Bu deneyde, elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüşümü ve bu dönüşümün bazı faktörlere bağlılığı incelenmektedir. Açığa çıkan ısı miktarı ($Q$) Joule yasasına göre $Q = I^2 R t$ formülü ile ifade edilir, burada $I$ akım şiddeti, $R$ direnç ve $t$ akımın geçiş süresidir.
- 1. Düzeneğin Analizi: 1 pil, R direnç, 5 dakika süre.
- 2. Düzeneğin Analizi: 1 pil, R direnç, 10 dakika süre.
- 3. Düzeneğin Analizi: 2 pil (seri bağlı, yani gerilim 2 katına çıkar), R direnç, 5 dakika süre.
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) Elektrik enerjisi ısı enerjisine dönüşebilir.
Tüm düzeneklerde, elektrik akımı dirençli telden geçerken suyun sıcaklığı artar. Bu durum, elektrik enerjisinin ısı enerjisine dönüştüğünü açıkça gösterir. Bu çıkarıma ulaşılabilir.
- B) İletken telin direnci artarsa, iletken telde açığa çıkan ısı miktarı da artar.
Bu deneyde kullanılan tüm dirençler (teller) özdeştir, yani direnç değeri ($R$) değiştirilmemiştir. Bir değişkenin etkisini gözlemlemek için o değişkenin değiştirilmesi, diğerlerinin sabit tutulması gerekir. Direnç sabit tutulduğu için, direncin ısı üzerindeki etkisini bu deneyden çıkaramayız. Bu çıkarıma ulaşılamaz.
- C) İletken telin üzerinden geçen elektrik akımının şiddeti artarsa, iletken telde açığa çıkan ısı miktarı da artar.
1. düzenek (1 pil) ile 3. düzenek (2 pil) karşılaştırıldığında, direnç ($R$) ve süre ($t=5$ dakika) sabit tutulmuştur. 3. düzenekteki gerilim daha yüksek olduğu için akım şiddeti ($I$) daha fazla olacaktır ($I=V/R$). Eğer 3. düzenekteki sıcaklık artışı 1. düzeneğe göre daha fazla olursa (ki Joule yasasına göre $Q \propto I^2$ olduğu için artacaktır), bu çıkarıma ulaşılabilir.
- D) İletken telin üzerinden geçen elektrik akımının geçiş süresi artarsa, iletken telde açığa çıkan ısı miktarı da artar.
1. düzenek (5 dakika) ile 2. düzenek (10 dakika) karşılaştırıldığında, pil sayısı (gerilim), dolayısıyla akım şiddeti ($I$) ve direnç ($R$) sabit tutulmuştur. Sadece akımın geçiş süresi ($t$) artırılmıştır. Eğer 2. düzenekteki sıcaklık artışı 1. düzeneğe göre daha fazla olursa (ki Joule yasasına göre $Q \propto t$ olduğu için artacaktır), bu çıkarıma ulaşılabilir.
Deneyde direnç değeri değiştirilmediği için, direncin ısı miktarı üzerindeki etkisi hakkında bir çıkarım yapılamaz.
Cevap B seçeneğidir.