Sorunun Çözümü
Verilen soruyu adım adım inceleyelim:
- Ampul Parlaklığı ve Akım İlişkisi: Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen akımın karesiyle ($I^2$) veya ampul üzerinde harcanan güçle ($P = I^2 R$) doğru orantılıdır. Özdeş ampuller için direnç (R) sabittir.
- Ohm Yasası: Bir devrede akım ($I$), gerilim ($V$) ile doğru, toplam direnç ($R_{toplam}$) ile ters orantılıdır ($I = V / R_{toplam}$).
- Seri Bağlı Dirençler: Seri bağlı devrelerde toplam direnç, bağlı dirençlerin (ampullerin) dirençlerinin toplamına eşittir. ($R_{toplam} = R_1 + R_2 + ...$)
Şimdi devreleri ve P ampulünün parlaklığını inceleyelim (her bir özdeş ampulün direncini $R$ alalım):
- K Devresi:
- Gerilim ($V_K$) = 18 V
- Ampul sayısı = 1 (P)
- Toplam direnç ($R_{toplam,K}$) = $R$
- Devre akımı ($I_K$) = $V_K / R_{toplam,K} = 18 / R$
- P ampulünün parlaklığı ($B_K$) $\propto (18/R)^2$
- L Devresi:
- Gerilim ($V_L$) = 18 V
- Ampul sayısı = 2 (P ve bir başka özdeş ampul) seri bağlı
- Toplam direnç ($R_{toplam,L}$) = $R + R = 2R$
- Devre akımı ($I_L$) = $V_L / R_{toplam,L} = 18 / (2R) = 9 / R$
- P ampulünün parlaklığı ($B_L$) $\propto (9/R)^2$
- M Devresi:
- Gerilim ($V_M$) = 36 V
- Ampul sayısı = 2 (P ve bir başka özdeş ampul) seri bağlı
- Toplam direnç ($R_{toplam,M}$) = $R + R = 2R$
- Devre akımı ($I_M$) = $V_M / R_{toplam,M} = 36 / (2R) = 18 / R$
- P ampulünün parlaklığı ($B_M$) $\propto (18/R)^2$
Hesaplamalarımıza göre $B_K = B_M > B_L$ ilişkisi, verilen grafikle uyumludur.
Şimdi verilen ifadeleri değerlendirelim:
- I. Bir elektrik devresinde seri bağlı ampul sayısı arttıkça devrenin toplam direnci de artar.
- K devresinde 1 ampul varken toplam direnç $R$'dir.
- L devresinde 2 ampul varken toplam direnç $2R$'dir.
- Ampul sayısı arttıkça toplam direnç artmıştır. Bu ifade doğrudur.
- II. L ve M devrelerini karşılaştırarak "Devrenin gerilimi arttıkça, devreden geçen akım şiddeti de artar." çıkarımı yapılabilir.
- L devresinde gerilim 18 V, toplam direnç $2R$, akım $9/R$'dir.
- M devresinde gerilim 36 V, toplam direnç $2R$, akım $18/R$'dir.
- Bu iki devrede ampul sayısı (dolayısıyla toplam direnç) sabit tutulmuş, sadece gerilim değiştirilmiştir. Gerilim 18 V'tan 36 V'a çıktığında akım $9/R$'den $18/R$'ye çıkmıştır. Bu ifade doğrudur.
- III. K ve M devreleri karşılaştırıldığında bağımsız değişken ampul sayısı, bağımlı değişken gerilimdir.
- K devresinde 1 ampul ve 18 V gerilim vardır.
- M devresinde 2 ampul ve 36 V gerilim vardır.
- Bilimsel bir deneyde bağımsız değişkenin etkisini incelemek için diğer değişkenler sabit tutulmalıdır. K ve M devrelerini karşılaştırdığımızda hem ampul sayısı hem de gerilim değişmektedir. Bu durumda, bu iki değişken arasında doğrudan bir bağımlı-bağımsız değişken ilişkisi kurmak mümkün değildir. Bu ifade yanlıştır.
Doğru olan ifadeler I ve II'dir.
Cevap C seçeneğidir.