Paralel Levhalar ve Sığa — AYT soruları

Kısaca — Levhalar arasındaki potansiyel fark uzaklığa bölündüğünde ve uzaklık metreye dönüştürüldüğünde elektrik alan 4000 N/C bulunur.

Yüklü paralel levhalar arasında oluşan düzgün elektrik alanın büyüklüğü $E = \dfrac{V}{d}$ bağıntısıyla hesaplanır. Formülde SI birim sistemi geçerli olduğundan levhalar arası uzaklığı mutlaka metreye çevirmelisin: $d = 5\ \text{cm} = 0{,}05\ \text{m}$. Verilen değerleri yerine koyduğumuzda $E = \dfrac{200}{0{,}05} = 4000\ \text{N/C}$ değerine ulaşırız. Uzaklığı metreye çevirmeyi unutup 200’ü doğrudan 5’e bölen öğrenciler genellikle 40 çeldiricisine takılmaktadır.

Kısaca — Levhalar arası potansiyel fark sabitken uzaklık yarıya indiğinde elektrik alanın büyüklüğü ve alan çizgilerinin sıklığı iki katına çıktığından doğru yargılar I ve II’dir.

İletken paralel levhalar arasındaki elektrik alanın büyüklüğü $E = \dfrac{V}{d}$ bağıntısıyla belirlenir. Soruda levhalar arasındaki potansiyel farkın ($V$) sabit tutulduğu açıkça verilmiştir; bu durumda $d$ uzaklığı yarıya ($d/2$) indirildiğinde elektrik alan $E' = \dfrac{V}{d/2} = 2E$ olur ve iki katına çıkar (I. yargı doğru). Elektrik alan çizgilerinin sıklığı o bölgedeki alan şiddetiyle doğru orantılı olduğundan, alan iki katına çıktığında çizgilerin sıklığı da artar (II. yargı doğru). Potansiyel fark bir üreteçle sabit tutulduğundan III. yargı yanlıştır. Bazı öğrenciler $V = E \cdot d$ ifadesine bakarken $V$’nin sabit tutulduğu koşulunu unutarak potansiyel farkın da değişeceği yanılgısına düşmektedir.

Kısaca — Aynı 18 V gerilime bağlanan sığaçlardan sığası daha büyük olan K sığacı, L’ye göre daha fazla elektrik yükü depolar.

Her iki sığaç da ayrı ayrı aynı 18 V’luk ideal üretece bağlandığından uçları arasındaki potansiyel farklar eşittir ($V_K = V_L = 18\ \text{V}$); potansiyel farkların farklı olduğunu öne süren yargılar yanlıştır.

Bir sığacın depoladığı elektrik yükü $Q = C \cdot V$ bağıntısıyla hesaplanır. Gerilimler eşit olduğunda yük miktarı doğrudan sığa ile orantılıdır: $Q_K = 6\ \mu\text{F} \times 18\ \text{V} = 108\ \mu\text{C}$ ve $Q_L = 3\ \mu\text{F} \times 18\ \text{V} = 54\ \mu\text{C}$ olur. Dolayısıyla K sığacı L sığacından daha fazla yük depolar.