14 Mayıs 2008, ÇARŞAMBA

Kanıt (Gelişmiş): Alan Sonsuz Plaka (Bölüm 1)

Bu videoda, sonsuz büyüklükte elektrik yüklü bir levhanınyarattığı elektrik alana bakacağız.Neden?Çünkü gelecek video, bu levhanın yanındaelektrik alanın sabit olduğunu göreceğiz.sabit elektrik alankapasitörler için önemlidir.Fizik kitapları, yüklü sonsuz levhanın hemen yanında sabit elektrik alan oluştuğunu söylerfakat çoğu kanıt göstermezler.Kanıtı bu videoda göreceğiz.--Sonsuz büyüklükteki yüklü levhanın yandan görünüşünü çizelim.-Bu, yük yoğunluğu sigma olan, yüklü levhamız yandan görünümü.-Yük yoğunluğu nedir?2 boyutlu levha içinbirim alana düşen yük miktarıdır.yük yoğunluğuna "sigma" dedik.Yüklü levhanın yo

ğunluğu sabit, yani levhanın her yerinde aynı kabul edelim.Hesaplamalara geçmeden önce şunu belirteyim:Eğer bu videoda yapacağımız integral hesaplamalarınımatematik dersinde görürsenizfizik videolarına dönüp elektrostatik kon

usuna tekrar göz atamanız iyi olur.Bu sizin için kolay olur.Fakat,eğer bu videoyu fizik dersi adı altında izliyorsanız vematematikte integral hesabı görmediysenizbu videoyu izlemeyin, sizin için zor olabilir.

“Üniform yüklü, sonsuz plaka tarafından üretilen elektrik alan Http://www.khanacademy.org/video?v=prLfVucoxpw: En fazla ücretsiz dersler...”
Khan Academy

Şimdi hesaplamalara başlayalım.Bu, her yönde sonsuza kadar uzanan yüklü levhamın yandan gönünüşü--Burada noktasal bir test yükü olan, q yükü olsun.--Levhanın üzerindeki küçük bir alanınq yüküne nasıl bir etkisi olduğuna bakalım.-q yükü levhadan h kadar yukarıda olsun.-Çizelim.Burası h yüksekliği.q yükünün levha üzerindeki izdüşümünün bu noktaya uzaklığı r.-q ile levha üzerinde şeçtiğimiz küçük alan arasındaki mesafe ne olur?--Bu uzaklık nedir?-Pisagor teorisini kullanabiliriz çünkü

Kanıt (Gelişmiş): Alan Sonsuz Plaka (Bölüm 1) Resim 1 Kanıt (Gelişmiş): Alan Sonsuz Plaka (Bölüm 1) Resim 2 Kanıt (Gelişmiş): Alan Sonsuz Plaka (Bölüm 1) Resim 3 Kanıt (Gelişmiş): Alan Sonsuz Plaka (Bölüm 1) Resim 4

bu bir dik üçgen öyleyse bulmak istediğimiz mesafebu noktanın karesi artı şu noktanın karesinin karekökü.-Bulduğumuz mesafeq ve levha üzerinde seçilen küçük alan arası uzaklık.-Eğer q ve levha pozitif yüklü iseküçük alanın q yüküne uyguladığı kuvvet dışa doğru olur.--Şu şekilde çizebiliriz.Levha sonsuz büyüklükte olduğu içinLevhanın sağ tarafında da küçük bir alan seçebiliriz.-O zaman q'ya uygulanan kuvvet bu yönde olur.-Levhanın her yerinde yük yoğunluğu aynı olduğundanve seçilen her noktanın herhangi bir dikey eksene göre simetriği olduğ

undankuvvetin yatay bileşenleri daima birbirini götürür.Bu, levha boyunca her nokta için geçerlidir-Levhaya tepeden bakarsak-levha her yönde sonsuza uzanıyor-bu nokta da q'nun tepeden görünümü.Burası levha üzerinde seçtiğimiz küçük alan.--seçilen alanın q' ya göre simetriği burası.Bu iki alanın q'ya uyguladığı kuvvetlerin x bileşenleri birbirini götürür.Levhada seçilen bir noktanın her zaman simetriği vardırçünkü levha sonsuz büyüklükte.O zaman bütün noktalar için x bileşenler birbirlerini götürür.-Öyleyse, levhanın q yüküne uyguladığı net kuvvet y yönünde olur.Bunun size mantıklı geldiğini düşünüyorum.Levha sonsuz büyüklükteöyleyse her noktanın başka bir noktaya göre simetriği vardıro zaman kuvvetin, yatay yani x bileşeni her nokta ve simetriği için yok olur.q'ya levhanın uyguladığı kuvvet y yönünde isebizde elektriksel kuvvetin sadece y bileşenine bakarız.-Kuvvetin y bileşeni ne olur?--Bu noktanınq yükü üzerinde oluşturduğu elektrik alan bu yönde E1 olsun.-E1'in y bileşeni nedir?-Levha ve q pozitif yüklü olduğu içinE1 dışarıya doğru.Y bileşeni nedir?Bu bileşeni nasıl buluruz?Eğer bu teta açısını bilirsekE1'in y bileşeniE1 x cos(teta) olarak buluruz.Cos(teta) = komşu / hipotenüs isekomşu = cos(teta) X hipotenüsÖyleyse elektrik alanın y bileşenicos(teta) X hipotenüs olur.-Teta nedir?Teta açısı tirigonometriden tanıdığınız normal bir açıdır.-cos(teta) nedir?cos(teta) = komşu / hipotenüs---Bu açıya bakarsak ki bu iki açı aynıdırkomşu / hipotenüs nedir?Burası komşu, şurası ise hipotenüs.-Levhanın bu küçük alanınınq yükünün olduğu yerde oluşturduğu elektrik alan E1,E1'nin y bileşeni de Ey1 olsun.-Ey1'in büyüklüğü :Ey1 = E1 x cos(teta) bulunur.-cos(teta) = h / hipotenüs--Elektrik alanın büyüklüğü ne demek olduğunu anladıktan sonraEy1 bileşenine geri döneceğiz.-Burada sadece sadece bu noktanın oluşturduğu E alanını değilBu halka üzerindeki tüm noktaların oluşturduğu E alana bakacağız.-Çizelim..-bu sonsuz büyüklükteki yüklü levha.Başta sarı renkle çizdiğim için yine sarı renkle çizeyim.-Evet bu sonsuz levhamız.Her yöne doğru sonsuza uzanıyor.-Burada levhada h kadar yüksekte q yükü var.-Bu nokta şurada da olabilirdi.Şimdi bu noktadan eşit uzaklıkta olan noktalara bakacağım.-Bu uzaklık rBu noktalar r yarıçapında bir çemberin üzerinde olurlar.Bu noktalar q yüküne de eşik uzaklıktadır.---Çemberin üzerindeki noktalarınq yükü üzerindeki elektriksel kuvvetin y bileşeni nedir?Çemberin üzerindeki toplam yük"çemberin alanı x levhanın yük yoğunluğu " olur.Toplam yükü bulduktan sonraCoulomb kanunundan elektriksel kuvveti bulabilirz.Biraz önce yaptığım gibiteta açısını kullanarak kuvvetin y bileşeni de bulunur.----"Çemberin yükü = alan x yük yoğunluğu "idi-alan = çevre x genişlik-çevre= 2pi r-çemberin kalınlığı çok küçük olduğu içingenişlik = dr yazabiliriz.öyleyse, "alan = 2pi r x dr" olur.yük = alan x sigma bağıntısından"yük = 2pi r dr x sigma" olur-bu yük çemberin üzerindeki toplam yüktür.q yükünün olduğu yerdeçemberin oluşturduğu E alan nedir?Coulomb kanununa göre çemberin oluşturduğu kuvvetCoulomb sabiti x çemberin yükü x q / uzaklığın karesi.--q ve çemberin herhangi bir noktası arasındaki uzaklık nedir?-q yükünün çember üzerindeki her noktaya uzaklığı aynıdır.---Pisagor teorisini kullanarak-bu uzaklığın, karekök(r^2 + h^2) olduğu bulunur.-payda da, uzaklığın karesi (r^2 + h^2) olur.-F = k X çemberin yükü X q / (r^2 + h^2) bulunur.----Eğer çemberin oluşturduğu E alanı bulmak istiyorsakE alan, test yükü başına düşen kuvvettir.Her iki tarafı q' ya bölersekÇemberin oluşturduğu E alan Er:Er = k X çemberin yükü / (h^2 +r^2) olur-Er 'ın y bileşenini bulalım.--Bulduğumuz Er bu yöndeki vektörün büyüklüğüdür.-Er alanın x bileşenleri birbirini götürdüğü içinsadece y bileşenlerini (Ery) buluyoruz.Ery=Er X cos(teta)cos(teta) burası.Çemberin oluşturduğu y yönündeki E alanE alanın büyüklüğü x cos(teta)cos(teta) = h / karekök (h^2+r^2)-Bulduğumuz sonucu sadeleştirelim.Paydayı düzenleyelim.(h^2+r^2) parantezlerinin üsleri toplanır ve 3/2 olur.Pay ne olur?k hÇemberin yükünü yerine yazalım:2 pi sigma r drBulduğumuz sonuççemberin, levhadan h kadar yukarıda olan q yükü üzerindeoluşturduğu E alanın y bileşenidir.Yani bütün levhanın oluşturduğu E alan değil.--Bu videonun süresi tamamlandı.Şimdi bir ara verelimve gelecek videoda devam edelim.Bir sonraki videoda ne yapacağımızı tahmin edebilirsiniz.Bu videoda sadece çemberin oluşturduğu E alanı bulduk.-Bulduğumuz sonucun levhanın tamamı üzerinden integralini alırsakLevhanın oluşturduğu y yönündeki E alanı buluruz .Yani, yarıçapı sıfırdan sonsuza kadar olan her çemberin oluşturduğu E alanını bulupbunları toplarsak, levhanın h kadar yukarısında vey yönünde oluşturduğu E alanı buluruz.-Gelecek videoda görüşmek üzere

Açıklama

Üniform yüklü, sonsuz plaka tarafından üretilen elektrik alan Http://www.khanacademy.org/video?v=prLfVucoxpw: En fazla ücretsiz dersler

Bunu Paylaş:
  • Google+
  • E-Posta
Etiketler:

Khan Academy

Khan Academy

Misyonumuz, her yerde herkes için dünya standartlarında bir eğitim sağlamak. Tüm Khan Academy içerik www.khanacademy.org adresinden ücretsiz olarak sunulmaktadır.

YORUMLAR



9.7/10

  • 210
    Olumlu
  • 5
    Olumsuz
  • 23
    Yorum
  • 204180
    Gösterim

SPONSOR VİDEO

Rastgele Yazarlar

  • Diogo Oliveira

    Diogo Olivei

    4 HAZİRAN 2006
  • Justin Davis

    Justin Davis

    14 Ocak 2008
  • Matt Davis

    Matt Davis

    4 ŞUBAT 2006

ANKET



Bu sayfa işinize yaradı mı?