6. sınıf Fen Bilimleri ampul parlaklığı deneyi ve sonuçları Test 1

Bir elektrik devresinde X, Y, Z özdeş ampulleri bulunmaktadır. X ampulünün iki ucu arasına bir iletken tel bağlandığında Y ve Z ampullerinin parlaklığı artıyor, X ampulü ise sönüyor.
Bu devreyle ilgili aşağıdakilerden hangisi doğrudur?

A) Tüm ampuller paralel bağlıdır
B) X ampulü Y ve Z'ye seri bağlıdır
C) X ampulü Y ve Z'ye paralel bağlıdır
D) Tüm ampuller seri bağlıdır

• Ampul X'in Sönmesi: X ampulünün iki ucu arasına bir iletken tel bağlandığında, bu durum X ampulünü kısa devre yapar. Elektrik akımı, dirençsiz veya çok az dirençli yolu tercih eder. Dolayısıyla, akımın büyük bir kısmı (ideal durumda tamamı) iletken tel üzerinden geçer ve X ampulünden akım geçmez. Bu yüzden X ampulü söner. Bu bilgi, X ampulünün devrede bir yere bağlı olduğunu ve kısa devre edildiğini gösterir.
• Ampul Y ve Z'nin Parlaklığının Artması: Ampullerin parlaklığı, üzerlerinden geçen akımın ($I$) veya üzerlerindeki gerilimin ($V$) artmasıyla artar (Güç $P = I^2 R$ veya $P = V^2 / R$). Y ve Z ampullerinin parlaklığının artması, üzerlerinden geçen akımın arttığını veya üzerlerindeki gerilimin arttığını gösterir.
• Devre Direnci ve Akım İlişkisi: Bir devredeki toplam direnç azaldığında, devreden çekilen toplam akım (Ohm Kanunu'na göre $I_{toplam} = V_{kaynak} / R_{toplam}$) artar. Y ve Z ampullerinin parlaklığının artması için, devredeki toplam akımın artması gerekir. Bu da ancak devrenin toplam direncinin azalmasıyla mümkündür.
• X Ampulünün Konumu: X ampulünün kısa devre edilmesiyle devrenin toplam direncinin azalması, X ampulünün devrenin ana kolunda veya Y ve Z ampullerinin bulunduğu kolla seri bağlı olduğu anlamına gelir. Eğer X ampulü, Y ve Z ampullerinin bulunduğu kola seri bağlıysa, X'in kısa devre edilmesiyle bu seri direnç ortadan kalkar. Bu durum, devrenin toplam direncini azaltır ve ana akımı artırır. Artan ana akım, Y ve Z ampullerinin üzerinden geçerek onların parlaklığını artırır.
• Seçeneklerin Değerlendirilmesi:

  A) Tüm ampuller paralel bağlıdır: Eğer tüm ampuller paralel bağlı olsaydı, X'i kısa devre etmek, güç kaynağını da kısa devre etmek anlamına gelirdi. Bu durumda Y ve Z ampulleri de sönerdi veya çok az parlardı. Bu seçeneği eliyoruz.

  C) X ampulü Y ve Z'ye paralel bağlıdır: Eğer X ampulü, Y ve Z ampullerinin oluşturduğu bir kombinasyona paralel bağlı olsaydı, X'i kısa devre etmek yine güç kaynağını kısa devre etmeye benzer bir etki yaratır, Y ve Z'nin parlaklığını artırmazdı. Bu seçeneği de eliyoruz.

  D) Tüm ampuller seri bağlıdır: Bu durumda X, Y ve Z ampulleri seri bağlıdır. X kısa devre edildiğinde, devrenin toplam direnci $3R$'den $2R$'ye düşer. Toplam akım artar ve bu artan akım Y ve Z üzerinden geçer, parlaklıkları artar. Bu durum gözlemlerle uyumludur.

  B) X ampulü Y ve Z'ye seri bağlıdır: Bu ifade, X ampulünün, Y ve Z ampullerinin oluşturduğu bir kombinasyona seri bağlı olduğu anlamına gelir. Bu kombinasyon Y ve Z'nin birbirine seri bağlı olduğu (yani D seçeneği) veya Y ve Z'nin birbirine paralel bağlı olduğu durumları kapsar. Her iki durumda da X'in kısa devre edilmesi, devrenin toplam direncini azaltır ve Y ile Z'nin parlaklığını artırır. B seçeneği, gözlemleri açıklayan daha genel bir ifadedir ve D seçeneğini de kapsar.

Sonuç olarak, X ampulünün kısa devre edilmesiyle devrenin toplam direncinin azalması ve Y ile Z ampullerinden geçen akımın artması için, X ampulünün Y ve Z ampullerinin oluşturduğu bir yapıya seri bağlı olması gerekmektedir.

Cevap B seçeneğidir.