Verilen devrede, T anahtarı kapatıldıktan sonra üç paralel kol oluşur:
- A1 ampermetresi ve P ampulü
- R ampulü ve T anahtarı (kapalı)
- A2 ampermetresi ve S ampulü
Soruda "özdeş ampul ve ampermetreler" denildiği için, P, R ve S ampullerinin dirençleri birbirine eşittir (\(R_P = R_R = R_S = R_L\)). Ampermetrelerin ideal olduğu ve dirençlerinin sıfır olduğu varsayılır.
Paralel bağlı kollarda gerilimler eşittir ve pilin gerilimine (V) eşittir. Bu durumda, her bir koldan geçen akım Ohm Kanunu'na göre belirlenir:
- P ampulü ve A1 ampermetresinin bulunduğu koldaki akım: \(I_{A1} = V / R_P = V / R_L\)
- R ampulünün bulunduğu koldaki akım: \(I_R = V / R_R = V / R_L\)
- S ampulü ve A2 ampermetresinin bulunduğu koldaki akım: \(I_{A2} = V / R_S = V / R_L\)
A3 ampermetresi ise devreden çekilen toplam akımı ölçer: \(I_{A3} = I_{A1} + I_R + I_{A2}\).
Soruda "T anahtarının kapatılmasından sonra, gözlem sonuçlarına dayalı aşağıdaki grafiklerden hangisi çizilemez?" diye soruluyor. Bu, T anahtarı kapatıldıktan sonra devrede bir parametrenin değiştiği ve bu değişime bağlı olarak akım ve parlaklık değerlerinin nasıl etkilendiğini incelememiz gerektiği anlamına gelir. Eğer pil gerilimi (V) ve ampul dirençleri (\(R_L\)) sabitse, tüm akımlar ve parlaklıklar sabit kalmalıdır. Ancak seçeneklerde artan değerler de olduğu için, devrede bir değişiklik olduğunu varsaymalıyız.
En mantıklı senaryo, paralel kollardan birindeki direncin değişmesidir. Diyelim ki, R ampulünün direnci (\(R_R\)) bir şekilde değişiyor (örneğin azalıyor), ancak P ve S ampullerinin dirençleri sabit kalıyor. Bu durumda:
- A1 Ampermetresi (P ampulü üzerinden geçen akım): P ampulü, pilin sabit gerilimi V'ye paralel bağlıdır ve direnci \(R_P\) sabittir. Bu nedenle, \(I_{A1} = V / R_P\) değeri sabit kalır.
- A2 Ampermetresi (S ampulü üzerinden geçen akım): Benzer şekilde, S ampulü de pilin sabit gerilimi V'ye paralel bağlıdır ve direnci \(R_S\) sabittir. Bu nedenle, \(I_{A2} = V / R_S\) değeri sabit kalır.
- P'nin Parlaklığı: P ampulünün parlaklığı, üzerinden geçen akımın karesiyle (\(I_{A1}^2\)) orantılıdır. \(I_{A1}\) sabit kaldığı için, P'nin parlaklığı da sabit kalır.
- A3 Ampermetresi (Toplam akım): \(I_{A3} = I_{A1} + I_R + I_{A2}\). Eğer \(R_R\) azalırsa, \(I_R = V / R_R\) değeri artar. \(I_{A1}\) ve \(I_{A2}\) sabit kaldığı için, \(I_{A3}\) değeri artar.
Şimdi bu sonuçları grafik seçenekleriyle karşılaştıralım:
- A) A3 Değeri: Grafik A3 değerinin arttığını gösteriyor. Yukarıdaki senaryomuza göre \(I_{A3}\) artar. Dolayısıyla bu grafik çizilebilir.
- B) A2 Değeri: Grafik A2 değerinin sabit kaldığını gösteriyor. Yukarıdaki senaryomuza göre \(I_{A2}\) sabit kalır. Dolayısıyla bu grafik çizilebilir.
- C) P'nin Parlaklığı: Grafik P'nin parlaklığının sabit kaldığını gösteriyor. Yukarıdaki senaryomuza göre P'nin parlaklığı sabit kalır. Dolayısıyla bu grafik çizilebilir.
- D) A1 Değeri: Grafik A1 değerinin arttığını gösteriyor. Ancak yukarıdaki senaryomuza göre \(I_{A1}\) sabit kalmalıdır. Bu nedenle, A1 değerinin arttığını gösteren bu grafik çizilemez.
Bu analiz, D seçeneğinin neden doğru cevap olduğunu açıklar.
Cevap D seçeneğidir.