Elektrik devrelerinde kullanılan direnç, voltaj ve akım şiddeti büyüklükleri arasında $V = I \cdot R$ ilişkisi vardır. Bu üç büyüklükten hangisi/hangileri türetilmiş niceliktir?
A) Yalnız voltaj
B) Voltaj ve direnç
C) Akım ve direnç
D) Voltaj, direnç ve akım
Fizikteki tüm nicelikler (büyüklükler), temel ve türetilmiş olmak üzere iki ana kategoriye ayrılır. Bu ayrımı anlamak, soruyu doğru bir şekilde çözmek için kritik öneme sahiptir.
- Temel Nicelikler: Bunlar, başka hiçbir nicelikten türetilemeyen, bağımsız ve en basit fiziksel büyüklüklerdir. Uluslararası Birim Sistemi (SI), yedi temel nicelik tanımlar. Bunlar; kütle (birimi kilogram, $kg$), uzunluk (birimi metre, $m$), zaman (birimi saniye, $s$), akım şiddeti (birimi amper, $A$), sıcaklık (birimi kelvin, $K$), madde miktarı (birimi mol, $mol$) ve ışık şiddeti (birimi kandela, $cd$) şeklindedir.
- Türetilmiş Nicelikler: Bunlar, iki veya daha fazla temel niceliğin matematiksel işlemler (çarpma, bölme, üs alma vb.) yoluyla bir araya getirilmesiyle elde edilen büyüklüklerdir. Örneğin, hız (uzunluk/zaman), kuvvet (kütle x ivme), enerji (kuvvet x yol) gibi nicelikler türetilmiştir.
Şimdi soruda bahsedilen elektrik devrelerindeki büyüklükleri tek tek inceleyelim:
- Akım Şiddeti ($I$): Akım şiddeti, Uluslararası Birim Sistemi'nde (SI) tanımlanmış yedi temel nicelikten biridir. Birimi Amper'dir ($A$). Tanımı gereği başka bir nicelikten türetilmez, temel bir büyüklüktür.
- Voltaj ($V$): Voltaj (elektriksel potansiyel farkı), birim elektrik yükü başına yapılan iş olarak tanımlanır. Yani $V = \text{İş} / \text{Yük}$. İş (enerji) ve elektrik yükü ise temel niceliklerden türetilmiş niceliklerdir. Örneğin, işin birimi Joule ($J$) olup, $J = N \cdot m = (kg \cdot m/s^2) \cdot m = kg \cdot m^2/s^2$ şeklinde temel birimlerle ifade edilebilir. Elektrik yükünün birimi Coulomb ($C$) olup, $C = A \cdot s$ şeklinde akım şiddeti ve zaman gibi temel nicelikler cinsinden ifade edilebilir. Dolayısıyla voltaj, temel niceliklerden türetilmiş bir niceliktir. Birimi Volt'tur ($V$), ve $V = J/C$ veya temel birimler cinsinden $V = kg \cdot m^2 / (A \cdot s^3)$ olarak yazılabilir.
- Direnç ($R$): Soru metninde verilen $V = I \cdot R$ ilişkisinden direnci çekebiliriz: $R = V / I$. Daha önce de belirttiğimiz gibi, voltaj ($V$) türetilmiş bir niceliktir ve akım şiddeti ($I$) temel bir niceliktir. Türetilmiş bir niceliğin (voltaj) temel bir niceliğe (akım) bölünmesiyle elde edilen direnç de türetilmiş bir nicelik olmak zorundadır. Direncin birimi Ohm'dur ($\Omega$), ve $\Omega = V/A$ olarak ifade edilir.
Bu analiz sonucunda, akım şiddeti ($I$) temel bir nicelik iken, voltaj ($V$) ve direnç ($R$) türetilmiş niceliklerdir.
Cevap B seçeneğidir.
