Bir öğrenci, bağlantı kablosunun uzunluğunun ampul parlaklığına etkisini araştırmak için bir deney yapıyor. Özdeş pil ve ampul kullanarak iki farklı devre kuruyor:
- I. Devre: Kısa bağlantı kablosu kullanılıyor.
- II. Devre: Uzun bağlantı kablosu kullanılıyor.
Bu deney sonucunda aşağıdaki çıkarımlardan hangisine ulaşılması
beklenir?
A) I. Devre'deki ampul, II. Devre'deki ampule göre daha parlak yanar.
B) II. Devre'deki ampul, I. Devre'deki ampule göre daha parlak yanar.
C) Her iki devredeki ampullerin parlaklıkları birbirine eşittir.
D) Bağlantı kablosunun uzunluğu ampul parlaklığını etkilemez.
Bu deneyde, bağlantı kablosunun uzunluğunun ampul parlaklığı üzerindeki etkisini anlamak için elektrik devrelerinin temel prensiplerini incelememiz gerekiyor.
- Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen elektrik akımının miktarıyla doğru orantılıdır. Yani, ampulden ne kadar çok akım geçerse, o kadar parlak yanar.
- Elektrik akımının bir devrede ne kadar kolay veya zor aktığını belirleyen şeye elektriksel direnç denir. Direnç ne kadar az olursa, akım o kadar kolay akar ve miktarı artar.
- Bir iletkenin (bu durumda bağlantı kablosunun) direnci, onun uzunluğuyla doğru orantılıdır. Yani, kablo ne kadar uzun olursa, direnci o kadar artar. Bu ilişkiyi $R = \rho \cdot \frac{L}{A}$ formülüyle ifade edebiliriz; burada $R$ direnç, $\rho$ özdirenç, $L$ uzunluk ve $A$ kesit alanıdır.
- Şimdi deneydeki devrelere bakalım:
- I. Devre'de kısa bağlantı kablosu kullanıldığı için, bu kablonun direnci daha azdır.
- II. Devre'de uzun bağlantı kablosu kullanıldığı için, bu kablonun direnci daha fazladır.
- Her iki devrede de özdeş pil (aynı gerilim, $V$) ve özdeş ampul (aynı direnç, $R_{ampul}$) kullanıldığı için, devrenin toplam direncini belirleyen ana faktör bağlantı kablosunun direncidir.
- Bu durumda, I. Devre'nin toplam direnci (kısa kablo + ampul), II. Devre'nin toplam direncinden (uzun kablo + ampul) daha azdır.
- Ohm Kanunu'na göre ($I = V/R_{toplam}$), gerilim sabitken toplam direnç azaldıkça devreden geçen akım artar.
- Bu durumda, I. Devre'nin toplam direnci daha az olduğu için, bu devreden daha fazla elektrik akımı geçecektir.
- Daha fazla akım geçen ampul, daha parlak yanar. Dolayısıyla, I. Devre'deki ampul, II. Devre'deki ampule göre daha parlak yanacaktır.
Bu çıkarımlar doğrultusunda, doğru seçenek A'dır.
Cevap A seçeneğidir.
