Sorunun Çözümü
Bu soruyu çözmek için her bir devredeki ampullerin parlaklıklarını (veya üzerlerindeki güçleri) ve devrelerin özelliklerini inceleyelim. Ampul parlaklığı, ampul üzerinde harcanan güç ($P$) ile doğru orantılıdır. Güç formülleri $P = I^2 R$ veya $P = V_{ampul}^2 / R$'dir. Tüm ampullerin dirençlerini $R$ ve pilin gerilimini $V$ kabul edelim.
- 1. Devre: Sadece X ampulü bağlıdır.
- Devre akımı: $I_1 = V/R$
- X ampulünün parlaklığı: $P_{X1} = I_1^2 R = (V/R)^2 R = V^2/R$
- 2. Devre: X ve Y ampulleri seri bağlıdır.
- Toplam direnç: $R_{toplam} = R_X + R_Y = R + R = 2R$
- Devre akımı: $I_2 = V/(2R)$
- X ampulünün parlaklığı: $P_{X2} = I_2^2 R = (V/(2R))^2 R = V^2/(4R)$
- Y ampulünün parlaklığı: $P_{Y2} = I_2^2 R = V^2/(4R)$
- 3. Devre: X ve Y ampulleri paralel bağlıdır.
- Paralel bağlı ampullerin uçları arasındaki potansiyel farkı pilin gerilimine eşittir ($V$).
- X ampulünün parlaklığı: $P_{X3} = V^2/R$
- Y ampulünün parlaklığı: $P_{Y3} = V^2/R$
Şimdi seçenekleri değerlendirelim:
- A) 1.devredeki X ampulü 2. devredeki durumuna göre daha az parlaktır.
- $P_{X1} = V^2/R$
- $P_{X2} = V^2/(4R)$
- Görüldüğü gibi, $P_{X1}$ değeri $P_{X2}$ değerinden 4 kat daha büyüktür ($V^2/R > V^2/(4R)$). Bu durumda 1. devredeki X ampulü, 2. devredeki durumuna göre daha parlaktır. Seçenekte "daha az parlaktır" denildiği için bu ifade yanlıştır ve söylenemez.
- B) 2.devredeki Y ampulü çıkarılırsa X ampulü ışık vermez.
- 2. devre seri bağlıdır. Seri bağlı bir devrede elemanlardan biri (Y ampulü) çıkarılırsa devre açılır ve akım kesilir. Dolayısıyla X ampulü ışık vermez. Bu ifade doğrudur.
- C) 3.devredeki X ampulü çıkarılırsa Y ampulü ışık vermeye devam eder.
- 3. devre paralel bağlıdır. Paralel bağlı bir devrede kollardan biri (X ampulünün bulunduğu kol) açılsa bile, diğer kol (Y ampulünün bulunduğu kol) pil ile bağlantısını sürdürür. Bu nedenle Y ampulü ışık vermeye devam eder. Bu ifade doğrudur.
- D) Devrelerdeki X ampulünün parlaklık sıralaması $1 = 3 > 2$ şeklindedir.
- $P_{X1} = V^2/R$
- $P_{X2} = V^2/(4R)$
- $P_{X3} = V^2/R$
- Bu değerlere göre $P_{X1} = P_{X3}$ ve $P_{X1} > P_{X2}$ (veya $P_{X3} > P_{X2}$). Dolayısıyla parlaklık sıralaması $1 = 3 > 2$ şeklindedir. Bu ifade doğrudur.
Yukarıdaki analizlere göre, söylenemeyecek ifade A seçeneğidir.
Cevap A seçeneğidir.