Sorunun Çözümü
Adım 1: Başlangıç Durumunu Analiz Edelim
- K devresi: Bir pil (gerilim $V$) ve bir ampul (direnç $R$) seri bağlıdır. Ampulden geçen akım $I_X = V/R$ olur. Ampulün parlaklığı (gücü) $P_X = I_X^2 R = (V/R)^2 R = V^2/R$ ile orantılıdır.
- L devresi: Bir pil (gerilim $V$) ve iki özdeş ampul (Y ve Z, her birinin direnci $R$) seri bağlıdır. Toplam direnç $R_{toplam} = R+R = 2R$ olur. Ampullerden geçen akım $I_{YZ} = V/(2R)$ olur. Her bir ampulün parlaklığı $P_Y = P_Z = I_{YZ}^2 R = (V/(2R))^2 R = V^2/(4R)$ ile orantılıdır.
- Karşılaştırma: Başlangıçta $P_X = V^2/R$ iken, $P_Y = P_Z = V^2/(4R)$'dir. Yani X ampulü, Y ve Z ampullerinden 4 kat daha parlaktır ve Y ile Z'nin parlaklıkları eşittir. Bu durum, soruda verilen ilk grafikle uyumludur.
Adım 2: L Devresindeki Değişikliği Değerlendirelim
- L devresine, mevcut pile seri ve doğru yönde (pozitif kutbu diğer pilin negatif kutbuna bağlanacak şekilde) özdeş bir pil daha ekleniyor.
- Bu durumda L devresinin toplam gerilimi $V_{yeni} = V + V = 2V$ olur.
- Ampuller (Y ve Z) hala seri bağlı olduğundan, toplam direnç $R_{toplam} = 2R$ olarak kalır.
- L devresinden geçen yeni akım $I'_{YZ} = V_{yeni} / R_{toplam} = (2V) / (2R) = V/R$ olur.
- Her bir ampulün (Y ve Z) yeni parlaklığı $P'_Y = P'_Z = (I'_{YZ})^2 R = (V/R)^2 R = V^2/R$ ile orantılıdır.
Adım 3: Son Durumu Karşılaştıralım
- X ampulünün bağlı olduğu K devresinde herhangi bir değişiklik yapılmadığı için parlaklığı aynı kalır: $P_X = V^2/R$.
- Y ampulünün yeni parlaklığı: $P'_Y = V^2/R$.
- Z ampulünün yeni parlaklığı: $P'_Z = V^2/R$.
- Sonuç olarak, X, Y ve Z ampullerinin parlaklıkları birbirine eşit ve başlangıçtaki X ampulünün parlaklığına eşit olur: $P_X = P'_Y = P'_Z$.
Adım 4: Seçenekleri İnceleyelim
Bu duruma uyan grafik, X, Y ve Z ampullerinin parlaklıklarının eşit ve başlangıçtaki X ampulünün parlaklığı seviyesinde olduğu grafiktir.
Cevap D seçeneğidir.