Özdeş iki metal küreden biri pozitif yüklü, diğeri nötrdür. Bu küreler birbirine dokundurulup ayrıldığında her birinin son yükü için ne söylenebilir?
A) Her ikisi de nötr olur
B) Her ikisi de pozitif yüklü olur
C) Birisi pozitif, diğeri negatif yüklü olur
D) Her ikisi de negatif yüklü olur
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, elektrik yüklerinin iletken cisimler arasındaki davranışını ve yük korunumu ilkesini anlamamız gerekiyor. Adım adım inceleyelim:
- 1. Başlangıç Durumu:
- Elimizde özdeş (yani aynı boyut ve malzemeye sahip) iki metal küre var.
- Birinci küre pozitif yüklü. Bu, kürede elektron eksikliği olduğu anlamına gelir. Pozitif yükler (protonlar) atom çekirdeğinde sabit olduğu için hareket etmezler; hareket edenler elektronlardır.
- İkinci küre nötrdür. Bu, küredeki toplam proton sayısının toplam elektron sayısına eşit olduğu, yani net yükünün sıfır ($0$) olduğu anlamına gelir.
- 2. Küreler Birbirine Dokunduğunda Ne Olur?
- Metal küreler iletken maddelerdir. İletkenlerde elektronlar serbestçe hareket edebilir.
- Pozitif yüklü küre, elektron eksikliği nedeniyle nötr küreden elektron çekme eğilimindedir.
- Nötr küredeki serbest elektronlar, pozitif yüklü küreye doğru hareket etmeye başlar.
- Bu elektron geçişi, her iki kürenin de elektriksel potansiyelleri eşitlenene kadar devam eder.
- 3. Yük Korunumu İlkesi:
- Fizikte önemli bir ilke olan yük korunumu yasasına göre, kapalı bir sistemdeki toplam elektrik yükü asla değişmez. Sadece yükler bir yerden başka bir yere aktarılır.
- Başlangıçtaki toplam yükümüz, pozitif yüklü kürenin yükü (diyelim ki $+Q$) ile nötr kürenin yükünün ($0$) toplamıdır: $Q_{toplam} = +Q + 0 = +Q$.
- Dokunma ve ayrılma işleminden sonra da sistemin toplam yükü yine $+Q$ olacaktır.
- 4. Yüklerin Dağılımı:
- Küreler özdeş olduğu için, birbirine dokunduktan ve ayrıldıktan sonra toplam yükü kendi aralarında eşit olarak paylaşırlar.
- Toplam yükümüz $+Q$ olduğuna göre, her bir kürenin son yükü $Q_{son} = \frac{+Q}{2}$ olacaktır.
- 5. Sonuç:
- Her iki küre de pozitif bir yükün yarısını alacağı için, ayrıldıktan sonra her ikisi de pozitif yüklü olacaktır.
- Nötr küre, elektron kaybederek pozitif yük kazanmış olur.
- Pozitif yüklü küre ise nötr küreden elektron alarak pozitif yükünün bir kısmını kaybetmiş (yani yük miktarı azalmış) ancak hala pozitif kalmıştır.
Bu açıklamalara göre, doğru seçenek B'dir.
Cevap B seçeneğidir.
