Çözümlü Elektrostatik Problemleri

Abstract

"Elektrik ve Manyetizma" ve "Elektromanyetik Teori" dersleri, üniversitelerin fen ve mühendislik fakültelerinde lisans düzeyinde okutulan bilimsel ve tek­nolojik gelişmelere kaynaklık eden temel bilgilerin verildiği en önemli ders­lerdir. Bu derslerin anlaşılması ve bu dersler kapsamında verilen bilgilerin özümsenerek uygulamaya yönelik olarak kullanılabilmesi asgari düzeyde bir matematiksel alt yapıya sahip olmayı gerektirmektedir. Ancak, öngörülen düzeyde matematiksel bilgiye sahip olunsa bile bu bilginin nerede ve nasıl kullanılacağının bilinmemesi derslerin anlaşılmasını ve edinilen bilgilerin uygulamaya yönelik olarak kullanılabilmesini engellemektedir.Ülkemizdeki Fen ve Mühendislik Fakültelerinin değişik bölümlerinde li­sans ve lisansüstü düzeyde okutulan Temel Fizik, Elektrik ve Manyetizma ve Elektromanyetik Teori gibi derslerde genel bir başarısızlık söz konusu­dur. Kanımızca bunun en önemli nedenlerinden birisi de edinilen bilgile­rin uygulamaya yönelik olarak kullanılabileceği değişik düzeyde zorluğa sa­hip problemlerin çözümünde öğrenciye yol gösterecek Türkçe olarak yayın­lanmış, geniş zorluk yelpazesinde problem içeren çözüm kitabının olmayı­şıdır. Bu eksikliği gidermek için hazırladığımız "Çözümlü Doğru Akım ve Elektromanyetizma Problemleri" başlığını taşıyan problem çözüm kitabı Hacettepe Üniversitesi tarafından 2013 yılında yayınlanarak Ülkemiz Yük­sek Öğretiminin hizmetine sunulmuştur. Elektrostatik ile ilgili boşluğu dol­durmak için de elinizdeki bu kitabı hazırlamış bulunuyoruz.Birinci kitabın tamamlayıcısı ve devamı niteliğini taşıyan "Çözümlü Elekt­rostatik Problemleri" başlıklı bu kitap beş bölümden oluşmaktadır. Her bölümde; önce "Önbilgi" başlığı altında, bölümle ilgili yasaların ve teorem­lerin ifadelerine yer verilmiş ve kullanılan formüller hatırlatılmıştır. Elekt­rostatikle ilgili problemler skaler ve vektör alan kavramları esas alınarak çö­zülür. Bu nedenle, kitabın birinci bölümünde bu alanlarla ilgili problem çö­zümlerini içeren "Vektör Analizi" bölümüne yer verilmiştir. Durgun yük­lerin ve yük dağılımlarının oluşturdukları E ve D alanları ile V potansiyelleri"Boşlukta Elektrostatik Alan ve Potansiyel" başlığı altında ikinci bölüm­de, elektrostatik problemlerin farklı koordinat sistemlerindeki çözümleri için kullanılan özel bazı teknikler "Elektrostatik Problemlerin Özel Bazı Yöntemlerle Çözümü" başlığı altında üçüncü bölümde, nokta yük grupla­rının ve yük dağılımlarının enerjileri, boşlukta oluşturdukları elektrik alan­da depoladıkları enerjiler "Boşlukta Elektrostatik Alan, Alanda Depola­nan Enerji, Enerji-Kuvvet İlişkisi" başlığı altında dördüncü bölümde ve son olarak da iletken ve dielektrik ortamlarda oluşan E ve D alanları ile V potansiyelleri "Maddesel Ortamlarda Elektrostatik Alan, Alanda De­polanan Enerji, Enerji-Kuvvet İlişkisi" başlığı altında beşinci bölümde sunulmuştur.Kitapta birim sistemi olarak "Systèmes International d'Unités" (SI) birim sistemi kullanılmıştır. Ekler kısmında SI sistemindeki temel birimlerin ta­nımlarına (EK-A), üç değişik koordinat eksen takımında değişik işlemcile­rin ifadelerine (EK-B), serbest uzay sabitlerine (EK-C) ve serbest uzaydaki te­mel elektrostatik postülatlara (EK-Ç), ayrım yüzeylerindeki sınır koşullarına (EK-D), Legendre polinomları (EK-E) ve üç değişik koordinat eksen takımın­da Laplace denkleminin çözümüne (EK-F), özel bazı yük ve yük dağılımları­nın oluşturdukları elektrik alan ifadelerine (EK-G), bazı fiziksel sabitler (EK- H) ile bazı maddelerin dielektrik sabitlerine (EK-I) yer verilmiştir.