🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Fizik
💡 10. Sınıf Fizik: Pillerin bağlanması ve elektrik akımı Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Fizik: Pillerin bağlanması ve elektrik akımı Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir elektrik devresinde her birinin elektromotor kuvveti (EMK) 2 V olan özdeş üç pil seri ve düz olarak bağlanmıştır. Devredeki dış direnç 3 Ohm olduğuna göre, devreden geçen ana kol akımı kaç Amper olur? (Pillerin iç direnci ihmal edilmektedir.)
Çözüm:
Seri ve düz bağlı pillerde toplam gerilimi bulmak için pillerin EMK değerlerini toplarız.
- Toplam EMK: \( \varepsilon_{t} = \varepsilon_{1} + \varepsilon_{2} + \varepsilon_{3} \)
- \( \varepsilon_{t} = 2 + 2 + 2 = 6 \) V
- Ohm Kanunu formülü: \( I = \frac{\varepsilon_{t}}{R} \)
- Değerleri yerine koyalım: \( I = \frac{6}{3} = 2 \) A
Örnek 2:
Özdeş ve her birinin gerilimi 12 V olan iki pil, bir lambaya paralel olarak bağlanmıştır. Lambanın direnci 6 Ohm olduğuna göre, lambadan geçen akım şiddeti kaç Amperdir?
Çözüm:
Paralel bağlı özdeş pillerde, pil sayısı ne kadar artarsa artsın toplam gerilim (EMK) tek bir pilin gerilimine eşittir.
- Toplam gerilim: \( \varepsilon_{t} = 12 \) V
- Direnç: \( R = 6 \) Ohm
- Akım formülü: \( I = \frac{\varepsilon_{t}}{R} \)
- Hesaplama: \( I = \frac{12}{6} = 2 \) A
Örnek 3:
Bir devrede her birinin EMK değeri 10 V olan 4 adet özdeş pil bulunmaktadır. Bu pillerden 3 tanesi aynı yönde, 1 tanesi ise bunlara ters olacak şekilde seri bağlanmıştır. Devreye 4 Ohm büyüklüğünde bir direnç bağlandığında devreden geçen akım kaç Amper olur?
Çözüm:
Seri bağlı pillerde zıt yönde bağlanan pillerin gerilimi, düz bağlı olanlardan çıkarılır.
- Düz bağlı pillerin toplamı: \( 10 + 10 + 10 = 30 \) V
- Ters bağlı pilin etkisi: \( -10 \) V
- Net toplam EMK: \( \varepsilon_{t} = 30 - 10 = 20 \) V
- Akım şiddeti: \( I = \frac{\varepsilon_{t}}{R} \)
- Hesaplama: \( I = \frac{20}{4} = 5 \) A
Örnek 4:
EMK değeri 20 V ve iç direnci 1 Ohm olan bir pil, 9 Ohm değerindeki bir dış dirence bağlanıyor. Bu devreden geçen akım şiddeti kaç Amperdir?
Çözüm:
Pillerin iç direnci (r), devredeki dış dirence (R) seri bağlı bir direnç gibi düşünülür.
- Toplam direnç: \( R_{t} = R + r \)
- \( R_{t} = 9 + 1 = 10 \) Ohm
- Akım şiddeti: \( I = \frac{\varepsilon}{R_{t}} \)
- Hesaplama: \( I = \frac{20}{10} = 2 \) A
Örnek 5:
Televizyon kumandalarında genellikle iki adet 1.5 V pil seri olarak takılır. Kumandanın çalışması için 3 V gerilime ihtiyaç duyulduğuna göre, pillerin neden paralel değil de seri bağlandığını açıklayınız.
Çözüm:
Günlük hayatta kullandığımız cihazların çalışma prensibi pil bağlanma şeklini belirler:
- Seri Bağlama: Gerilimi (voltajı) artırmak için kullanılır. Kumanda 3 V ile çalıştığı için iki adet 1.5 V pil seri bağlanarak \( 1.5 + 1.5 = 3 \) V elde edilir.
- Paralel Bağlama: Eğer piller paralel bağlansaydı, toplam gerilim yine 1.5 V kalırdı ve kumanda çalışmazdı.
- Sonuç: Cihazın ihtiyaç duyduğu yüksek voltajı sağlamak amacıyla piller seri bağlanmıştır.
Örnek 6:
Özdeş piller ve özdeş lambalarla kurulan iki devreden birincisinde bir lambaya bir pil, ikincisinde ise aynı lambaya paralel bağlı iki pil bağlanmıştır. Lambaların ışık verme süreleri \( t_{1} \) ve \( t_{2} \) arasındaki ilişki nedir?
Çözüm:
Pillerin tükenme süresi, pilden çekilen akım miktarı ile ters orantılıdır.
- 1. Devrede lambadan \( I \) akımı geçerse, pilden de \( I \) kadar akım çekilir.
- 2. Devrede piller paralel olduğu için gerilim aynıdır, lambadan yine \( I \) akımı geçer.
- Ancak paralel kollarda akım paylaşıldığı için her bir pilden \( \frac{I}{2} \) kadar akım çekilir.
- Pilden ne kadar az akım çekilirse, pil o kadar geç biter.
- Bu durumda \( t_{2} = 2 \times t_{1} \) olur.
Örnek 7:
Her birinin EMK değeri 6 V olan 4 adet özdeş pil bulunmaktadır. Bu pillerin ikişerli olarak kendi aralarında paralel, sonra bu grupların birbirine seri bağlanmasıyla oluşan devrenin toplam EMK'sı kaç Volt olur?
Çözüm:
Karmaşık bağlı devrelerde adım adım ilerlenmelidir:
- 1. Grup (Paralel): İki adet 6 V pil paralel bağlı ise bu grubun toplamı 6 V olur.
- 2. Grup (Paralel): Diğer iki adet 6 V pil paralel bağlı ise bu grubun toplamı da 6 V olur.
- Şimdi bu iki grup birbirine seri bağlandığına göre:
\( \varepsilon_{t} = \varepsilon_{grup1} + \varepsilon_{grup2} \) - \( \varepsilon_{t} = 6 + 6 = 12 \) V
Örnek 8:
Bir oyuncak araba 3 adet 1.5 V pil ile çalışmaktadır. Piller yanlışlıkla bir tanesi ters olacak şekilde seri takılırsa;
a) Arabanın motoruna giden toplam gerilim kaç V olur?
b) Piller doğru takılsaydı gerilim kaç V olurdu?
a) Arabanın motoruna giden toplam gerilim kaç V olur?
b) Piller doğru takılsaydı gerilim kaç V olurdu?
Çözüm:
Pillerin bağlanma yönü devrenin toplam enerjisini doğrudan etkiler.
- a) Yanlış Bağlama (Bir ters): İki pil düz, bir pil ters olduğu için;
\( \varepsilon_{t} = 1.5 + 1.5 - 1.5 = 1.5 \) V olur. - b) Doğru Bağlama (Hepsi düz): Üç pil de aynı yönde seri bağlı olduğu için;
\( \varepsilon_{t} = 1.5 + 1.5 + 1.5 = 4.5 \) V olur.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-fizik-pillerin-baglanmasi-ve-elektrik-akimi/sorular