Öğrenciler, iletken telin uzunluğu ile ampul parlaklığı arasındaki ilişkiyi araştırmak için bir deney düzeneği kuruyor. Telin uzunluğunu artırdıklarında ampulün daha sönük yandığını gözlemliyorlar.
Bu gözlemin nedeni aşağıdakilerden hangisidir?
A) Telin kesiti artmıştır
B) Devreden geçen akım azalmıştır
C) Pilin gerilimi artmıştır
D) Ampulün direnci azalmıştır
Merhaba sevgili öğrenciler!
Bu soruda, iletken telin uzunluğu ile ampul parlaklığı arasındaki ilişkiyi inceliyoruz. Deneyde telin uzunluğu arttırıldığında ampulün daha sönük yandığı gözlemlenmiş. Şimdi bu gözlemin nedenini adım adım açıklayalım:
-
1. Ampul Parlaklığı ve Akım İlişkisi: Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen elektrik akımının miktarı ile doğrudan ilişkilidir. Ampulden ne kadar çok akım geçerse, ampul o kadar parlak yanar. Akım azaldığında ise ampul sönükleşir.
-
2. İletken Telin Direnci: Elektrik akımının geçişine karşı gösterilen zorluğa direnç denir. İletken tellerin de bir direnci vardır. Bir telin direnci, telin uzunluğu ($L$), kesit alanı ($A$) ve yapıldığı malzemenin öz direnci ($\rho$) ile ilişkilidir. Bu ilişkiyi veren formül şöyledir: $R = \rho \frac{L}{A}$.
-
3. Tel Uzunluğu ve Direnç İlişkisi: Yukarıdaki formülden de anlaşıldığı gibi, bir telin uzunluğu ($L$) arttıkça, diğer faktörler (öz direnç ve kesit alanı) sabit kalmak koşuluyla, telin direnci ($R$) de artar. Yani, daha uzun bir tel, akıma daha fazla zorluk gösterir.
-
4. Devre Direnci ve Akım İlişkisi (Ohm Yasası): Bir elektrik devresinde, pilin sağladığı gerilim ($V$), devrenin toplam direnci ($R_{toplam}$) ve devreden geçen akım ($I$) arasında Ohm Yasası ile bir ilişki vardır: $V = I \cdot R_{toplam}$. Bu formülü akımı bulmak için düzenlersek: $I = \frac{V}{R_{toplam}}$.
-
5. Deneydeki Durumun Açıklanması:
- Deneyde telin uzunluğu artırıldığında, telin direnci artar.
- Devrenin toplam direnci (tel direnci + ampul direnci) artmış olur.
- Pil gerilimi ($V$) sabit kaldığı için, $I = \frac{V}{R_{toplam}}$ formülüne göre, toplam direnç ($R_{toplam}$) arttığında devreden geçen akım ($I$) azalır.
- Ampulden geçen akım azaldığı için de ampul daha sönük yanar.
-
6. Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Telin kesiti artmıştır: Telin kesiti artsaydı, direnci azalır ve ampul daha parlak yanardı. Bu, gözlemle çelişir.
- B) Devreden geçen akım azalmıştır: Yukarıdaki açıklamalarımızda gördüğümüz gibi, telin uzunluğu arttığında direnç artar ve devreden geçen akım azalır. Bu, ampulün sönükleşmesini açıklar.
- C) Pilin gerilimi artmıştır: Pilin gerilimi artsaydı, devreden geçen akım artar ve ampul daha parlak yanardı. Bu, gözlemle çelişir.
- D) Ampulün direnci azalmıştır: Ampulün direnci genellikle sabit kabul edilir. Azalsaydı bile, bu durum telin uzunluğunun artmasıyla ampulün sönükleşmesini açıklamaz, aksine daha parlak yanmasına neden olabilirdi.
Bu adımları takip ettiğimizde, telin uzunluğunun artmasının, telin direncini artırarak devreden geçen toplam akımı azalttığını ve bu yüzden ampulün sönük yandığını anlıyoruz.
Cevap B seçeneğidir.
