Özdeş piller ve ampullerle kurulan aşağıdaki devrelerde, bağlantı kablolarının cinsi ve uzunluğu farklıdır. Buna göre hangi devredeki ampulün daha parlak yanması beklenir?
- Devre 1: Bakır tel, $10 \text{ cm}$ uzunluğunda
- Devre 2: Nikrom tel, $10 \text{ cm}$ uzunluğunda
(Not: Bakır tel, nikrom tele göre elektriği daha iyi iletir.)
A) Devre 1
B) Devre 2
C) Her ikisi de eşit parlaklıkta yanar.
D) Kablonun cinsi ampul parlaklığını etkilemez.
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, özdeş piller ve ampullerle kurulan iki farklı devredeki ampul parlaklıklarını karşılaştırmamız isteniyor. Ampul parlaklığını etkileyen temel faktörleri ve devre elemanlarının özelliklerini adım adım inceleyelim:
- Ampul Parlaklığı ve Akım İlişkisi: Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen elektrik akımının miktarı ile doğru orantılıdır. Yani, ampulden ne kadar çok akım geçerse, ampul o kadar parlak yanar. Amacımız, hangi devreden daha fazla akım geçtiğini bulmaktır.
- Ohm Kanunu ve Devre Akımı: Bir devreden geçen toplam akım ($I$), devrenin toplam gerilimi ($V$) ile doğru, devrenin toplam direnci ($R_{toplam}$) ile ters orantılıdır. Bu ilişkiyi Ohm Kanunu ile ifade ederiz: $I = V/R_{toplam}$. Bu durumda, devrenin toplam direnci ne kadar az olursa, devreden geçen akım o kadar fazla olur ve ampul o kadar parlak yanar.
- Devrenin Toplam Direnci: Bir devrenin toplam direnci, devredeki tüm dirençlerin (ampulün direnci, bağlantı kablolarının direnci vb.) toplamıdır. Soruda piller ve ampuller özdeş olduğu için, ampullerin dirençleri her iki devrede de aynıdır. Bu durumda, ampul parlaklığını etkileyecek tek fark, bağlantı kablolarının direncidir.
- Kablo Direncini Etkileyen Faktörler: Bir kablonun elektrik direnci, kablonun yapıldığı malzemenin cinsine (öz direncine, $\rho$), uzunluğuna ($L$) ve kesit alanına ($A$) bağlıdır. Direnç formülü $R = \rho \cdot L/A$ şeklindedir. Kablonun öz direnci ne kadar düşükse, direnci de o kadar düşük olur.
- Verilen Bilginin Yorumlanması: Soruda "Bakır tel, nikrom tele göre elektriği daha iyi iletir" bilgisi verilmiştir. Bu ifade, bakırın öz direncinin nikromun öz direncinden daha düşük olduğu anlamına gelir. Elektriği iyi ileten maddelerin direnci düşüktür.
- Devrelerin Karşılaştırılması:
- Devre 1 (Bakır tel): Bakır telin öz direnci düşüktür. Kablo uzunluğu $10 \text{ cm}$'dir. Bu durumda, bakır telin direnci düşük olacaktır.
- Devre 2 (Nikrom tel): Nikrom telin öz direnci yüksektir. Kablo uzunluğu $10 \text{ cm}$'dir. Bu durumda, nikrom telin direnci yüksek olacaktır.
Her iki devrede de kablo uzunlukları aynı olduğu için, kablo direncini belirleyen temel faktör kablonun cinsidir. Bakır telin direnci, nikrom telin direncinden daha düşüktür.
- Toplam Direnç ve Akım İlişkisi:
- Devre 1'de (bakır tel), kablo direnci daha düşük olduğu için devrenin toplam direnci daha az olacaktır.
- Devre 2'de (nikrom tel), kablo direnci daha yüksek olduğu için devrenin toplam direnci daha fazla olacaktır.
Ohm Kanunu'na göre ($I = V/R_{toplam}$), toplam direnci daha az olan devreden (Devre 1) daha fazla akım geçecektir.
- Sonuç: Devre 1'deki ampulden daha fazla akım geçeceği için, Devre 1'deki ampul daha parlak yanacaktır.
Cevap A seçeneğidir.
