Her noktada
aynı
alan
Noktasal yükün alanı uzaklıkla değişiyordu. Birbirine paralel iki iletken levha arasında ise alan her noktada eşit büyüklüktedir — bu yüzden adı düzgün elektrik alandır. Bir tek bağıntı, E = V/d, bu ünitenin tamamını taşıyor.
Birbirine paralel olacak şekilde yerleştirilen iki iletken levha üretece bağlandığında levhalardan biri pozitif (+), diğeri negatif (−) olacak şekilde yüklenir. Levhalar arasında (levhalar arasındaki her noktada eşit büyüklükte) düzgün bir E elektrik alanı oluşur.
E = V / d
V: levhalar arasındaki potansiyel fark (volt)
d: levhalar arasındaki uzaklık (metre)
E: elektrik alan (volt/metre) ya da (Newton/coulomb)
Elektrik alanın yönü daima potansiyeli yüksek olan noktadan düşük olan noktaya doğrudur. Yani (+) levhadan (−) levhaya. Alan çizgileri levhalar arasında birbirine paralel, eşit aralıklı doğrulardır — bu, alanın her yerde aynı olduğunun çizimdeki karşılığıdır.
Üreteç gerilimi artırılırsa levhaların yükleri de elektrik alan
şiddeti de artar.
Levhalar arasındaki uzaklık artırılırsa levhaların yük miktarı da
elektrik alan şiddeti de azalır.
Levhaları birbirinden uzaklaştırmak her zaman aynı sonucu vermez. Üreteç bağlıysa gerilim sabit kalır, bağlantı kesikse yük sabit kalır. Bu ünitenin en çok soru çıkan ayrımı budur.
E elektrik alanı içine bırakılan +q yüklü taneciğe etkiyen kuvvet elektrik alan yönünde olurken −q yüklü taneciğe etkiyen kuvvet elektrik alana ters yönde olur.
F = q · E = q · V / d
Kuvvet, taneciğin levhalar arasında nerede olduğuna bağlı değildir: alan her noktada aynı olduğu için kuvvet de her noktada aynıdır. Bu yüzden hareket sabit ivmelidir.
a = Fnet/m = q·E/m = q·V/(m·d)
+q yüklü taneciğin ağırlığı önemsenmezse tanecik elektrik alan yönünde F = q · E büyüklüğünde elektriksel net bir kuvvet etkisi altında hızlanır.
Alan çizgisinin yönü, pozitif yükün hangi yöne itileceğini gösterir. Negatif yük tam ters yöne hızlanır. Ayrıca taneciğin bir ilk hızı varsa hareket yönü ile kuvvet yönü aynı olmak zorunda değildir — bu durumda yörünge, yatay atıştaki gibi bir eğri olur.
Ağırlık hesaba katılınca tanecik iki kuvvetin etkisinde kalır: FE ve mg. Alan yukarı yönlüyse bunlar zıt yönlü olur ve üç ayrı durum doğar.
Tanecik dengede kalır. Net kuvvet sıfırdır; duruyorsa durur, hareket hâlindeyse hızını korur.
FE yönünde hızlanır. Elektriksel kuvvet ağır bastığı için tanecik yukarı doğru ivmelenir.
mg yönünde hızlanır. Ağırlık kazanır, tanecik aşağı iner.
Elektriksel kuvvet aşağı yönlüyse iki kuvvet aynı yöne bakar ve tanecik (FE + mg) net kuvveti etkisinde hızlanır. Bu durumda üç ayrı hâl yoktur, tek sonuç vardır.
Yüklü tanecik elektrik alana dik doğrultuda bir ilk hızla atılırsa; FE = mg ise I yörüngesinde hızını korur, FE > mg ise II yörüngesinde hızlanır, mg > FE ise III yörüngesinde hızlanır. I yörüngesi düz bir doğrudur: net kuvvet sıfır olduğu için tanecik ilk hızıyla düzgün doğrusal hareket yapar.
Levhalar arasına iple asılan yüklü tanecik, elektriksel kuvvetin etkisiyle ipi eğik duruma getirir. Denge şartı, kuvvetlerin bileşkesinin sıfır olmasıdır.
Tanecik FE ve T ip gerilmesi ile dengede kalır. İki kuvvet zıt yönlü ve eşit büyüklükte olduğu için ip alan doğrultusuna paralel uzanır ve T = FE olur.
Taneciğin ağırlığı önemsenirse mg büyüklüğünde ağırlık ve ipte oluşan T gerilme kuvveti etkisinde dengede kalır. Üç kuvvetin bileşkesi sıfır olmalıdır; ip düşeyle bir açı yapar ve T = √(FE² + (mg)²) olur.
İki paralel levha arasındaki alan, sandığından çok daha fazla cihazın içinde çalışıyor.
Ekranın altındaki iki iletken katman arasında küçük bir düzgün alan vardır. Parmağın yaklaşınca bu alan bozulur ve telefon dokunduğun noktayı bu değişimden bulur.
Konuşurken sesin, iki levhadan birini titretir; d değişince alan ve yük değişir, bu değişim ses sinyaline çevrilir.
Yazıcı, yüklediği mürekkep damlacığını iki levha arasından geçirir. Damla F = q·E kuvvetiyle saptırılır ve kâğıdın tam istenen noktasına düşer — ödevini yazdırırken çalışan fizik bu.
Bazı klavyelerde her tuşun altında iki levha vardır. Tuşa basınca levha arası uzaklık azalır ve devre bu değişimi tuş vuruşu olarak okur.
Okulda çıktı alırken toner tanecikleri yükleniyor ve düzgün alan içinde kâğıda doğru sabit ivmeyle çekiliyor. Alan her noktada aynı olduğu için taneciklerin hepsi aynı biçimde yönlendirilir.
Elektrostatik filtreli cihaz, havadaki toz zerrelerini yükleyip iki levha arasından geçirir; zerreler zıt yüklü levhaya çekilerek tutulur.
Ekrandaki görüntü, elektronların iki levha arasından geçerken saptırılmasıyla oluşuyordu. Gerilim değiştikçe sapma miktarı değişir, ışın ekranı tarardı.
Bisikletini boyatırken kullanılan elektrostatik tabanca, boya damlacıklarını yükler; damlalar alan çizgilerini izleyip yüzeye eşit kalınlıkta dağılır.
Bulutun altı ile yer, iki dev levha gibi davranır. Aradaki E = V/d yeterince büyüdüğünde hava yalıtkanlığını kaybeder ve boşalma olur.
50 soruluk test · E = V/d, üreteç bağlı ↔ kesik ayrımı, yüklü taneciğe kuvvet, üç yörünge ve denge
E = V / d
Paralel iki levha arasında her noktada eşit büyüklükte bir elektrik alan oluşur. Birimi V/m ya da N/C.
Daima potansiyeli yüksek olan noktadan düşük olan noktaya doğrudur; yani (+) levhadan (−) levhaya.
Gerilim artırılırsa yük de alan da artar. Uzaklık artırılırsa yük de alan da azalır. Sabit kalan büyüklük gerilimdir.
Levhaların yükleri korunur; uzaklık artırılsa bile yükler ve elektrik alan şiddeti değişmez. Değişen büyüklük gerilimdir.
F = q·E = q·V/d
+q yüke etkiyen kuvvet alan yönünde, −q yüke etkiyen kuvvet alana ters yöndedir.
a = q·E/m = q·V/(m·d)
Alan her noktada aynı olduğu için kuvvet de sabittir; hareket sabit ivmelidir.
Tanecik (FE + mg) net kuvveti etkisinde hızlanır.
FE = mg ise dengede kalır; FE > mg ise FE yönünde, mg > FE ise mg yönünde hızlanır.
Alana dik ilk hızla atılan tanecik: FE = mg ise I yörüngesinde hızını korur, FE > mg ise II, mg > FE ise III yörüngesinde hızlanır.
Ağırlık önemsenmezse FE ve T ile dengede kalır; önemsenirse mg ve T ile dengelenir ve ip düşeyle açı yapar.
Noktasal yükte E = k·q/d² idi ve uzaklıkla değişiyordu; düzgün alanda ise E, levhalar arasında her noktada aynıdır.
“Levhaları uzaklaştırdık, alan azalır” cümlesi yalnız üreteç bağlıysa doğrudur. Bağlantı kesikse alan değişmez.