Sorunun Çözümü
Bu soruyu çözmek için, ampul parlaklığı ile devrenin toplam direnci arasındaki ilişkiyi ve iletken telin direncini etkileyen faktörleri anlamamız gerekmektedir.
- Ampul Parlaklığı ve Direnç İlişkisi: Bir devredeki ampulün parlaklığı, devreden geçen akım miktarıyla doğru orantılıdır. Akım ne kadar fazlaysa, ampul o kadar parlak yanar. Ohm Yasası'na göre ($I = V/R$), gerilim sabitken (özdeş devre elemanları kullanıldığı için), devrenin toplam direnci ($R$) azaldıkça akım ($I$) artar. Dolayısıyla, 1. devredeki ampul "çok parlak" yandığına göre, 1. devrenin toplam direnci 2. devrenin toplam direncinden daha az olmalıdır. Bu da K telinin direncinin L telinin direncinden daha az olması gerektiği anlamına gelir ($R_K < R_L$).
- İletken Telin Direnci: Bir iletken telin direnci şu formülle hesaplanır:
$$R = \rho \frac{L}{A}$$
Burada:
- $R$: Direnç
- $\rho$ (rho): Malzemenin özdirenci (iletkenlik katsayısı, her maddeye özgüdür)
- $L$: Telin uzunluğu
- $A$: Telin kesit alanı
Şimdi seçenekleri inceleyelim:
- A) K teli: Bakır (S), L teli: Bakır (S)
Her iki tel de aynı malzemeden (Bakır) ve aynı kesit alanına (S) sahipse, dirençleri eşit olur ($R_K = R_L$). Bu durumda ampuller aynı parlaklıkta yanar, bu da verilen bilgiyle çelişir. - B) K teli: Bakır (2S), L teli: Bakır (S)
Her iki tel de aynı malzemeden (Bakır) yapılmıştır. K telinin kesit alanı (2S), L telinin kesit alanından (S) daha büyüktür. Kesit alanı arttıkça direnç azalır. Bu durumda $R_K < R_L$ olur. Yani K teli daha az dirençli olduğu için 1. devredeki ampul daha parlak, L teli daha dirençli olduğu için 2. devredeki ampul daha az parlak yanar. Bu durum, verilen gözlemle tamamen uyumludur. - C) K teli: Demir (S), L teli: Gümüş (S)
Gümüş, demirden daha iyi bir iletkendir, yani gümüşün özdirenci demirin özdirencinden daha küçüktür ($\rho_{Gümüş} < \rho_{Demir}$). Kesit alanları aynı olduğu için $R_K = \rho_{Demir} \frac{L}{S}$ ve $R_L = \rho_{Gümüş} \frac{L}{S}$ olur. Bu durumda $R_K > R_L$ olur. Yani K teli daha dirençli olduğu için 1. devredeki ampul daha az parlak, L teli daha az dirençli olduğu için 2. devredeki ampul daha parlak yanar. Bu durum, verilen gözlemle çelişir. - D) K teli: Çinko (S), L teli: Çinko (2S)
Her iki tel de aynı malzemeden (Çinko) yapılmıştır. K telinin kesit alanı (S), L telinin kesit alanından (2S) daha küçüktür. Bu durumda $R_K > R_L$ olur. Yani K teli daha dirençli olduğu için 1. devredeki ampul daha az parlak, L teli daha az dirençli olduğu için 2. devredeki ampul daha parlak yanar. Bu durum, verilen gözlemle çelişir.
Yapılan analizlere göre, K telinin direncinin L telinin direncinden daha az olduğu tek seçenek B seçeneğidir. Bu da 1. devredeki ampulün daha parlak, 2. devredeki ampulün daha az parlak yanmasını sağlar.
Cevap B seçeneğidir.