Harika bir soru! Hadi hep birlikte bu soruları adım adım, anlayarak çözelim. Unutmayın, Fen Bilimleri’nde en önemli şey konunun mantığını kavramaktır.
3) Aşağıdaki görselde K ve N cisimlerinin yük durumları verilmiştir. Buna göre soruları cevaplayınız.
a. K ve N cisimlerinin topraklanma sonundaki yük durumlarını modeller üzerinde gösteriniz.
Sevgili öğrenciler, bu soruyu çözmeden önce “topraklama” ne demekti, onu bir hatırlayalım. Topraklama, yüklü bir cismi toprağa bağlayarak onu nötr hale getirme işlemidir. Toprak, o kadar büyüktür ki adeta bir “elektron denizi” gibidir. Fazla elektronu (negatif yükü) varsa alır, elektron eksiği (pozitif yükü) varsa elektron verir. Amaç her zaman cismi nötr yapmaktır.
Şimdi cisimlerimize bakalım:
Adım 1: K cismini inceleyelim.
Görselde K cismine baktığımızda içinde 4 tane pozitif (+) yük ve 4 tane de negatif (-) yük görüyoruz. Artı ve eksi yüklerin sayısı birbirine eşit olduğu için K cismi başlangıçta nötrdür. Nötr bir cisim toprağa bağlandığında, yük dengesi zaten olduğu için toprakla arasında herhangi bir yük alıverişi olmaz. Bu yüzden K cismi topraklama sonunda da nötr olarak kalır.
Adım 2: N cismini inceleyelim.
N cismine baktığımızda ise 5 tane pozitif (+) yük ve 3 tane negatif (-) yük var. Pozitif yükler, negatif yüklerden fazla olduğu için N cismi başlangıçta pozitif yüklüdür. Pozitif yüklü demek, o cismin elektron kaybettiği, yani elektron eksiği olduğu anlamına gelir. N cismini toprağa bağladığımızda, topraktaki “elektron denizi” bu eksiği hemen fark eder ve N cismine doğru elektron (negatif yük) gönderir. Ne zamana kadar? N cismi nötr olana kadar. Yani N cismindeki fazla olan 2 pozitif yükü dengelemek için topraktan cisme 2 tane elektron geçer. Sonuç olarak N cismi de nötr hale gelir.
Sonuç:
Topraklama işlemi bittiğinde hem K cismi hem de N cismi nötr olur. Modelleri çizerken, topraklama sonrası kürelerin içini boş bırakabiliriz veya eşit sayıda “+” ve “-” yük çizebiliriz. Her ikisi de nötr durumu ifade eder.
b. K ve N cisimlerinin topraklanma süreci ile ilgili aşağıdaki ifadelerden doğru olanların başındaki daireleri “✓” ile işaretleyiniz.
Şimdi yukarıdaki açıklamalarımıza göre bu ifadeleri tek tek değerlendirelim.
- Topraktan N cismine negatif yük geçişi olmuştur.
Açıklama: Evet, bu ifade DOĞRU. Çünkü N cismi pozitif yüklüydü ve nötr hale gelmek için topraktan elektron (negatif yük) aldı. Bu yüzden bu daireyi işaretlemeliyiz (✓). - Topraktan K cismine negatif yük geçişi olmuştur.
Açıklama: Hayır, bu ifade YANLIŞ. K cismi zaten nötr olduğu için toprakla arasında bir yük alışverişi olmadı. - Topraklama sonucunda K ve N cisimleri zıt yükle yüklenmiştir.
Açıklama: Bu ifade kesinlikle YANLIŞ. Topraklamanın amacı cisimleri nötrlemektir, farklı yüklerle yüklemek değil. Her ikisi de nötr oldu. - Topraklama sonucunda K ve N cisimleri nötr olmuştur.
Açıklama: Evet, bu ifade de DOĞRU. Yaptığımız analizin temel sonucu buydu. Bu daireyi de işaretlemeliyiz (✓).
4) Elektroskopun topuz ve yaprak bölümleri iletken maddelerden yapılırken ayak kısmında neden yalıtkan madde tercih edilmiş olabilir? Açıklayınız.
Çok güzel bir mantık sorusu! Elektroskopun ne işe yaradığını düşünerek cevabı bulabiliriz. Elektroskop, bir cismin yüklü olup olmadığını, yüklü ise hangi cins yükle yüklü olduğunu anlamamızı sağlayan bir alettir.
Adım 1: İletken kısımların (topuz ve yapraklar) görevini düşünelim.
Elektroskopun çalışması için yüklerin serbestçe hareket edebilmesi gerekir. Topuza yaklaştırılan veya dokundurulan bir cisimdeki yüklerin, yapraklara kadar kolayca inebilmesi lazımdır. Yapraklara aynı cins yükler ulaştığında birbirlerini iterler ve yapraklar açılır. Bu yük akışını sağlayabilmek için topuz, metal çubuk ve yaprakların iletken (örneğin metal) olması şarttır. İletkenler, yüklerin kendi üzerlerinde kolayca gezinmesine izin veren maddelerdir.
Adım 2: Yalıtkan kısmın (ayak) görevini düşünelim.
Peki, elektroskopa gelen bu yüklerin orada kalması gerekmez mi? Eğer elektroskopun ayağı da iletken olsaydı, topuza gelen yükler ayak üzerinden dokunduğu masaya, oradan da toprağa akıp giderdi. Yani yükler elektroskopta bir an bile durmaz, hemen kaçarlardı. Bu durumda yapraklar hiç açılmaz ve elektroskop görevini yapamazdı. İşte bu yüzden ayak kısmı yalıtkan (örneğin plastik, cam veya kauçuk) bir malzemeden yapılır. Yalıtkanlar, yüklerin geçişine izin vermezler. Böylece elektroskopun üzerindeki yükü hapseder, dış ortamdan yalıtır ve ölçümün doğru bir şekilde yapılmasını sağlarlar.
Özetle: Topuz ve yapraklar yüklerin hareket etmesi için iletken, ayak kısmı ise yüklerin kaçmasını engellemek ve elektroskopu dış dünyadan yalıtmak için yalıtkan yapılır.