Sorunun Çözümü
Verilen problemde özdeş pil ve ampuller kullanılarak oluşturulmuş iki farklı seri devre bulunmaktadır. Ampullerin parlaklığı, üzerlerinden geçen akım miktarı ile doğru orantılıdır (güç \(P = I^2R\)). Devrelerdeki toplam direnç arttıkça, devreden geçen akım azalır ve ampullerin parlaklığı düşer.
- Devre 1 (K ve L ampulleri):
- Bu devrede 1 pil ve 2 özdeş ampul (K ve L) seri bağlanmıştır.
- Toplam direnç \(R_{toplam1} = R_K + R_L = 2R\) olur (özdeş ampullerin direnci R kabul edilirse).
- Devreden geçen akım \(I_1 = \frac{V}{R_{toplam1}} = \frac{V}{2R}\) olur.
- Seri bağlı oldukları için K ve L ampullerinden aynı akım geçer. Dolayısıyla K ve L ampulleri aynı parlaklıkta yanar. (D seçeneği doğrudur.)
- K ampulünün parlaklığı \(P_K = I_1^2 R = (\frac{V}{2R})^2 R = \frac{V^2}{4R}\) olur.
- Devre 2 (M, N ve P ampulleri):
- Bu devrede 1 pil ve 3 özdeş ampul (M, N ve P) seri bağlanmıştır.
- Toplam direnç \(R_{toplam2} = R_M + R_N + R_P = 3R\) olur.
- Devreden geçen akım \(I_2 = \frac{V}{R_{toplam2}} = \frac{V}{3R}\) olur.
- Seri bağlı oldukları için M, N ve P ampullerinden aynı akım geçer. Dolayısıyla M, N ve P ampulleri aynı parlaklıkta yanar. (C seçeneği doğrudur.)
- M ampulünün parlaklığı \(P_M = I_2^2 R = (\frac{V}{3R})^2 R = \frac{V^2}{9R}\) olur.
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) K ve M ampulleri aynı parlaklıkta yanar.
- K ampulünün parlaklığı \(P_K = \frac{V^2}{4R}\).
- M ampulünün parlaklığı \(P_M = \frac{V^2}{9R}\).
- Görüldüğü üzere \(P_K \neq P_M\). Hatta \(P_K > P_M\) (K ampulü M'den daha parlak yanar). Bu ifade söylenemez.
- B) Bağımsız değişken ampul sayısıdır.
- İki devreyi karşılaştırdığımızda, pil aynı kalırken ampul sayısı değiştirilmiştir (2 ampul vs 3 ampul). Bu, deneyde değiştirilen faktör olduğu için ampul sayısı bağımsız değişkendir. Bu ifade doğrudur.
- C) M, N ve P ampulleri aynı parlaklıkta yanar.
- Yukarıda açıklandığı gibi, seri bağlı özdeş ampullerden aynı akım geçtiği için parlaklıkları aynıdır. Bu ifade doğrudur.
- D) K ve L ampulleri aynı parlaklıkta yanar.
- Yukarıda açıklandığı gibi, seri bağlı özdeş ampullerden aynı akım geçtiği için parlaklıkları aynıdır. Bu ifade doğrudur.
Sonuç olarak, K ve M ampullerinin aynı parlaklıkta yandığı ifadesi yanlıştır ve bu nedenle söylenemez.
Cevap A seçeneğidir.