Harika bir çalışma! Fen Bilimleri dersimizin en heyecanlı konularından olan “Elektrik Yükleri ve Elektriklenme” ile ilgili bu soruları birlikte analiz edelim ve çözelim. Hadi başlayalım!
4. Soru: Bir beyaz eşya fabrikasında çalışan Tansel boyadığı parçalara boyanın daha iyi yapışmasını ve boyadığı yüzeyin pürüzsüz olmasını istiyor.
Buna göre Tansel;
I. boyayı pozitif, metal yüzeyi negatif yükle yüklemek,
II. hem boyayı hem metal yüzeyi negatif yüklemek,
III. boyayı ve metal yüzeyi pozitif yükle yüklemek
işlemlerinden hangilerini yaparsa amacına ulaşamaz?
Çözüm:
Sevgili öğrencim, bu sorunun sırrı elektrik yüklerinin temel bir kuralında gizli: Zıt kutuplar (yükler) birbirini çeker, aynı kutuplar (yükler) birbirini iter. Tıpkı mıknatıslar gibi, değil mi?
Tansel’in amacı, boya taneciklerinin metal yüzeye mıknatıs gibi çekilip yapışmasını sağlamak ve yüzeyde pürüzsüz bir şekilde dağılmasını sağlamak. Bunun için boya tanecikleri ile metal yüzeyin birbirini çekmesi gerekir.
Adım 1: Seçenekleri bu temel kurala göre değerlendirelim.
- I. işlem: Boya (+) yüklü, metal yüzey (-) yüklü. Bunlar zıt yükler olduğu için birbirlerini çekerler. Bu durum, boyanın yüzeye düzgünce yapışmasını sağlar. Yani Tansel bu işlemi yaparsa amacına ulaşır.
- II. işlem: Hem boya (-) yüklü, hem de metal yüzey (-) yüklü. Bunlar aynı yükler olduğu için birbirlerini iterler. Bu durumda boya yüzeye yapışmak yerine yüzeyden uzaklaşmaya çalışır. Bu yüzden Tansel amacına ulaşamaz.
- III. işlem: Hem boya (+) yüklü, hem de metal yüzey (+) yüklü. Bunlar da aynı yükler olduğu için birbirlerini iterler. Tıpkı ikinci işlemdeki gibi, boya yüzeyden itilir ve yapışmaz. Tansel bu durumda da amacına ulaşamaz.
Adım 2: Soru bizden hangileriyle “amacına ulaşamaz” diye soruyor. Yaptığımız analize göre II ve III numaralı işlemlerde boya yüzeyi iteceği için Tansel amacına ulaşamaz.
Sonuç:
Doğru cevap C) II ve III‘tür.
5. Soru: Yüklü cisimler ile ilgili bazı öğrencilerin söyledikleri aşağıda verilmiştir.
İmdat: Pozitif yüklü bir cisimde hiç negatif yük bulunmaz.
Meral: Nötr cisimde pozitif ve negatif yük miktarı eşittir.
Gamze: Nötr cisim, negatif yüklerinin bir kısmını başka cisme verirse pozitif yüklü olur.
Hakan: Negatif yüklü cisim, pozitif yüklerinin bir kısmını başka cisme vermiştir.
Hangi öğrenciler yüklü cisimler ile ilgili doğru bilgi vermiştir?
Çözüm:
Bu soruda öğrencilerimizin elektrik yükleri hakkındaki bilgilerini ölçeceğiz. Unutmamamız gereken en önemli şey: Cisimler arasındaki elektriklenme sırasında hareket edenler yalnızca negatif yükler, yani elektronlardır. Pozitif yükler (protonlar) atomun çekirdeğinde sabit durur, hareket etmezler.
Adım 1: Her öğrencinin söylediğini tek tek inceleyelim.
- İmdat: “Pozitif yüklü bir cisimde hiç negatif yük bulunmaz.” Bu ifade yanlıştır. Her maddede hem pozitif hem de negatif yükler bulunur. Bir cismin pozitif yüklü olması, içindeki pozitif yük sayısının negatif yük sayısından daha fazla olduğu anlamına gelir, hiç negatif yük olmadığı anlamına gelmez.
- Meral: “Nötr cisimde pozitif ve negatif yük miktarı eşittir.” Bu ifade kesinlikle doğrudur. Nötr, yani yüksüz bir cisimde tam olarak bu denge durumu vardır.
- Gamze: “Nötr cisim, negatif yüklerinin bir kısmını başka cisme verirse pozitif yüklü olur.” Bu ifade de doğrudur. Bir cisim negatif yüklerini (elektronlarını) kaybederse, geride pozitif yük fazlalığı kalır ve cisim pozitif yüklenir.
- Hakan: “Negatif yüklü cisim, pozitif yüklerinin bir kısmını başka cisme vermiştir.” Bu ifade yanlıştır. Çünkü en başta söylediğimiz kuralı ihlal ediyor. Pozitif yükler asla hareket etmez! Bir cisim, başka bir cisimden negatif yük (elektron) aldığı için negatif yüklenir.
Adım 2: Doğru bilgiyi veren öğrencileri belirleyelim. Yaptığımız incelemeye göre Meral ve Gamze doğru bilgiler vermiştir.
Sonuç:
Doğru cevap C) Meral ve Gamze‘dir.
6. Soru: Başlangıçta nötr olan plastik bir çubuk Şekil I’deki gibi yün kumaşa sürülüyor. Daha sonra nötr bir elektroskoba Şekil II’deki gibi yaklaştırılıyor ve elektroskobun yapraklarının açıldığı gözleniyor.
Bu deney ile ilgili aşağıdaki yorumlardan hangisi yapılamaz?
Çözüm:
Bu deneyde elektriklenmenin iki farklı çeşidini görüyoruz. Hadi adım adım neler olduğuna bakalım.
Adım 1: Deneyin aşamalarını inceleyelim.
- Şekil I: Plastik çubuğun yün kumaşa sürtülmesi bir sürtünme ile elektriklenme olayıdır. Bu işlemde çubuk ve kumaş arasında negatif yük (elektron) alışverişi olur. Genellikle plastik çubuk elektron alarak (-) yüklenir, yün kumaş ise elektron verdiği için (+) yüklenir.
- Şekil II: Yüklenmiş olan çubuk, nötr elektroskoba sadece yaklaştırılıyor, dokundurulmuyor. Bu olaya etki ile elektriklenme (indüksiyon) diyoruz. Negatif yüklü çubuk, elektroskobun topuzundaki negatif yükleri yapraklara doğru iter. Yapraklarda negatif yük fazlalığı oluşur. Aynı yüke sahip yapraklar da birbirini iterek açılır.
Adım 2: Şimdi şıklardaki yorumları değerlendirelim.
a) Plastik çubuk sürtünme ile elektriklenmiştir. Bu yorum doğrudur. Şekil I’de olan olay tam olarak budur.
b) Plastik çubuk negatif yükle yüklendiyse yün kumaş pozitif yükle yüklenmiştir. Bu yorum doğrudur. Sürtünme ile elektriklenmede alınan yük verilen yüke eşittir ve cisimler zıt yüklenir.
c) Elektroskop etki ile elektriklenmiştir. Bu yorum da doğrudur. Çubuk dokunmadığı, sadece yaklaştırıldığı için bu bir etki ile elektriklenmedir.
d) Plastik çubuk elektroskoptan uzaklaştırılırsa elektroskobun yaprakları açık kalır. Bu yorum yapılamaz. Çünkü etki ile elektriklenme geçici bir durumdur. Etkiyi yaratan cisim (yani plastik çubuk) ortamdan uzaklaştırıldığında, elektroskoptaki yükler tekrar eski nötr haline döner ve yapraklar kapanır. Yaprakların açık kalması için dokunma ile elektriklenme olması gerekirdi.Sonuç:
Doğru cevap D) seçeneğidir.
7. Soru: Hangisi elektrik yüklerinin sebep olabileceği tehlikeler ile ilgili alınabilecek önlemlerden biri değildir?
Çözüm:
Bu soruda günlük hayatta elektrik yüklerinin tehlikelerine karşı aldığımız önlemleri düşüneceğiz. Bazı önlemler bizi yıldırım gibi büyük tehlikelerden korurken, bazıları da hassas elektronik aletleri korur.
Adım 1: Şıklardaki önlemleri tek tek mantık süzgecinden geçirelim.
a) Yüksek yapıların tepesine paratoner adı verilen cihazlardan yerleştirmek. Bu bir önlemdir. Paratoner (yıldırımsavar), bulutlardaki devasa elektrik yükünün (yıldırımın) binaya zarar vermeden toprağa akmasını sağlayan çok önemli bir güvenlik aracıdır.
b) Bina tesisatlarına topraklama hattı çekip toprak bağlantısını yapmak. Bu da çok önemli bir önlemdir. Elektrikli cihazlarda oluşabilecek kaçak elektriğin, insana zarar vermeden toprağa akmasını sağlar. Prizlerdeki üçüncü metal pin bu işe yarar.
c) Elektronik cihazların üretildiği fabrikalarda fazla yükleri aktaran bileklik ve ekipman giymek. Bu da bir önlemdir. İnsan vücudunda biriken statik elektrik, çok hassas olan elektronik devrelere zarar verebilir. Bu antistatik bileklikler, vücuttaki yükü güvenli bir şekilde toprağa aktarır.
d) Kaydıraktan kayarken ellerimize plastik eldiven takmak. Bu bir önlem değildir. Aksine, kaydıraktan kaymak sürtünme yoluyla vücudumuzda statik elektrik birikmesine neden olur. Plastik ise yalıtkan bir maddedir ve bu elektriğin boşalmasını engeller, hatta birikmesine yardımcı olabilir. Yani bu hareket, elektrik çarpması hissini önlemez, tam tersi bir durum yaratabilir. Bu bir güvenlik önlemi olarak kabul edilemez.Sonuç:
Doğru cevap D) seçeneğidir.
Umarım açıklamalarım anlaşılır olmuştur. Bu konuları anladığında ne kadar zevkli olduğunu göreceksin. Başarılar dilerim!