6. sınıf Fen Bilimleri elektriksel direnç nedir ve nelere bağlıdır? Test 2

Bakır, alüminyum ve demirden yapılmış aynı boyutlardaki üç iletkenden hangisinin elektriksel direnci en küçüktür? (Bakırın öz direnci: 1,68×10⁻⁸ Ω·m, Alüminyum: 2,82×10⁻⁸ Ω·m, Demir: 1,0×10⁻⁷ Ω·m)

A) Bakır
B) Alüminyum
C) Demir
D) Üçünün de direnci eşittir

Merhaba sevgili öğrenciler!

Bugünkü sorumuz, farklı malzemelerden yapılmış iletkenlerin elektriksel dirençlerini karşılaştırmamızı istiyor. Bu tür soruları çözerken, elektriksel direncin nelere bağlı olduğunu anlamak çok önemlidir.

• 1. Elektriksel Direnç Nedir ve Nasıl Hesaplanır?

  Bir iletkenin elektriksel direnci ($R$), üzerinden akım geçişine karşı gösterdiği zorluktur. Direnç, iletkenin malzemesine, uzunluğuna ve kesit alanına bağlıdır. Bu ilişki şu formülle ifade edilir:

  $R = \rho \frac{L}{A}$

  Burada:

  • $R$: Elektriksel direnç (birimi Ohm, $\Omega$)
  • $\rho$ (rho): Malzemenin öz direnci (birimi Ohm metre, $\Omega \cdot m$)
  • $L$: İletkenin uzunluğu (birimi metre, $m$)
  • $A$: İletkenin kesit alanı (birimi metrekare, $m^2$)

  Öz direnç ($\rho$), her malzemenin kendine özgü bir özelliğidir ve malzemenin elektrik akımına ne kadar direnç gösterdiğini belirtir. Öz direnci düşük olan malzemeler, elektriği daha iyi iletirler.

• 2. Sorudaki Bilgileri Analiz Edelim:

  Soruda bize bakır, alüminyum ve demirden yapılmış "aynı boyutlardaki" üç iletken olduğu söyleniyor. "Aynı boyutlar" ifadesi, bu üç iletkenin uzunluklarının ($L$) ve kesit alanlarının ($A$) birbirine eşit olduğu anlamına gelir.

  Bu durumda, direnç formülündeki $L$ ve $A$ değerleri her üç iletken için de sabit olacaktır. Yani, direnç ($R$) sadece malzemenin öz direncine ($\rho$) bağlı hale gelir.

  $R \propto \rho$ (Direnç, öz dirençle doğru orantılıdır.)

  Bu demektir ki, öz direnci en küçük olan malzemenin elektriksel direnci de en küçük olacaktır.

• 3. Öz Direnç Değerlerini Karşılaştıralım:

  Bize verilen öz direnç değerleri şunlardır:

  • Bakır: $1,68 \times 10^{-8} \ \Omega \cdot m$
  • Alüminyum: $2,82 \times 10^{-8} \ \Omega \cdot m$
  • Demir: $1,0 \times 10^{-7} \ \Omega \cdot m$

  Bu değerleri karşılaştırırken, üslü ifadelerin kuvvetlerine dikkat edelim. Tüm değerleri aynı üslü ifade kuvvetine getirmek karşılaştırmayı kolaylaştırır:

  • Bakır: $1,68 \times 10^{-8} \ \Omega \cdot m$
  • Alüminyum: $2,82 \times 10^{-8} \ \Omega \cdot m$
  • Demir: $10 \times 10^{-8} \ \Omega \cdot m$ (çünkü $1,0 \times 10^{-7} = 10 \times 10^{-8}$)

  Şimdi katsayıları karşılaştıralım: Bakır için $1,68$, Alüminyum için $2,82$ ve Demir için $10$.

  Görüldüğü gibi, bu üç değer arasında en küçük olanı Bakır'ın öz direnç değeridir ($1,68 \times 10^{-8} \ \Omega \cdot m$).

• 4. Sonuç:

  Öz direnci en küçük olan malzeme Bakır olduğuna göre, aynı boyutlardaki iletkenler arasında elektriksel direnci en küçük olan da Bakır olacaktır. Bu da Bakır'ın elektriği diğerlerine göre daha iyi ilettiği anlamına gelir.

Cevap A seçeneğidir.