Dinamik test çöz AYT Test 2

Bir elektrik devresinde 4Ω'luk dirençten 2 amper akım geçmektedir. Direnç üzerinde 1 dakikada açığa çıkan ısı enerjisi kaç joule'dür?

A) 480
B) 960
C) 1920
D) 3840

Sevgili öğrenciler, bu soruda bir elektrik devresindeki dirençten geçen akımın belirli bir sürede ne kadar ısı enerjisi açığa çıkaracağını hesaplayacağız. Bu, elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüşümünü inceleyen önemli bir konudur. Şimdi adım adım çözümümüze geçelim:

• 1. Verilenleri Belirleyelim:

  Soruda bize aşağıdaki fiziksel nicelikler ve değerleri verilmiştir:

  Direnç ($R$) = $4\Omega$

  Akım ($I$) = $2$ A

  Zaman ($t$) = $1$ dakika

• 2. Zaman Birimini Standart Hale Getirelim:

  Fizikte enerji hesaplamaları yaparken zaman birimini genellikle saniye (s) cinsinden kullanırız. Bu nedenle, verilen $1$ dakikayı saniyeye çevirmemiz gerekiyor:

  $t = 1 \text{ dakika} = 1 \times 60 \text{ saniye} = 60 \text{ s}$

• 3. Direnç Üzerinde Açığa Çıkan Gücü (Isı Üretim Hızını) Hesaplayalım:

  Bir dirençten akım geçtiğinde açığa çıkan ısı enerjisinin gücü (birim zamanda açığa çıkan enerji), Joule Yasası ile bulunur. Güç ($P$) formülü şöyledir:

  $P = I^2 \cdot R$

  Burada $I$ akımı, $R$ ise direnci temsil eder. Verilen değerleri bu formülde yerine koyarak gücü hesaplayalım:

  $P = (2 \text{ A})^2 \cdot 4\Omega$

  $P = 4 \text{ A}^2 \cdot 4\Omega$

  $P = 16 \text{ Watt}$

  Bu sonuç, direncin her saniyede $16$ Joule enerji açığa çıkardığı anlamına gelir.

• 4. Belirli Bir Sürede Açığa Çıkan Toplam Isı Enerjisini Hesaplayalım:

  Toplam ısı enerjisi ($Q$), gücün ($P$) zaman ($t$) ile çarpılmasıyla bulunur. Yani, birim zamanda açığa çıkan enerjiyi, o sürenin tamamıyla çarparız:

  $Q = P \cdot t$

  Hesapladığımız gücü ($16 \text{ Watt}$) ve saniyeye çevirdiğimiz zamanı ($60 \text{ s}$) bu formülde yerine koyalım:

  $Q = 16 \text{ Watt} \cdot 60 \text{ s}$

  $Q = 960 \text{ Joule}$

Buna göre, direnç üzerinde 1 dakikada açığa çıkan ısı enerjisi $960$ Joule'dür.

Cevap B seçeneğidir.