Özdeş ampuller ve özdeş pillerle kurulu aşağıdaki devrelerden hangisinde ampul en parlak yanar?
A) Tek ampul ve tek pilden oluşan basit devre
B) İki ampulün seri bağlandığı devre
C) İki ampulün paralel bağlandığı devre
D) Üç ampulün seri bağlandığı devre
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, özdeş ampuller ve özdeş piller kullanarak kurulan farklı devrelerde ampullerin parlaklığını karşılaştıracağız. Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen elektrik akımının miktarına bağlıdır. Akım ne kadar fazlaysa, ampul o kadar parlak yanar.
Elektrik akımını belirlemek için Ohm Kanunu'nu kullanırız: $I = V / R$. Burada $I$ akım, $V$ gerilim (voltaj) ve $R$ dirençtir.
- Özdeş ampuller: Tüm ampullerin direnci aynıdır. Bu dirence $R_{ampul}$ diyelim.
- Özdeş piller: Tüm pillerin sağladığı gerilim aynıdır. Bu gerilime $V_{pil}$ diyelim.
Şimdi her bir seçeneği inceleyelim:
- A) Tek ampul ve tek pilden oluşan basit devre:
- Bu devrede, pilin tüm gerilimi ($V_{pil}$) tek bir ampul üzerine düşer.
- Devrenin toplam direnci sadece ampulün direncidir ($R_{ampul}$).
- Ampulden geçen akım: $I_A = V_{pil} / R_{ampul}$.
- Bu, ampulün alabileceği en yüksek akım değerlerinden biridir.
- B) İki ampulün seri bağlandığı devre:
- Seri bağlı devrelerde ampullerin dirençleri toplanır. Toplam direnç: $R_{toplam} = R_{ampul} + R_{ampul} = 2 \cdot R_{ampul}$.
- Pilin gerilimi ($V_{pil}$) bu iki ampul arasında paylaşılır.
- Devreden geçen toplam akım (ve dolayısıyla her bir ampulden geçen akım): $I_B = V_{pil} / (2 \cdot R_{ampul})$.
- Gördüğünüz gibi, bu akım $I_A$'nın yarısıdır ($I_B = I_A / 2$). Bu yüzden ampuller daha az parlak yanar.
- C) İki ampulün paralel bağlandığı devre:
- Paralel bağlı devrelerde, her bir ampul pilin tüm gerilimini ($V_{pil}$) alır.
- İdeal bir pil varsayarsak, her bir ampulden geçen akım $I_C = V_{pil} / R_{ampul}$ olurdu. Bu akım, A seçeneğindeki akımla aynıdır.
- Ancak, gerçek pillerin bir iç direnci vardır. Paralel bağlanan ampul sayısı arttıkça, pilden çekilen toplam akım artar (çünkü eşdeğer direnç azalır). Bu artan akım, pilin iç direncinde daha fazla gerilim düşümüne neden olur. Sonuç olarak, ampullere ulaşan gerçek gerilim biraz azalır ve bu da her bir ampulün parlaklığını tek başına yanan ampule göre biraz düşürür. Bu nedenle, A seçeneğindeki ampul, C seçeneğindeki her bir ampulden daha parlak yanar.
- D) Üç ampulün seri bağlandığı devre:
- Bu devrede üç ampul seri bağlıdır. Toplam direnç: $R_{toplam} = R_{ampul} + R_{ampul} + R_{ampul} = 3 \cdot R_{ampul}$.
- Devreden geçen toplam akım (ve dolayısıyla her bir ampulden geçen akım): $I_D = V_{pil} / (3 \cdot R_{ampul})$.
- Bu akım, $I_A$'nın üçte biridir ($I_D = I_A / 3$). Bu durumda ampuller çok daha sönük yanar.
Yukarıdaki analizlere göre, ampulden geçen akımın en yüksek olduğu durum A seçeneğidir. Bu da ampulün en parlak yanacağı anlamına gelir.
Cevap A seçeneğidir.
