Sorunun Çözümü
Bu soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde çözelim:
- Devre Analizi:
- Şekil 1: İki özdeş pil seri bağlanmıştır, dolayısıyla toplam gerilim \(V_{toplam} = 2V_{pil}\) olur. Devrede bir adet özdeş ampul bulunmaktadır. Ampulün direnci \(R_{ampul}\) olsun. Devrenin toplam direnci \(R_1 = R_{ampul}\) olur. Ohm Kanunu'na göre devreden geçen akım \(I_1 = \frac{V_{toplam}}{R_1} = \frac{2V_{pil}}{R_{ampul}}\) olur. Ampulün parlaklığı (gücü) \(P_1 = I_1^2 \cdot R_{ampul}\) ile orantılıdır.
- Şekil 2: Yine iki özdeş pil seri bağlanmıştır, dolayısıyla toplam gerilim \(V_{toplam} = 2V_{pil}\) olur. Devrede üç adet özdeş ampul seri bağlanmıştır. Devrenin toplam direnci \(R_2 = R_{ampul} + R_{ampul} + R_{ampul} = 3R_{ampul}\) olur. Ohm Kanunu'na göre devreden geçen akım \(I_2 = \frac{V_{toplam}}{R_2} = \frac{2V_{pil}}{3R_{ampul}}\) olur. Her bir ampulün parlaklığı (gücü) \(P_2 = I_2^2 \cdot R_{ampul}\) ile orantılıdır.
- Parlaklık Karşılaştırması:
- Şekil 1'deki akım: \(I_1 = \frac{2V_{pil}}{R_{ampul}}\)
- Şekil 2'deki akım: \(I_2 = \frac{2V_{pil}}{3R_{ampul}} = \frac{1}{3} I_1\)
- Ampulün parlaklığı, üzerinden geçen akımın karesiyle doğru orantılıdır (\(P \propto I^2\)).
- Şekil 1'deki ampulün parlaklığı \(P_1 \propto I_1^2\).
- Şekil 2'deki her bir ampulün parlaklığı \(P_2 \propto I_2^2 = \left(\frac{1}{3}I_1\right)^2 = \frac{1}{9}I_1^2\).
- Bu durumda, \(P_1 = 9P_2\) olduğu görülür. Yani Şekil 1'deki ampul, Şekil 2'deki her bir ampulden 9 kat daha parlak yanacaktır.
- Seçeneklerin Değerlendirilmesi:
- A) Yanlış. Parlaklıklar farklıdır.
- B) Yanlış. Seri bağlı devrede tüm ampullerden aynı akım geçer, dolayısıyla hepsi aynı parlaklıkta yanar veya hiçbiri yanmaz.
- C) Yanlış. Şekil 2'deki ampuller, Şekil 1'deki ampulden daha az parlak yanar.
- D) Doğru. Şekil 1'deki ampul, Şekil 2'deki ampullerden daha parlak yanar çünkü üzerinden daha fazla akım geçmektedir.
Cevap D seçeneğidir.