🎓 10. Sınıf
📚 10. Sınıf Fizik
💡 10. Sınıf Fizik: Üreteç bağlanması Çözümlü Örnekler
10. Sınıf Fizik: Üreteç bağlanması Çözümlü Örnekler
Örnek 1:
Bir elektrik devresinde uç uca eklenmiş, her birinin elektromotor kuvveti (EMK) 15V olan üç adet özdeş üreteç aynı yönde akım üretecek şekilde seri bağlanmıştır.
Bu devrenin toplam elektromotor kuvveti kaç Volt (V) olur?
Bu devrenin toplam elektromotor kuvveti kaç Volt (V) olur?
Çözüm:
Seri ve aynı yönde bağlı üreteçlerin toplam gerilimi, her bir üretecin gerilimlerinin toplamına eşittir.
- Verilenler: \( \epsilon_1 = 15 \), \( \epsilon_2 = 15 \), \( \epsilon_3 = 15 \)
- Formül: \( \epsilon_{toplam} = \epsilon_1 + \epsilon_2 + \epsilon_3 \)
- Hesaplama: \( \epsilon_{toplam} = 15 + 15 + 15 \)
- Sonuç: \( \epsilon_{toplam} = 45 \) V
Örnek 2:
Bir devrede elektromotor kuvvetleri sırasıyla 20V, 20V ve 10V olan üç üreteç seri bağlanmıştır. Ancak 10V olan üreteç, diğer ikisine ters yönde akım verecek şekilde bağlanmıştır.
Buna göre devrenin toplam EMK'sı kaç V olur?
Buna göre devrenin toplam EMK'sı kaç V olur?
Çözüm:
Seri bağlı üreteçlerde ters bağlı olan üretecin gerilimi, aynı yönde olanların toplamından çıkarılır.
- Aynı yöndekilerin toplamı: \( 20 + 20 = 40 \) V
- Ters bağlı olan: \( 10 \) V
- Net EMK: \( \epsilon_{net} = 40 - 10 \)
- Sonuç: \( \epsilon_{net} = 30 \) V
Örnek 3:
Özdeş ve her birinin EMK'sı 12V olan dört adet üreteç birbirine paralel olarak bağlanmıştır.
Bu üreteç grubunun toplam gerilimi kaç V olur?
Bu üreteç grubunun toplam gerilimi kaç V olur?
Çözüm:
Paralel bağlı üreteçlerde dikkat edilmesi gereken en önemli kural şudur:
- Paralel bağlı üreteçler özdeş olmalıdır.
- Paralel koldaki üreteç sayısı ne kadar artarsa artsın, toplam gerilim sadece bir tanesinin gerilimine eşittir.
- Formül: \( \epsilon_{toplam} = \epsilon \)
- Hesaplama: \( \epsilon_{toplam} = 12 \) V
Örnek 4:
Bir devrede her birinin gerilimi 10V olan 4 adet özdeş üreteç bulunmaktadır. Bu üreteçlerden iki tanesi birbirine paralel bağlanmış, daha sonra bu paralel gruba diğer iki üreteç seri ve aynı yönde bağlanmıştır.
Devrenin toplam gerilimi kaç V olur?
Devrenin toplam gerilimi kaç V olur?
Çözüm:
Karma bağlamalarda adım adım ilerlemek gerekir:
- 1. Adım: Paralel olan iki adet 10V'luk üretecin eşdeğeri \( 10 \) V olur.
- 2. Adım: Bu 10V'luk eşdeğer yapıya, seri bağlı diğer iki 10V'luk üreteç eklenir.
- 3. Adım: \( \epsilon_{toplam} = 10 + 10 + 10 \)
- Sonuç: \( \epsilon_{toplam} = 30 \) V
Örnek 5:
İç direnci 1 ohm ve EMK'sı 20V olan iki özdeş üreteç seri ve aynı yönde bağlanarak 8 ohm değerindeki bir dış dirence bağlanıyor.
Devreden geçen ana kol akımı \( I \) kaç Amper (A) olur?
Devreden geçen ana kol akımı \( I \) kaç Amper (A) olur?
Çözüm:
Ohm Kanunu'nu üreteçlerin iç dirençlerini de kapsayacak şekilde uygulayalım:
- Toplam EMK: \( \epsilon_{top} = 20 + 20 = 40 \) V
- Toplam iç direnç: \( r_{top} = 1 + 1 = 2 \) ohm
- Dış direnç: \( R = 8 \) ohm
- Toplam direnç: \( R_{es} = R + r_{top} = 8 + 2 = 10 \) ohm
- Akım Formülü: \( I = \frac{\epsilon_{top}}{R_{es}} \)
- Hesaplama: \( I = \frac{40}{10} \)
- Sonuç: \( I = 4 \) A
Örnek 6:
Bir öğrenci özdeş piller ve özdeş lambalar kullanarak iki farklı devre kuruyor.
1. Devre: Bir lamba, bir pile bağlı.
2. Devre: Bir lamba, birbirine paralel bağlı iki pile bağlı.
Her iki devredeki lambalar ışık verdiğine göre;
I. 2. devredeki lamba daha parlak yanar.
II. 2. devredeki pillerin tükenme süresi daha uzundur.
III. 1. devrede pilden çekilen akım, 2. devredeki bir pilden çekilen akımın iki katıdır.
Hangileri doğrudur?
1. Devre: Bir lamba, bir pile bağlı.
2. Devre: Bir lamba, birbirine paralel bağlı iki pile bağlı.
Her iki devredeki lambalar ışık verdiğine göre;
I. 2. devredeki lamba daha parlak yanar.
II. 2. devredeki pillerin tükenme süresi daha uzundur.
III. 1. devrede pilden çekilen akım, 2. devredeki bir pilden çekilen akımın iki katıdır.
Hangileri doğrudur?
Çözüm:
Analiz edelim:
- Parlaklık: Paralel bağlı pillerin toplam gerilimi bir pilin gerilimine eşittir. Bu yüzden her iki devrede de lambanın uçlarındaki gerilim aynıdır, parlaklıklar eşittir. (I yanlış)
- Akım: Lambanın direnci \( R \), pilin gerilimi \( V \) olsun. Her iki devrede de lambadan geçen akım \( I = \frac{V}{R} \) olur.
- Pil Akımı: 1. devrede bu akımın tamamı tek pilden çıkar. 2. devrede ise \( I \) akımı iki pil arasında paylaşılır, yani her bir pilden \( \frac{I}{2} \) akımı çekilir. (III doğru)
- Ömür: Bir pilin ömrü, ondan çekilen akımla ters orantılıdır. 2. devrede pillerden daha az akım çekildiği için piller daha geç tükenir. (II doğru)
Örnek 7:
Televizyon kumandalarının pil yatağını incelediğimizde genellikle iki adet ince (AAA) pilin ters yönlere bakacak şekilde yan yana yerleştirildiğini görürüz. Ancak metal iletkenler incelendiğinde bu pillerin aslında birbirine seri bağlı olduğu anlaşılır.
Neden kumandalarda piller paralel değil de seri bağlanır?
Neden kumandalarda piller paralel değil de seri bağlanır?
Çözüm:
Günlük hayattaki bu tasarımın temel fiziksel sebebi şudur:
- Gerilim İhtiyacı: Elektronik cihazların (kumanda, el feneri vb.) çalışabilmesi için belirli bir eşik gerilimine ihtiyaç vardır.
- Seri Bağlama: Tek bir pil genellikle 1.5V gerilim sağlar. İki pili seri bağladığımızda toplam gerilim 3V olur.
- Sonuç: Cihazın devre elemanlarının çalışması için 1.5V yetersiz kaldığından, piller seri bağlanarak toplam gerilim artırılır.
- Ters Yerleşim: Pillerin fiziksel olarak ters durması, sadece cihazın boyutunu küçültmek ve seri bağlantı yolunu (birinin artısını diğerinin eksisine bağlamak) kısaltmak içindir.
Örnek 8:
Bir kampçı, elindeki 3 adet özdeş pili kullanarak bir feneri en uzun süre çalıştırmak istiyor. Pillerin her birinin gerilimi \( V \), fenerin lambasının direnci \( R \)'dir.
Kampçı pilleri nasıl bağlamalıdır ve bu durumda lambanın uçlarındaki gerilim kaç \( V \) olur?
Kampçı pilleri nasıl bağlamalıdır ve bu durumda lambanın uçlarındaki gerilim kaç \( V \) olur?
Çözüm:
Bir devrenin çalışma süresini (pillerin ömrünü) maksimuma çıkarmak için üreteçlerden çekilen akımı minimuma indirmek gerekir.
- Bağlantı Şekli: Piller birbirine paralel bağlanmalıdır.
- Gerilim: Paralel bağlı özdeş pillerin toplam gerilimi, bir tanesinin gerilimine eşittir. Dolayısıyla lambanın uçlarındaki gerilim 1V olur.
- Akım Paylaşımı: Lambadan geçen toplam akım \( I \) ise, her bir pilden \( \frac{I}{3} \) kadar akım çekilir.
- Avantaj: Pillerden çekilen akım azaldığı için pillerin kimyasal enerjisi daha yavaş tükenir ve fener en uzun süre ışık verir.
Daha Fazla Soru ve İçerik İçin QR Kodu Okutun
https://www.eokultv.com/atolye/10-sinif-fizik-uretec-baglanmasi/sorular