23 Mayıs 2008, Cuma

Elektrik Potansiyel Enerji

Öncelikle gravitasyonal potansiyel enerji konusunukısaca hatırlayalım.Daha sonra benzerlik yoluylaelektriksel potansiyel enerjiye geçelim.Gravitasyonal potansiyel enerji hakkında ne biliyoruz?-Dünyanın yüzeyinde bir cisim düşünelim.Bu dünya olmak zorunda değilÇekim alanı olan herhangi bir yer olabilir.--Burası dünyanın yüzeyi olsun.Eğer yüzeyden biraz yüksekte bir m kütlesi varsam'in g=9.8m/s^2 lik bir ivmeye sahip olduğunu biliyoruz.---m'in dünya yüzeyinden h kadar yukarıda olduğunu kabul edelim.Öyleyse m'in gravitasyonal potansiyel enerjisi:PE=mgh olur.Gravitasyonal kuvvetin b

üyüklüğü iseF=mg dir. aslında F bir vektördür çünkü g bir vektör.Potansiyel enerjiyi hesaplarken F' in büyüklüğünü aldıkçünkü mgh skalar bir büyüklüktür,potansiyel enerjinin yönü yoktur.Öyleyse potansiyel enerji ne olur?Eğer cisim po

tansiyel enerjiye sahipve önünde bir engel yoksaGravitasyonal alanın etkisi altındaaşağı doğru ivmelenmeye başlar.Potansiyel enerji kinetik enerjiye dönüşür.-Öyleyse potansiyel enerjicismin konumundan do

“Elektrik potansiyeli giriş Http://www.khanacademy.org/video?v=elJUghWSVh4: En fazla ücretsiz dersler...”
Khan Academy

layı sahip olduğu enerjidir.-Cismin enerjiye sahip olması için dışarıdan enerji verilmiş olması lazımdır.-Bu enerji cismin üzerinde iş yapılarakcisme kazandırılır.Burada yapılan iş : cismi yukarı kaldırmaktır.-Cismin konumunu nereden nereye değiştirdiğimiz önemli.--Bu örnekte cismi dünya yüzeyinden yukarı kaldırdık.-Bunun için ne kadar iş yaptık?Cisim başlangıçta buradaydı.0 yükseklikte h yüksekliğine çıkardıkGarvitasyonal kuvvet, F, cisim çekim alanı içinde olduğu taktirdeher

Elektrik Potansiyel Enerji Resim 1 Elektrik Potansiyel Enerji Resim 2 Elektrik Potansiyel Enerji Resim 3 Elektrik Potansiyel Enerji Resim 4

zaman cisme etki ediyorCismi yukarı doğru sabit hızla itersem-cismin ağırlığına eşit büyüklükte ve zıt yöndebir kuvvet uygulamış olurum.Çünkü sabit hız net kuvvetin 0 olmasını gerektirir.mg büyüklüğünde yukarı doğru bir kuvvet uygularsakcisim başlangıçta hareket etmez.Biraz daha fazla kuvvet uygularsakm yukarı doğru ivmelenerek yükselir.Bu kuvveti h yüksekliğine kadar cisme uyguluyoruz.Burada yapılan iş ne?iş = kuvvet X yolUygulanan kuvvetgidilmek istenen yol yönünde.m'in h kadar yukarı çıkması için gerekli iş nedir?"iş = k

uvvet X yol" denkleminden:W = F X h olurBuradan W=PE olduğunu görüyoruz.Bu ilginç bir sonuç.Hatırlayın cismin başlangıç konumu dünya yüzeyi üzerindeydi.PE hesaplarken referans noktasını dünya yüzeyi almıştıkAslında referans noktası herhangi bir nokta olabilir.Mesela dünya yüzeyinin 10m altında da seçilebilridi.Ya da referans noktasıdünya yüzeyinden 5m yukarıda olabilirdi.Referans noktasını herkes kendine göre farklı seçebilir.--Elektriksel potansiyel enerjide de referans noktasını seçme özgürlüğü vardır.Ancak bir noktaya göre elektriksel PE tanımlanabilir.Önemli olan PE'deki değişimdir.PE değişmez, sabit bir enerji gibi görünebilir.Bunun nedeniPE' yi genelde dünya yüzeyini referans alarak hesaplamamızdandır.Dünya yüzeyindeki cismin 0 PE'sinin olmasıaslında dünya yüzeyine göre PE' sinin 0 olması demektir.Böylece bir cismin belli bir yükseklikteki PE' si,cismin o yüksekliğe çıkması için gerekli işi verir.-----Dünyanın yüzeyine göre cismin gravitasyonal PE' sicismi dünya yüzeyinden son konumuna getirmek içinyapılan işe eşittir.--Dünyanın 5m altına göre de PE ' yi hesaplayabiliriz.O zaman cismin dünyanın 5m altındanson konumuna gelmesi için yapılan işi hesaplardık.-Şimdilik dünya yüzeyini referans alalım.Buraya bir çukur açıp cismin buradaki kinetik enerjisine ne olursorusunu sorabiliriz.O zaman buradaki PE'nin ne olduğu önem kazanırdı.gravitasyonal PE konusunu tekrar ettik.Şimdi elektriksel PE 'ye geçelim.Bu ikisi birbirine çok benzer .Bu iki enerjide değişen şey; alanların kaynağıdır.Kaynağı oluşturan alan değişirseo alan içindeki potansiyel enerjinin türü de değişir.Gravtiasyonal alan dünyadan yakın yüksekliklerdeçok az değiştiği için sabit kabul edilir.Aslında "g" uzaklığa bağlıdır.Elektrik alan sabit değildir.Formülü basittir.Kolaylık olsun diye E alanı sabit kabul edeceğiz.-Eğer sabit E alan hakkında şüpheliysenizkanıtını, geçmiş videolardasonsuz büyüklükte yüklü levhanın E alanını hesaplarken yaptım.Bu videoyu izleyebilirisiniz.Bu sonsuz levhanın yandan görünüşü olsun.Levhanın pozitif yüklü olduğunu kabul edelim.-Sonsuz levhanın şeklini tabiiki çizemeyizfakat siz, levhanın her yönde sonsuza uzandığını hayal edin.-Bu levhanın yandan görünüşü.Önce levhanın E alanına bakalım.E alanın yukarı yönde olduğunu nereden biliyoruz?-Böyle olması bir kabul.-Pozitif bir yük bu E alanda nasıl hareket eder?Levha + yüklü, yük de + yüklüöyleyse birbirlerinden uzaklaşırlar.Buradan E alanın yukarı yönde olduğunu söyleyebiliriz.Levha sonsuz olduğu için E alan sabittir.Yani, E alan vektörleri kaynaktan uzaklığa bağlı olmadanhep aynı büyüklüktedir.E alan büyüklüğüne bir sayı verelim.----1 Coulomb başına 5 Newton düşsün, yani:E = 5 N/CBu güçlü bir E alan demek.--Burası yükün başlangıç konumu.yük = +2C diyelim.-Sorumuz şu:+2C yükünü bu E alan içinde3m ilerletmek için yapılması gereken iş nedir?-Başlangıçta +2C buradaydı.Levhaya doğru 3m aşağı ilerlettik.Son konumu burası oldu.-Yapılan iş nedir?-+2C yüküne etki eden kuvvet ne?E alanın birim yük başına düşen kuvvet olduğunu hatırlayın.Eğer bu E alanda +2C yüküne uygulanan kuvveti-yani alan kuvvetini bulmak istersekşu şekilde hesap yaparız:F = (5N/C ) X (+2C)F = 10 N bulunur.Kuvvetin yukarı yönde olacağını biliyoruzçünkü aynı işaretli yükler birbirini iter.Öyleyse alan kuvveti yukarı yönde 10N.Bu da şu demek : +2C yükünü aşağı itmek istersekyüke aşağı yönde 10N 'luk bir kuvvet uygulamak zorundayız..--Gravitasyonal PE' de olduğu gibi burada dayükü hareket ettirmek için 10N 'dan biraz fazla kuvvet uygulamalıyız.Böylece aşağı yönde çok az bir net kuvvet olur.--Fakat burada aşağı doğru F=10N alalımve bu kuvveti +2C yüküne 3m boyunca uygulayalım.+2C yükünü, sonsuz levhanın E alanı içinde3m ilerletmek için yapılan iş:W = 10N X 3m denkleminden30 Nm bulunur.Bu da W = 30 joule demektir.Çünkü Joule = Newton X metre olarak tanımlanır.+2C yükünü düzgün E elektrik alanın içinde3m ilerletmek için 30 joule 'a ihtiyacımız var.Ya da yük, başlangıçta 0 joule'a sahipkenson durumda 30 joule'luk bir enerjiye sahiptir diyebiliriz.Bulduğumuz potansiyel enerjiler belli bir referans noktasına göredir.Başlangıçtaki elektriksel PE, son durumdakine göre:(bunlara P1 ve P2 diyelim)(Bu notasyon anlama kolaylığı olsun diye uydurduğum birşey)-PE(P1'in P2'ye göre) = 30j olur.Bu sonuç bize nasıl yarar sağlar?+2C yükünün belli bir kütlesi vardır.-Yükü, bulunduğu son konumda serbest bırakırsak veenerji kaybı olmadığını kabul edersek--yükün tüm enerjisi burada kinetik enerjiye dönüşmüş olur.-yükün kütlesini 1kg kabul edelimve bu noktadan serbest bırakalım.Bu kütleyi buraya getirmek için bir kuvvet uygulamıştıkŞimdi buradan serbest bırakıyoruz.E alan kütleyi yukarı yönde ivmelendirir.E alanın 5N/C olduğunu kabul etmiştik.-kütle bu noktaya gelene kadar ivmelenir.-Bu noktadaki hızı ne olur?Bütün elektriksel PE bu noktada kinetik enerjiye dönüşmüştür.Bu da demek oluyor ki:30j = kinetic enerji = 1/2 X mv^2-m =1kg almıştık öyleyse hızı hesaplayabiliriz.v^2 = 60 bulunur.yaklaşık 7,.....m/sEğer 1kg'lık +2C yükünü bir miktar aşağı itersemsonra da serbest bırakırsamyükün ivmelenerek bu noktaya geldiğini gözlemlerim.Bu videonun süresi doldu sayılır.Umarım elektriksel PE' ningravitasyonal PE' den çokta farklı olmadığını anlatabilmişimdir.İkisinin birbirinden ayıranalaları oluşturan kaynakların farklı olması.Gelecek videoda görüşmek üzere

Açıklama

Elektrik potansiyeli giriş Http://www.khanacademy.org/video?v=elJUghWSVh4: 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



9.4/10

  • 688
    Olumlu
  • 40
    Olumsuz
  • 125
    Yorum
  • 490937
    Gösterim

SPONSOR VİDEO

Rastgele Yazarlar

  • Droid Life

    Droid Life

    17 Kasım 2009
  • TopOfTheTech

    TopOfTheTech

    5 NİSAN 2010
  • USI Events

    USI Events

    6 AĞUSTOS 2013

ANKET



Bu sayfa işinize yaradı mı?