Verilen soruda, bir direncin (ampulün) iki ucu arasındaki gerilim ile dirençten geçen akım şiddeti arasındaki ilişkiyi gözlemlemek istenmektedir. Bu ilişki, Ohm Yasası (\(V=IR\)) ile ifade edilir. Bu yasayı gözlemlemek için, aynı direnç (ampul) üzerinde farklı gerilimler uygulayıp, bu gerilimlere karşılık gelen akım şiddetlerini ölçmemiz gerekir. Piller ve ampuller özdeş olduğu için, her bir ampulün direnci \(R\) ve her bir pilin gerilimi \(V_0\) olarak kabul edilebilir.
- Devre 1: İki ampul paralel bağlıdır. Eşdeğer direnç \(R_{eş} = R/2\)'dir. İki pil seri bağlıdır, toplam gerilim \(2V_0\)'dır. Ampermetre (A) devrenin ana kol akımını ölçer: \(I_1 = \frac{2V_0}{R/2} = \frac{4V_0}{R}\). Her bir ampul üzerindeki gerilim \(2V_0\), her bir ampulden geçen akım ise \(2V_0/R\)'dir.
- Devre 2: Bir ampul seri bağlıdır. Eşdeğer direnç \(R\)'dir. Bir pil bağlıdır, toplam gerilim \(V_0\)'dır. Ampermetre (A) ampulden geçen akımı ölçer: \(I_2 = \frac{V_0}{R}\). Ampul üzerindeki gerilim \(V_0\)'dır.
- Devre 3: İki ampul paralel bağlıdır. Eşdeğer direnç \(R_{eş} = R/2\)'dir. Bir pil bağlıdır, toplam gerilim \(V_0\)'dır. Ampermetre (A) devrenin ana kol akımını ölçer: \(I_3 = \frac{V_0}{R/2} = \frac{2V_0}{R}\). Her bir ampul üzerindeki gerilim \(V_0\), her bir ampulden geçen akım ise \(V_0/R\)'dir.
- Devre 4: Bir ampul seri bağlıdır. Eşdeğer direnç \(R\)'dir. İki pil seri bağlıdır, toplam gerilim \(2V_0\)'dır. Ampermetre (A) ampulden geçen akımı ölçer: \(I_4 = \frac{2V_0}{R}\). Ampul üzerindeki gerilim \(2V_0\)'dır.
Gerilim-akım ilişkisini gözlemlemek için, aynı direnç üzerinde farklı gerilimler uygulayıp akımları karşılaştırmalıyız. Bu durumda, tek bir ampul içeren devreler en uygunudur, çünkü ampermetre doğrudan o ampulden geçen akımı ölçer.
- Devre 2'de, tek bir ampul (\(R\)) üzerine \(V_0\) gerilimi uygulanmış ve \(I_2 = V_0/R\) akımı ölçülmüştür.
- Devre 4'te, aynı tek ampul (\(R\)) üzerine \(2V_0\) gerilimi uygulanmış ve \(I_4 = 2V_0/R\) akımı ölçülmüştür.
Devre 2 ve Devre 4'ü kullanarak, aynı direnç (\(R\)) için gerilimi iki katına çıkardığımızda akımın da iki katına çıktığını gözlemleyebiliriz (\(2V_0 = R \times (2V_0/R)\)). Bu, Ohm Yasası'nın doğrudan bir gösterimidir. Bu nedenle, bu iki devre gerilim-akım ilişkisini gözlemlemek için en uygun olanlardır.
Cevap A seçeneğidir.