksel yük depolamaya yarayan araçlardır. Genellikle iki iletken levhanın arasına yalıtkan bir madde (dielektrik) konularak oluşturulur.
- Sığa ($C$): Bir sığacın yük depolama kapasitesidir. Birimi Farad (F)'dır.
- Formülü: $C = \frac{Q}{V}$ ($Q$: depolanan yük, $V$: levhalar arası potansiyel farkı).
- Paralel levhalı bir sığacın sığası: $C = \epsilon \cdot \frac{A}{d}$
- $\epsilon$: Levhalar arasındaki dielektrik sabiti (yalıtkan malzemenin cinsi)
- $A$: Levhaların yüzey alanı
- $d$: Levhalar arası uzaklık
- Sığaçta depolanan enerji: $U = \frac{1}{2} C V^2 = \frac{1}{2} Q V = \frac{1}{2} \frac{Q^2}{C}$
⚠️ Dikkat: Sığa, sığacın geometrik özelliklerine ve levhalar arasındaki yalıtkan maddeye bağlıdır, uygulanan gerilime veya depolanan yüke bağlı değildir.
📌 Manyetik Kuvvet
Manyetik alan içerisinde hareket eden yüklü parçacıklara veya akım taşıyan iletkenlere manyetik kuvvet etki eder.
- Manyetik alanda hareket eden yüklü parçacığa etki eden kuvvet: $F = q \cdot v \cdot B \cdot \sin\alpha$
- $q$: Parçacığın yükü
- $v$: Parçacığın hızı
- $B$: Manyetik alan şiddeti (Tesla, T)
- $\alpha$: Hız vektörü ile manyetik alan vektörü arasındaki açı
- Manyetik alandaki akım taşıyan tele etki eden kuvvet: $F = I \cdot L \cdot B \cdot \sin\alpha$
- $I$: Telden geçen akım şiddeti
- $L$: Telin manyetik alan içindeki uzunluğu
- Kuvvetin yönü "Sağ El Kuralı" ile bulunur.
💡 İpucu: Sağ el kuralında dört parmak manyetik alan ($B$) yönünü, başparmak akım ($I$) veya pozitif yükün hız ($v$) yönünü gösterirse, avuç içi kuvvet ($F$) yönünü gösterir. Negatif yüklü parçacıklarda kuvvet yönü avuç içine ters yöndedir.
📌 Manyetik Alan
Akım geçen bir iletkenin çevresinde veya bir mıknatısın etrafında oluşan, manyetik kuvvetlerin etkili olduğu bölgedir.
- Düz telin oluşturduğu manyetik alan: $B = k' \cdot \frac{2I}{r}$ (veya $\frac{\mu_0}{2\pi} \frac{I}{r}$)
- $k'$: Manyetik alan sabiti ($10^{-7} \text{ N/A}^2$)
- $I$: Akım şiddeti
- $r$: Telden uzaklık
- Akım halkasının merkezinde oluşan manyetik alan: $B = k' \cdot \frac{2\pi I}{r}$ (veya $\frac{\mu_0}{2} \frac{I}{r}$)
- $r$: Halkanın yarıçapı
- Bobinin (solenoid) içinde oluşan manyetik alan: $B = k' \cdot \frac{4\pi N I}{L}$ (veya $\mu_0 \frac{N I}{L}$)
- $N$: Bobindeki sarım sayısı
- $L$: Bobinin uzunluğu
- Manyetik alanın yönü de "Sağ El Kuralı" ile bulunur.
⚠️ Dikkat: Düz telde başparmak akım yönünü, bükülen parmaklar manyetik alan yönünü; halka ve bobinde bükülen parmaklar akım yönünü, başparmak manyetik alanın yönünü gösterir.
