Sorunun Çözümü
Verilen elektrik devresinde bir pil, bir ampermetre (A), bir ampul (X) ve bir voltmetre (V) bulunmaktadır. Ampermetre devreden geçen akımı, voltmetre ise ampul üzerindeki gerilimi ölçmektedir.
Devreye özdeş bir pilin daha seri olarak bağlanması durumunda meydana gelen değişiklikleri adım adım inceleyelim:
- Pil Gerilimi: Başlangıçta pilin gerilimi \( \mathcal{E} \) olsun. Özdeş bir pil seri olarak bağlandığında, toplam gerilim \( \mathcal{E}_{toplam} = \mathcal{E} + \mathcal{E} = 2\mathcal{E} \) olur. Yani, devrenin toplam gerilimi iki katına çıkar.
- Ampul Direnci: Ampulün direnci (R) sabittir ve değişmez.
Şimdi önermeleri değerlendirelim:
- Ampermetrede okunan değer artar.
- Ohm Kanunu'na göre akım \( I = \frac{V}{R} \) formülü ile bulunur.
- Devrenin toplam gerilimi \( \mathcal{E} \)'den \( 2\mathcal{E} \)'ye çıktığı ve direnç (R) sabit kaldığı için, devreden geçen akım da iki katına çıkar: \( I_{yeni} = \frac{2\mathcal{E}}{R} = 2I \).
- Bu durumda ampermetrede okunan değer artar. (DOĞRU)
- Voltmetrede okunan değer artar.
- Voltmetre ampul üzerindeki gerilimi ölçer. Ampul üzerindeki gerilim \( V_{ampul} = I \cdot R \) formülü ile bulunur.
- Akım (I) iki katına çıktığı ve ampul direnci (R) sabit kaldığı için, ampul üzerindeki gerilim de iki katına çıkar: \( V_{ampul, yeni} = I_{yeni} \cdot R = (2I) \cdot R = 2(I \cdot R) = 2V_{ampul} \).
- Bu durumda voltmetrede okunan değer artar. (DOĞRU)
- Ampulün üzerinden geçen elektrik enerjisi artar.
- Ampulün tükettiği elektrik enerjisi (güç) \( P = V \cdot I \) veya \( P = I^2 \cdot R \) veya \( P = \frac{V^2}{R} \) formülleri ile ifade edilir.
- Hem akım (I) hem de ampul üzerindeki gerilim (V) arttığı için, ampulün tükettiği güç de artacaktır. Örneğin, \( P_{yeni} = V_{ampul, yeni} \cdot I_{yeni} = (2V_{ampul}) \cdot (2I) = 4 P \).
- Daha fazla güç tüketimi, birim zamanda daha fazla elektrik enerjisinin ışık ve ısı enerjisine dönüştürüldüğü anlamına gelir. Dolayısıyla, ampulün üzerinden geçen elektrik enerjisi (veya enerji dönüşüm hızı) artar. (DOĞRU)
Tüm önermeler doğru olduğu için, doğru seçenek 1, 2 ve 3'ü içeren D seçeneğidir.
Cevap D seçeneğidir.