Şekilde verilen devrede özdeş lambalar ve özdeş piller kullanılmıştır. Anahtar kapatıldığında hangi lambanın parlaklığı kesinlikle değişmez?
(Lamba1 pil1'e seri, Lamba2 pil2'ye seri, bu ikisi paralel, anahtar Lamba2'nin olduğu kolda)
A) Lamba 1
B) Lamba 2
C) Her ikisi de
D) Hiçbiri
Bu soruyu adım adım, anlaşılır bir şekilde çözelim:
- Devre Yapısını Anlama:
- Devrede özdeş lambalar (Lamba1, Lamba2) ve özdeş piller (Pil1, Pil2) kullanılmıştır.
- Lamba1, Pil1'e seri bağlıdır. Bu ikisi bir kol oluşturur.
- Lamba2, Pil2'ye seri bağlıdır. Bu ikisi de başka bir kol oluşturur.
- Bu iki kol birbirine paralel bağlanmıştır.
- Anahtar, Lamba2'nin bulunduğu koldadır.
- Bu yapı, Pil1 ve Pil2'nin paralel bağlanarak ortak bir gerilim kaynağı oluşturduğu ve Lamba1 ile Lamba2'nin (anahtarla birlikte) bu ortak gerilim kaynağına paralel bağlandığı anlamına gelir. Yani, Lamba1 kendi piline, Lamba2 de kendi piline paralel olarak bağlanmıştır.
- Özdeş pillerin gerilimi $V$, özdeş lambaların direnci $R$ olsun.
- Parlaklık ve Akım İlişkisi:
- Bir lambanın parlaklığı, üzerinden geçen akımın şiddetiyle doğru orantılıdır. Akım ne kadar fazlaysa, lamba o kadar parlak yanar. (Özdeş lambalar olduğu için dirençleri aynıdır, dolayısıyla güç $P = I^2 R$ formülüne göre parlaklık akımın karesiyle orantılıdır.)
- Anahtar Açık Durum (Başlangıç):
- Anahtar açıkken, Lamba2'nin bulunduğu kol (Pil2, Lamba2 ve anahtarın olduğu seri bağlantı) açık devredir. Bu koldan akım geçmez. Dolayısıyla Lamba2 yanmaz (parlaklığı sıfırdır).
- Lamba1'in bulunduğu kol (Pil1 ve Lamba1'in seri bağlantısı) ise kapalı bir devredir. Bu koldan akım geçer ve Lamba1 yanar.
- Lamba1'in bağlı olduğu kol, Pil1'in gerilimi olan $V$ ile beslenir. Bu durumda Lamba1 üzerinden geçen akım $I_1 = V/R$ olur.
- Anahtar Kapalı Durum (Son Durum):
- Anahtar kapatıldığında, Lamba2'nin bulunduğu kol da artık kapalı bir devre haline gelir.
- Devredeki iki paralel kolun her biri, kendi piline seri bağlıdır ve bu pillerin gerilimi sabittir ($V$). Paralel bağlı kollarda gerilimler eşit olduğu için, her bir kolun uçları arasındaki gerilim değişmez.
- Lamba1 için: Lamba1'in bulunduğu kol (Pil1 ve Lamba1), anahtarın durumundan etkilenmez. Bu kolun uçları arasındaki gerilim hala Pil1'in gerilimi olan $V$'dir. Dolayısıyla Lamba1 üzerinden geçen akım $I_1' = V/R$ olarak kalır.
- Lamba2 için: Lamba2'nin bulunduğu kol (Pil2 ve Lamba2) da artık kapalıdır. Bu kolun uçları arasındaki gerilim Pil2'nin gerilimi olan $V$'dir. Lamba2 üzerinden geçen akım $I_2' = V/R$ olur.
- Parlaklık Değişimini Karşılaştırma:
- Lamba1 için: Anahtar açıkken üzerinden geçen akım $I_1 = V/R$ idi. Anahtar kapatıldığında da üzerinden geçen akım $I_1' = V/R$ oldu. Görüldüğü gibi Lamba1 üzerinden geçen akım değişmedi. Dolayısıyla Lamba1'in parlaklığı da kesinlikle değişmez.
- Lamba2 için: Anahtar açıkken üzerinden akım geçmiyordu (parlaklığı sıfırdı). Anahtar kapatıldığında üzerinden $I_2' = V/R$ akımı geçmeye başladı (yanmaya başladı). Dolayısıyla Lamba2'nin parlaklığı kesinlikle değişir (sıfırdan belirli bir değere çıkar).
Bu analiz sonucunda, anahtar kapatıldığında Lamba1'in parlaklığının kesinlikle değişmediği görülür.
Cevap A seçeneğidir.
