Sorunun Çözümü
Devreyi iki farklı durumda inceleyelim:
- Anahtar açıkken:
- Akım, pilin pozitif kutbundan çıkarak 1 numaralı ampulden geçer.
- Ardından, 2 numaralı ampulün bulunduğu kola ulaşır. Anahtar açık olduğu için 3 numaralı ampulün bulunduğu koldan akım geçmez.
- Bu durumda, 1 ve 2 numaralı ampuller seri bağlıdır ve akım sadece bu iki ampul üzerinden geçer.
- Dolayısıyla, sadece 1 ve 2 numaralı ampuller yanar.
- I. ifade doğrudur.
- Anahtar kapatıldığında:
- Akım, 1 numaralı ampulden geçtikten sonra bir kavşağa ulaşır.
- Bu kavşakta, 2 ve 3 numaralı ampuller birbirine paralel bağlı hale gelir.
- Özdeş ampuller oldukları için dirençleri eşittir (R diyelim). Paralel bağlı 2 ve 3 numaralı ampullerden geçen akım eşit olarak paylaşılır.
- Bu durumda, 2 ve 3 numaralı ampullerden geçen akımlar eşit olacağından, parlaklıkları da aynı olur.
- IV. ifade doğrudur.
- Şimdi parlaklık değişimlerini inceleyelim:
- Anahtar açıkken: Toplam direnç \(R_{toplam,açık} = R_1 + R_2 = R + R = 2R\). Devre akımı \(I_{açık} = \frac{V}{2R}\). Bu akım hem 1 hem de 2 numaralı ampulden geçer.
- Anahtar kapatıldığında: 2 ve 3 numaralı ampullerin eşdeğer direnci \(R_{23} = \frac{R \cdot R}{R+R} = \frac{R}{2}\). Toplam direnç \(R_{toplam,kapalı} = R_1 + R_{23} = R + \frac{R}{2} = \frac{3R}{2}\). Devre akımı \(I_{kapalı} = \frac{V}{3R/2} = \frac{2V}{3R}\).
- 1. ampulün parlaklığı:
- Açıkken: \(I_{1,açık} = \frac{V}{2R}\)
- Kapalıyken: \(I_{1,kapalı} = \frac{2V}{3R}\)
- \(\frac{2V}{3R} > \frac{V}{2R}\) olduğundan, 1. ampulün parlaklığı artar.
- II. ifade yanlıştır.
- 2. ampulün parlaklığı:
- Açıkken: \(I_{2,açık} = \frac{V}{2R}\)
- Kapalıyken: \(I_{2,kapalı} = \frac{I_{kapalı}}{2} = \frac{1}{2} \cdot \frac{2V}{3R} = \frac{V}{3R}\)
- \(\frac{V}{3R} < \frac{V}{2R}\) olduğundan, 2. ampulün parlaklığı azalır.
- III. ifade yanlıştır.
Doğru ifadeler I ve IV'tür.
Cevap C seçeneğidir.