Noktasal bir yükün etrafında elektriksel etkisini gösterdiği bölgeye elektrik alan denir. Bu yükün etrafında oluşan elektrik alan her noktada farklı yön ya da doğrultuda olabildiği için düzgün bir elektrik alan oluşturmaz. Elektrik alan özellikleri her noktasında aynı olan alanlara düzgün elektrik alan denir.

Özdeş, iletken ve paralel iki levha, iletken tellerle biri üretecin (+) diğeri (-) kutbuna bağlanarak yüklenirse levhalar arasında düzgün elektrik alan oluşur. Yüklenen iki levhanın potansiyel farkı üretecin kutupları arasındaki potansiyel farkına eşit olur. Oluşan elektrik alanın şiddeti, levhalar arasındaki her noktada aynıdır. Elektrik alan çizgileri (+) yüklü levhadan (–) yüklü levhaya doğrudur (Şekil 2.21). Alan çizgileri, çıktıkları ve son buldukları yüzeye daima diktir. Elektrik alan çizgileri birbirine paralel ve eşit aralıklarla çizilerek modellenir. Alan çizgilerinin düzgünlüğü levhaların uç kısımlarına doğru bozulur ancak problem çözümlerinde levhalar arasındaki elektrik alan düzgün kabul edilir.

YÜKLÜ, İLETKEN VE PARALEL LEVHALAR ARASINDA OLUŞAN ELEKTRİK ALANIN BAĞLI OLDUĞU DEĞİŞKENLER

Aralarındaki uzaklık d kadar olan paralel levhalar, potansiyel farkı V olan üretece bağlanırsa levhalar arasındaki potansiyel fark üretecinkine eşit olana kadar levhalar +q ve –q yükleri ile yüklenir (Şekil 2.22.a). Bu durumda levhalar arasındaki elektrik alan E büyüklüğünde olur. Levhalar arasındaki uzaklık değiştirilmeden potansiyel farkı 2V olan bir üretece bağlanırsa potansiyel fark arttığı için levhaların yükü de iki katına çıkarak 2q olur. Bu durumda iki katına çıkan yüklerin oluşturduğu alan çizgileri de sıklaşarak iki katına çıkar ve elektrik alan 2E büyüklüğünde olur. Elektrik alan, potansiyel farkı ile doğru orantılıdır (Şekil 2.22.b).

Paralel levhalar bir üretece bağlanırsa levhaların potansiyel farkı sabitlenir (Şekil 2.23.a). Levhalar yüklendikten sonra üreteçle bağlantısı kesilirse levhalardaki yük miktarları sabit kalır. Levhalar arasındaki elektrik alan çizgi sayısı ve elektrik alanın değeri değişmez (Şekil 2.23.b). Bu levhalar birbirinden uzaklaştırılırsa zıt yüklü oldukları için elektriksel kuvvetlere karşı iş yapılır. Yapılan bu iş, sisteme elektriksel potansiyel enerji olarak aktarılır. Bu nedenle üretece bağlı olmayan levhalar birbirinden uzaklaştırıldığında levhaların potansiyel farkı artar. +q yüklü parçacık, yüklü levhalar arasına bırakıldığında (+) yüklü levhadan (-) yüklü levhaya doğru hareket eder. Düzgün elektrik alan içindeki yüklü cisme etki eden elektriksel kuvvetin yönü, elektrik alanın doğrultusuna daima paraleldir. (+) yüklü cisme elektrik alan yönünde, (-) yüklü cisme elektrik alana zıt yönde kuvvet etki eder. Sürtünme ve yer çekimi kuvvetinin ihmal edildiği ortamdaki parçacıklar elektriksel kuvvet yönünde hareket eder.

YÜKLÜ PARÇACIKLARIN DÜZGÜN ELEKTRİK ALANDAKİ HAREKETİ

Düzgün elektrik alan içindeki yüklü parçacığa F q = $ E büyüklüğünde bir elektriksel kuvvet etki etmektedir. Düzgün elektrik alan içindeki yüksüz cisimlere ise elektriksel kuvvet etki etmez.

Sürtünmesi ihmal edilen düşey düzlemdeki yüklü paralel levhalar arasında oluşan elektrik alana bırakılan +q ve -q yüklü parçacıklar elektrik alan çizgilerine paralel olarak hareket eder (Şekil 2.26.a). Levhalar arasına bırakılan G ağırlığına sahip yüklü tanecikler elektriksel kuvvet ve ağırlığın bileşkesi doğrultusunda hareket eder (Şekil 2.26.b).

Ağırlığı ihmal edilen +q yüklü parçacık, düşey düzlemdeki yüklü levhaların arasına elektrik alana dik olarak yatay Vx hızı ile fırlatılmaktadır. Fırlatılan parçacığa sadece elektriksel kuvvet etki eder. Yüklü parçacık, elektrik alan içinde yatay atış hareketi yapar. İzlediği yörünge paraboliktir. Alana dik olan Vx hızı hareket boyunca sabittir. Elektriksel kuvvetin etkisiyle oluşan Vy hızı ise sabit ivme etkisinde sürekli artar. Parçacığın herhangi bir andaki hızı, bu iki hızın bileşkesidir (Şekil 2.27.a). Ağırlığı G olan +q yüklü parçacık, düşey düzlemdeki yüklü levhaların arasına elektrik alana dik olarak yatay Vx hızı ile fırlatılmaktadır. Bu durumda parçacığa iki kuvvet etki eder. Bu kuvvetlerden biri cismin ağırlığı, diğeri elektriksel kuvvettir. Parçacığın izleyeceği yörüngeyi, ağırlık ile elektriksel kuvvet arasındaki büyüklük ilişkisi belirler.