Özdeş iki ampul ve özdeş iki pil kullanılarak kurulan seri bir devrede, iletken telin uzunluğu iki katına çıkarılıyor.
Bu değişiklik ampul parlaklığını nasıl etkiler?
A) Her iki ampulün parlaklığı da aynı oranda artar
B) Her iki ampulün parlaklığı da aynı oranda azalır
C) Sadece bir ampulün parlaklığı azalır
D) Ampul parlaklıklarında değişiklik olmaz
Bu soruyu çözmek için elektrik devrelerindeki temel kavramları hatırlayalım:
- Ampul Parlaklığı ve Güç: Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen akım ve kendi direnciyle doğru orantılı olarak harcadığı elektrik gücüne bağlıdır. Güç ($P$) formülü $P = I^2 R$ veya $P = V \cdot I$ veya $P = \frac{V^2}{R}$ şeklindedir. Burada $I$ akım, $R$ direnç ve $V$ gerilimdir. Akım azaldığında, ampulün harcadığı güç de azalır ve parlaklığı düşer.
- İletken Telin Direnci: Elektrik akımını ileten her telin bir direnci vardır. Bu direnç, telin yapıldığı malzemenin cinsine (özdirenç $\rho$), uzunluğuna ($L$) ve kesit alanına ($A$) bağlıdır. Direnç formülü $R = \rho \frac{L}{A}$ şeklindedir. Bu formüle göre, bir telin uzunluğu arttıkça direnci de artar.
- Seri Devre: Seri bir devrede, tüm elemanlar (piller, ampuller, teller) aynı akım yolunu paylaşır. Devrenin toplam direnci, tüm elemanların dirençlerinin toplamına eşittir.
Şimdi sorudaki değişikliği adım adım inceleyelim:
- 1. İletken Telin Uzunluğu Artırılıyor: Soruda, iletken telin uzunluğunun iki katına çıkarıldığı belirtiliyor. Yukarıdaki direnç formülüne ($R = \rho \frac{L}{A}$) göre, telin uzunluğu ($L$) arttığında, telin direnci ($R_{tel}$) de artar.
- 2. Devrenin Toplam Direnci Artıyor: Seri bir devrede, ampullerin dirençleri ($R_{ampul}$) ve iletken tellerin dirençleri ($R_{tel}$) toplanarak devrenin toplam direncini ($R_{toplam}$) oluşturur. $R_{toplam} = R_{ampul1} + R_{ampul2} + R_{tel}$. İletken telin direnci arttığı için, devrenin toplam direnci de artar.
- 3. Devreden Geçen Akım Azalıyor: Ohm Kanunu'na göre, bir devreden geçen akım ($I$), devrenin toplam gerilimi ($V_{toplam}$) ile doğru, toplam direnci ($R_{toplam}$) ile ters orantılıdır: $I = \frac{V_{toplam}}{R_{toplam}}$. Pillerin gerilimi (toplam $V_{toplam}$) sabit kaldığı halde, devrenin toplam direnci arttığı için, devreden geçen toplam akım azalır.
- 4. Ampullerin Parlaklığı Azalıyor: Seri devredeki her iki ampulden de aynı akım geçer. Ampul parlaklığı, ampulün harcadığı güç ile ilişkilidir ($P = I^2 R_{ampul}$). Akım ($I$) azaldığı için, her bir ampulün harcadığı güç de azalır. Bu da ampullerin parlaklığının azalmasına neden olur.
- 5. Her İki Ampulün Parlaklığı Aynı Oranda Azalır: Ampuller özdeş olduğu ve seri devrede aynı akım geçtiği için, her iki ampulün parlaklığı da aynı oranda ve aynı miktarda etkilenecektir.
Bu adımları takip ettiğimizde, iletken telin uzunluğunun artırılmasıyla devrenin toplam direncinin artacağını, bunun da devreden geçen akımı azaltacağını ve dolayısıyla her iki ampulün parlaklığının da aynı oranda azalacağını anlarız.
Cevap B seçeneğidir.
