💡 10. Sınıf Fizik: Elektrik devreleri hesaplamaları Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Fizik: Elektrik devreleri hesaplamaları Çözümlü Örnekler
Soruda verilen değerleri Ohm Kanunu formülünde yerine koyarak sonuca ulaşabiliriz:
- Verilen Direnç: \( R = 10 \Omega \)
- Verilen Potansiyel Farkı: \( V = 50 V \)
- İstenen Akım: \( I = ? \)
✅ Ohm Kanunu Formülü:
\[ V = I \cdot R \]Akımı bulmak için formülü düzenleyelim:
\[ I = \frac{V}{R} \] \[ I = \frac{50}{10} \] \[ I = 5 A \]👉 Sonuç olarak, iletkenden geçen akım şiddeti 5 Amper'dir.
Eşdeğer direnci bulmak için devreyi parçalara ayırarak çözelim:
- 1. Adım: Paralel bağlı olan \( 6 \Omega \) ve \( 3 \Omega \)'luk dirençlerin eşdeğerini (\( R_p \)) bulalım:
Payda eşitlersek (3'ü 2 ile genişletelim):
\[ \frac{1}{R_p} = \frac{1}{6} + \frac{2}{6} = \frac{3}{6} \] \[ R_p = \frac{6}{3} = 2 \Omega \]- 2. Adım: Bulduğumuz bu paralel grubun eşdeğeri, \( 4 \Omega \)'luk dirence seri bağlıdır. Seri bağlı dirençler toplanır:
✅ Devrenin toplam eşdeğer direnci 6 Ohm olarak bulunur.
Paralel kollarda voltajlar (potansiyel farklar) eşittir. Akım, dirençle ters orantılı paylaşılır.
- Dirençler: \( R_1 = 12 \Omega \) ve \( R_2 = 4 \Omega \)
- Toplam Akım: \( I_{top} = 8 A \)
Dirençler arasındaki oran \( 12 / 4 = 3 \)'tür. Bu durumda küçük dirençten büyük akım geçer:
- \( 12 \Omega \)'luk dirençten \( x \) akımı geçerse,
- \( 4 \Omega \)'luk dirençten \( 3x \) akımı geçer.
Toplam akım denklemi:
\[ x + 3x = 8 \] \[ 4x = 8 \] \[ x = 2 A \]✅ \( 12 \Omega \)'luk dirençten geçen akım \( x \) olduğu için cevap 2 Amper'dir.
Adım adım devreyi analiz edelim:
- 1. Eşdeğer Direnç Hesaplama:
- Paralel olan \( 20 \Omega \) ve \( 20 \Omega \)'luk dirençlerin eşdeğeri: \( R_p = 20 / 2 = 10 \Omega \).
- Bu grup \( 10 \Omega \)'luk ana dirence seridir: \( R_{es} = 10 + 10 = 20 \Omega \).
- 2. Ana Kol Akımı (\( I \)):
- 3. \( 10 \Omega \)'luk Direncin Gerilimi (\( V_{10} \)):
- Seri devrede ana kol akımı bu direncin üzerinden geçer.
✅ Sonuç: Ana kol akımı 3 A, direnç üzerindeki gerilim 30 V'tur.
Elektriksel güç ve enerji formüllerini kullanalım:
- 1. Akım Hesaplama: Güç formülü \( P = V \cdot I \) şeklindedir.
- 2. Enerji Hesaplama: Enerji formülü \( E = P \cdot t \) şeklindedir.
- Gücü kilowatt (kW) cinsine çevirelim: \( 2200 W = 2.2 kW \).
- Süreyi saat cinsine çevirelim: 30 dakika = \( 0.5 \) saat.
✅ Süpürge 10 A akım çeker ve 1.1 kWh enerji harcar.
Lamba parlaklığı, lambanın üzerinden geçen akımın karesi veya gücü (\( P = I^2 \cdot R \)) ile doğru orantılıdır.
- Lambalar özdeş olduğu için hepsinin direnci \( R \)'dir.
- Ana koldan geçen toplam akım \( I \) olsun.
- Bu akım paralel kollara geldiğinde, kollar özdeş olduğu için ikiye bölünür: Her bir paralel koldan \( I / 2 \) kadar akım geçer.
Parlaklık Karşılaştırması:
- Ana koldaki lamba: \( P_{ana} = I^2 \cdot R \)
- Paralel koldaki bir lamba: \( P_{paralel} = (I/2)^2 \cdot R = \frac{I^2 \cdot R}{4} \)
✅ Sonuç: Ana koldaki lamba, paralel kollardaki lambaların her birinden 4 kat daha parlak yanar.
Güç formüllerinden direnç ve akım içeren olanı seçelim:
- Verilen Direnç: \( R = 50 \Omega \)
- Verilen Akım: \( I = 2 A \)
✅ Güç Formülü:
\[ P = I^2 \cdot R \]Değerleri yerine yazalım:
\[ P = 2^2 \cdot 50 \] \[ P = 4 \cdot 50 \] \[ P = 200 W \]👉 Isıtıcının gücü 200 Watt olarak hesaplanır.
Pillerin tükenme süresi, pilden çekilen akım miktarı ile ters orantılıdır. Pilden ne kadar az akım çekilirse, pil o kadar uzun süre dayanır.
- Seri Bağlamada: Toplam voltaj artar (\( 2V \)). Devreden geçen akım artar. Her bir pilden yüksek akım çekildiği için piller çabuk tükenir.
- Paralel Bağlamada: Toplam voltaj değişmez (\( V \)). Devrenin toplam akımı piller arasında paylaşılır. Her bir pilden \( I/2 \) kadar akım çekilir.
✅ Sonuç: Pillerin paralel bağlı olduğu devrede lamba daha uzun süre ışık verir. Çünkü paralel bağlamada her bir pilden çekilen akım azalır, bu da pillerin ömrünü uzatır.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-fizik-elektrik-devreleri-hesaplamalari/sorular