Elektrik Alanı [Slayt]

 Medikal Fizik, hastalıkların tanı ve tedavisinde
fiziksel, matematiksel teknik ve kavramların tıbbın
herhangi bir alanında uygulanması ile ilgili bir
bilim dalıdır.
 Biyomedikal cihazlar ve biyomedikal görüntüleme
cihazları günümüzde tıp biliminin; tanı,teşhis ve
tedavide en büyük yardımcılarıdır.
 Tıbbi Görüntüleme, en basit hali ile insan
vücudunun iç yapısının çeşitli yöntemler ile
görülebilir hale getirilmesidir.
Görüntüleme Tekniklerinin iki işlevi
vardır:
1) Organ ve dokuların hasta olup olmadığını
belirlemek; yani hastalıkları saptamak ve tanı
koymak (teşhis etmek)
2) Bu görüntülerin kılavuzluğunda hastalıklı
bölgeden iğne ile parça almak ya da tedavi
amacıyla o bölgeye müdahale etmek
 Tanı ve tedavi amacıyla kullanılan yöntemlerden bazıları;
 Röntgen
 Tomografi ve Bilgisayarlı Tomografi(CT)
 Manyetik Rezonans Görüntüleme(MR)
 Pozitron Emsiyon Yöntemleri(PET)
 Bilgisayarlı Tek Foton Emisyon Tomografisi( SPECT)
 Nükleer Tıp Yöntemleri
 Ultrases
 Mamografi
 Ve x ışını kullanılan bazı yöntemler
 Sayılan bu yöntemlerin birbirinden çok farklı özelliklerinin
olması, her bir yöntemin birbirine karşı belirli bir ya da bir
kaç alanda üstünlüklerinin olduğu gösterir.
 Bazı radyolojik görüntüleme yöntemleri hücrelerin yapısı
hakkında çok detaylı ve işe yarar görüntüler üretebilirken
bazı yöntemler ise hücrelerin yapısı yerine onların
fizyolojisi hakkında yani çalışmaları hakkında bilgi verir.
 Bu yöntemlerin tanı amacıyla kullanımı elde edilen
görüntülerden hastalıkların tespitinde yararlanılması
şeklinde olurken, tedavi amacıyla kullanımı ise bazı
cerrahi işlemlerin görüntüleme yöntemleri sayesinde
daha az zararla yapılmasını sağlamalarıdır.
Elektrik ve Manyetizma
Giriş
 Elektrik ve manyetizma yasaları, radyo, televizyon,
elektrik motoru, bilgisayar, yüksek enerji
hızlandırıcısı ve benzeri elektronik aygıtların
çalışmasında temel rol oynarlar. Katı ve sıvıların
oluşmasını sağlayan atomlar ve moleküller arası
kuvvetler temelde elektrik kökenlidirler.
 Ayrıca, cisimler arasındaki itme ve çekme
kuvvetleri, bir yaydaki esneklik kuvveti gibi
kuvvetler, atomsal düzeydeki elektrik
kuvvetlerinden ileri gelir.
Elektrik Yüklerinin Özellikleri
 Elektrik yükleri ve kuvvetlerinin varlığını
göstermek için birkaç basit deney yapılabilir.
Örneğin, saçınızı kuru bir günde taradıktan
sonra, tarağın kâğıt parçalarını çektiğini
göreceksiniz. Çekim kuvveti çoğu kez kâğıt
parçalarını düşürmeyecek kadar kuvvetlidir.
İpek ya da kürke sürtülmüş cam veya lâstik gibi
başka maddelerle de aynı olay gözlenebilir.
 Bir başka basit deney, şişirilmiş bir balonun
yünle ovulmasıdır. Bu durumda balon odanın
duvarı veya tavanına saatlerce yapışık kalabilir.
Böyle davranan cisimlerin elektriklenmiş veya
elektrikle yüklenmiş oldukları söylenir.
 Ayakkabılarınızı yün bir halıya iyice sürterek,
vücudunuzu kolayca elektrikleyebilirsiniz.
 Bir arkadaşınıza hafifçe dokunarak (ve onu
korkutarak) vücudunuzdaki bu yükü hissedip
ondan kurtulabilirsiniz. Uygun koşullarda
birbirine böyle dokunulduğunda bir kıvılcım
görülür ve her iki taraf da hafif bir
karıncalanma hisseder.
 Havadaki aşırı nem vücudunuzda biriken yükün
toprağa kaçmasına yol açacağından, bu tür
deneyler kuru havalarda en iyi sonuç verirler.
 Bir dizi basit deneylerle, Benjamin Franklin'in
(1706-1790) artı (pozitif) ve eksi (negatif) adlar
verdiği iki çeşit elektrik yükü olduğu
bulunmuştur.
 Bunu göstermek üzere, kürke sürtüldükten
sonra metal olmayan bir iple aşağıdaki şekil a
daki gibi asılmış sert bir lâstik çubuğu göz
önüne alalım. İpeğe sürtülmüş bir cam çubuk
lâstik çubuğa yaklaştırıldığında, ikisi birbirlerini
çekerler.
 Öte yandan, yüklü iki lâstik çubuk (veya yüklü
iki cam çubuk) birbirlerine yaklaştırıldığında,
şekil b deki gibi birbirlerini iterler. Bu
gözlemden lâstik ve camın, farklı iki
elektriklenme durumunda bulundukları
görülmektedir.
 Bu gözlemlere dayanarak, aynı yüklerin
birbirlerini ittikleri, farklı yüklerin birbirlerini
çektikleri sonucuna varılır.
 Franklin'in önerisi benimsenerek cam
çubuktaki elektrik yüküne artı, lâstik
çubuktakine eksi denilir.
 Bu nedenle yüklü bir lâstik çubuk tarafından
çekilen (veya yüklü bir cam çubuk tarafından
itilen) yüklü herhangi bir cisim artı yüklü, yüklü
bir lastik çubuk tarafından itilen (veya yüklü bir
cam çubuk tarafından çekilen) yüklü herhangi
bir cisim eksi yüklü olmalıdır.
 Birçok ticarî ürünün özelliklerinden, çekici
elektrik kuvvetleri sorumludur. Örneğin birçok
kontak merceğin plâstiği (etafilkon),
gözyaşındaki protein moleküllerini elektriksel
olarak çeken moleküllerden oluşur.
 Bu protein moleküllerinin plâstikçe soğrulup
tutulması ile mercek, kullanıcının
gözyaşlarından oluşmuş durumuna girer.
Bundan dolayı kullanıcının gözü merceği
yabancı cisim gibi algılamaz ve böylece rahatça
kullanılabilir.
 Elektriklenme durumu yükün bir cisimden
ötekine geçmesiyle meydana gelir. Böylece,
cisimlerden biri bir miktar eksi yük kazanırken
ötekisi aynı miktar artı yük kazanır.
 Örneğin, bir, cam çubuk ipeğe sürtüldüğünde,
ipek, cam çubuktaki artı yüke eşit miktarda eksi
yük kazanır.
 İletkenler,Yalıtkanlar ve İndüklenen yükler
İletkenler: Serbestçe hareket eden yüklere sahip
maddelerdir. Metal
Yalıtkanlar : Kolayca iletilmeyen yüklere sahip
maddelerdir.Odun
 Yarıiletkenler : Elektrik özellikleri arada olan
maddelerdir. Silikon
 İndüksiyon : Elektrikle yüklü bir cismin diğer bir cisme
teması sonucu o cisimde de elektrik akımı oluşturmasıdır.
Coulomb Kanunları
 Coulomb
Kanunları
- İki nokta yük arasındaki elektrik kuvvetin büyüklüğü
yüklerin çarpımıyla doğru orantılı ve aralarındaki uzaklığın
karesiyle ters orantılıdır.
F k
q1q2
r2
r
: iki yük arası uzaklık
q1,q2 : yükler
k
: orantı sabiti
- İki yükün birbirleri üzerinde oluşturdukları kuvvetlerin doğrultusu
her zaman onları birleştiren doğru boyuncadır.
- Yükler aynı işarete sahipse, kuvvetler iticidir.
- Yükler zıt işarete sahipse, kuvvetler çekicidir.
q1
q2
q1
q2
q1
q2
+
+
-
-
+
-
F2 on 1
r
F1 on 2
F2 on 1
r
F1 on 2
F2 on 1
r
F1 on 2
 Coulomb Kuvvetleri
 Coulomb
F k
Kuvvetleri ve Birimler
q1q2
r2
r
: iki yük arasındaki uzaklık (m)
q1,q2 : yükler
(C)
k
: orantı sabiti
k  8.987551787  109 N  m 2 / C 2
SI birimi
 8.988 109 N  m 2 / C 2
 9.0 109 N  m 2 / C 2
c  2.99792458  108 m / s
k  (10 7 N  s 2 / C 2 )c 2

1
40
Tanımdan elde edilen
;  0  8.854 10 12 C 2 /( N  m 2 )
e  1.602176462(63) 1019 C
1 nC  10-9 C
Bir protonun yükü
 Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler
Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler
A
+ + +
+
+
 +
+ +
 F0
B
q0
+
A

F0
B maddesi çıkarıldığında
+ + +
+
+
+ + +
P
•Yüklü A maddesinin varlığı uzayın niteliğini değiştirir ve bir “elektrik
alan”oluşturur.
•Yüklü B maddesi çıkarıldığında , B maddesi üzerinde meydana gelen
kuvvet gözden kaybolsa da, A maddesinin oluşturduğu elektrik alan kalır.
•Yüklü madde üzerindeki elektrik kuvvet, diğer yüklü maddelerin meydana
getirdiği elektrik alan tarafından oluşturulur.
 Elektrik alan ve Elektrik kuvvetler
 Elektrik
alan ve Elektrik kuvvetler
A
A
+ + +
+
+
+ + +
P
Test yükü yerleştiriliyor
+ + +
+
+
 +
+ +
 F0
Deneme yükü
q0

F0
• Belirli bir noktada elektrik alanın olup olmadığını deneysel olarak
bulmak için, noktaya yüklü küçük bir cisim(deneme yükü) yerleştiririz.
• Elektrik alan şu şekilde ifade edilir:
• Bir q yükü üzerindeki kuvvet:

 F0
E
q0


F  qE
( SI biriminde N/C )
Elektrik Alan
Elektrik Alan Çizgileri
Elektrik alan desenlerini göz önünde
canlandırmanın uygun bir yolu, her noktada
elektrik alan vektörünü kendisine teğet kabul
eden çizgiler çizmektir. Elektrik alan çizgilerinin
özellikleri
 E elektrik olan vektörü, elektrik alan çizgisine
her noktada teğettir.
 Alan çizgilerine dik birim yüzeyden geçen
çizgilerin sayısı, o bölgedeki elektrik alan
büyüklüğüyle orantılıdır. Buna göre, alan
çizgileri birbirlerine yakın olduğunda E büyük,
uzak olduğunda küçüktür.
 Alan çizgileri artı bir yükten çıkıp eksi bir yükte
son bulmalıdır.
 İki alan çizgisi birbirini kesemez.
 A yüzeyinden geçen çizgi
yoğunluğu, B yüzeyinden,
geçen çizgi yoğunluğundan
daha büyüktür. Bu
nedenle, A yüzeyindeki
elektrik alanı, B dekinden
daha şiddetlidir. Üstelik,
çizgiler, farklı noktalarda
farklı doğrultularda
olduklarından alan düzgün
değildir.
Bir nokta yükün elektrik alan çizgileri, (a) Artı bir nokta
yük için alan çizgileri yarıçap boyunca dışarı doğrudur. (b)
Eksi bir nokta yük için çizgiler yarıçap boyunca içeri
doğrudur.
Eşit büyüklükte zıt işaretli iki nokta yükün
elektrik alan çizgileri
İki artı nokta yükün elektrik alan
çizgileri
Bir +2q nokta yükü ile başka bir -q nokta
yükünün elektrik alan çizgileri