Bir öğrenci, kurduğu basit elektrik devresine bir ayarlanabilir direnç (reosta) ekliyor. Reostanın sürgüsünü bir yöne doğru hareket ettirdiğinde ampulün parlaklığının arttığını gözlemliyor. Buna göre, öğrencinin yaptığı bu hareketle ilgili aşağıdaki yorumlardan hangisi doğrudur?
A) Reostanın direnci artırılmıştır.
B) Devreden geçen akım şiddeti azaltılmıştır.
C) Devrenin toplam direnci azaltılmıştır.
D) Pilin gerilimi artırılmıştır.
Sevgili öğrenciler, bu soruyu adım adım inceleyerek doğru cevaba ulaşalım. Elektrik devrelerinde ampulün parlaklığı, devreden geçen akım şiddetiyle doğrudan ilişkilidir. Bu temel bilgiyi hatırlayarak çözümümüze başlayalım.
- 1. Ampulün Parlaklığı ve Akım İlişkisi: Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen elektrik akımının şiddetiyle doğru orantılıdır. Yani, ampulün parlaklığı arttığında, devreden geçen akım şiddeti de artmış demektir. Soruda ampulün parlaklığının arttığı belirtildiğine göre, öğrencinin yaptığı hareket sonucunda devreden geçen akım şiddeti artmıştır.
- 2. Ohm Kanunu ve Akım-Direnç İlişkisi: Elektrik devrelerinin temel kanunlarından biri olan Ohm Kanunu'na göre, akım şiddeti ($I$), gerilim ($V$) ile doğru, direnç ($R$) ile ters orantılıdır. Bu ilişki $I = \frac{V}{R}$ şeklinde ifade edilir. Öğrenci devredeki pili değiştirmediği için devrenin gerilimi ($V$) sabittir. Akım şiddeti ($I$) arttığına göre, devrenin toplam direnci ($R_{toplam}$) azalmış olmalıdır.
- 3. Reostanın Direnci ve Toplam Direnç: Devredeki ampul ve reosta seri bağlıdır. Seri bağlı devrelerde toplam direnç, elemanların dirençlerinin toplamına eşittir: $R_{toplam} = R_{ampul} + R_{reosta}$. Ampulün direnci sabit olduğuna göre, devrenin toplam direncinin azalması için reostanın direncinin ($R_{reosta}$) azaltılması gerekir.
- 4. Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Reostanın direnci artırılmıştır: Eğer reostanın direnci artırılsaydı, devrenin toplam direnci artar, akım azalır ve ampulün parlaklığı azalırdı. Bu, gözlemle çelişir.
- B) Devreden geçen akım şiddeti azaltılmıştır: Ampulün parlaklığı arttığına göre, devreden geçen akım şiddeti artırılmıştır. Bu ifade yanlıştır.
- C) Devrenin toplam direnci azaltılmıştır: Akım şiddetinin artması (ampulün parlaklığının artması) için, sabit gerilim altında devrenin toplam direncinin azalması gerekir. Bu ifade, yaptığımız analizle tamamen uyumludur.
- D) Pilin gerilimi artırılmıştır: Öğrenci sadece reostanın sürgüsünü hareket ettiriyor, pilin gerilimini değiştirmiyor. Pilin gerilimi sabit kabul edilir.
Yukarıdaki adımları takip ettiğimizde, ampulün parlaklığının artmasının, devreden geçen akımın artmasıyla, bunun da devrenin toplam direncinin azalmasıyla mümkün olduğunu görüyoruz.
Cevap C seçeneğidir.
