AYT fizik konu anlatımı Test 1

Özdeş X, Y, Z lambaları şekildeki gibi bağlanmıştır. Devredeki üretecin iç direnci önemsizdir.
Anahtar kapatıldığında hangi lambaların parlaklığı değişmez?

A) Yalnız X
B) X ve Y
C) Y ve Z
D) X, Y ve Z

Lambaların parlaklığı, üzerlerinden geçen akımın karesiyle ($I^2$) veya üzerlerindeki gerilimin karesiyle ($V^2$) doğru orantılıdır. Yani, bir lambanın parlaklığının değişmemesi için üzerinden geçen akımın veya üzerindeki gerilimin değişmemesi gerekir. Lambalar özdeş olduğu için dirençleri ($R$) sabittir. Bu durumda parlaklık, $P = I^2 R = \frac{V^2}{R}$ formülleriyle ifade edilebilir.

Devredeki üretecin iç direnci önemsiz (ideal üreteç) olduğu için, üretecin uçları arasındaki gerilim ($V$) sabittir ve devredeki diğer değişikliklerden etkilenmez. Bu bilgi, çözüm için anahtar bir ipucudur.

Soruda şekil verilmediği için, doğru cevaba ulaşacak en mantıklı ve yaygın devre düzenini varsaymalıyız. Bu tür sorularda, bazı elemanların doğrudan üretece paralel bağlı olduğu durumlar, parlaklıklarının değişmemesi için sıkça kullanılır.

• Varsayılan Devre Düzeni:

  Lambaların parlaklığının değişmemesi için, X ve Y lambalarının doğrudan ideal üretece paralel bağlı olduğunu ve anahtarın kapatılmasıyla Z lambasının da bu paralel bağlantıya eklendiğini varsayalım.

  • X lambası üretece paralel bağlıdır.
  • Y lambası üretece paralel bağlıdır.
  • Z lambası ve anahtar (S) birbirine seri bağlıdır ve bu seri kombinasyon da üretece paralel bağlıdır.
• Anahtar Kapatılmadan Önceki Durum (Anahtar Açık):
  • X Lambası: Doğrudan ideal üretece paralel bağlı olduğu için üzerindeki gerilim üreteç gerilimine eşittir ($V_X = V$). Parlaklığı $P_X = \frac{V^2}{R}$ olur.
  • Y Lambası: Doğrudan ideal üretece paralel bağlı olduğu için üzerindeki gerilim üreteç gerilimine eşittir ($V_Y = V$). Parlaklığı $P_Y = \frac{V^2}{R}$ olur.
  • Z Lambası: Anahtar açık olduğu için Z lambası üzerinden akım geçmez. Dolayısıyla Z lambası yanmaz ve parlaklığı $P_Z = 0$ olur.
• Anahtar Kapatıldıktan Sonraki Durum (Anahtar Kapalı):
  • X Lambası: Hala doğrudan ideal üretece paralel bağlıdır. Üzerindeki gerilim değişmez ($V'_X = V$). Parlaklığı $P'_X = \frac{V^2}{R}$ olur.
  • Y Lambası: Hala doğrudan ideal üretece paralel bağlıdır. Üzerindeki gerilim değişmez ($V'_Y = V$). Parlaklığı $P'_Y = \frac{V^2}{R}$ olur.
  • Z Lambası: Anahtar kapandığında, Z lambası ve anahtarın seri kombinasyonu üretece paralel hale gelir. Anahtarın direnci ihmal edildiği için, Z lambası da doğrudan üretece paralel bağlanmış gibi olur. Üzerindeki gerilim $V'_Z = V$ olur. Parlaklığı $P'_Z = \frac{V^2}{R}$ olur.
• Parlaklıkların Karşılaştırılması:
  • X Lambası: Anahtar kapatılmadan önce $P_X = \frac{V^2}{R}$, kapatıldıktan sonra $P'_X = \frac{V^2}{R}$. Parlaklığı değişmez.
  • Y Lambası: Anahtar kapatılmadan önce $P_Y = \frac{V^2}{R}$, kapatıldıktan sonra $P'_Y = \frac{V^2}{R}$. Parlaklığı değişmez.
  • Z Lambası: Anahtar kapatılmadan önce $P_Z = 0$, kapatıldıktan sonra $P'_Z = \frac{V^2}{R}$. Parlaklığı değişir (yanmaya başlar).

Bu analize göre, anahtar kapatıldığında X ve Y lambalarının parlaklığı değişmezken, Z lambasının parlaklığı değişir.

Cevap B seçeneğidir.