Verilen elektrik devrelerini ve ifadeleri adım adım inceleyelim:
- Devre 1: Bir pil (gerilimi $V$ olsun) ve bir ampulden (direnci $R$ olsun) oluşmaktadır. Ampulün üzerinden geçen akım Ohm Kanunu'na göre $I_1 = \frac{V}{R}$ olur. Ampulün parlaklığı, gücü ile doğru orantılıdır ve gücü $P_1 = I_1^2 R = \left(\frac{V}{R}\right)^2 R = \frac{V^2}{R}$ olarak hesaplanır.
- Devre 2: İki pil seri bağlanmıştır, bu durumda toplam gerilim $V_{toplam} = V + V = 2V$ olur. İki ampul de seri bağlanmıştır, bu durumda toplam direnç $R_{toplam} = R + R = 2R$ olur. Ampuller üzerinden geçen akım $I_2 = \frac{V_{toplam}}{R_{toplam}} = \frac{2V}{2R} = \frac{V}{R}$ olur. Her bir ampulün parlaklığı (gücü) $P_2 = I_2^2 R = \left(\frac{V}{R}\right)^2 R = \frac{V^2}{R}$ olarak hesaplanır.
Şimdi ifadeleri değerlendirelim:
- I. 1'deki ampul 2'deki ampullerden parlak yanar.
Hesaplamalarımıza göre $P_1 = \frac{V^2}{R}$ ve $P_2 = \frac{V^2}{R}$'dir. Yani $P_1 = P_2$. Bu durumda 1'deki ampul ile 2'deki ampuller aynı parlaklıkta yanar. Dolayısıyla bu ifade yanlıştır.
- II. 2'deki ampuller farklı parlaklıkta yanar.
Devre 2'deki ampuller özdeş olup seri bağlıdır. Seri bağlı devrelerde tüm elemanların üzerinden aynı akım geçer. Ampullerin dirençleri de aynı olduğundan, güçleri ($P = I^2 R$) ve dolayısıyla parlaklıkları da aynı olacaktır. Dolayısıyla bu ifade yanlıştır.
- III. 2 devresine bir ampul daha eklenirse her bir ampulün parlaklığı azalır.
Devre 2'ye bir özdeş ampul daha seri olarak eklenirse, toplam direnç $R'_{toplam} = R + R + R = 3R$ olur. Pillerin toplam gerilimi $2V$ değişmez. Yeni akım $I'_2 = \frac{2V}{3R}$ olur. Başlangıçtaki akım $I_2 = \frac{2V}{2R} = \frac{V}{R}$ idi. Görüldüğü gibi $I'_2 < I_2$ olduğundan, ampuller üzerinden geçen akım azalır. Akım azaldığı için her bir ampulün gücü ($P = I^2 R$) ve dolayısıyla parlaklığı da azalır. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.
Yukarıdaki analizlere göre sadece III. ifade doğrudur.
Cevap C seçeneğidir.