Sorunun Çözümü
Bu soruyu adım adım, kısa ve öz bir şekilde çözelim:
- Ampul Parlaklığı ve Akım: Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen elektrik akımının şiddetiyle doğru orantılıdır. Akım ne kadar az olursa, ampul o kadar az parlak ışık verir. Ampulün harcadığı güç \(P = I^2 R_{ampul}\) formülüyle ifade edilir. Tüm ampuller özdeş olduğundan \(R_{ampul}\) sabittir. Dolayısıyla, parlaklık akımın karesiyle doğru orantılıdır.
- Devre Akımı ve Toplam Direnç: Ohm Kanunu'na göre, bir devreden geçen akım (\(I\)), devrenin toplam gerilimi (\(V\)) ile doğru, toplam direnci (\(R_{toplam}\)) ile ters orantılıdır: \(I = \frac{V}{R_{toplam}}\). Tüm piller özdeş olduğundan \(V\) sabittir. Bu durumda, akımın en az olması için toplam direncin en fazla olması gerekir.
- Tel Direnci ve Uzunluk: Bir telin direnci (\(R_{tel}\)), telin uzunluğu (\(L\)) ile doğru, kesit alanı (\(A\)) ile ters orantılıdır: \(R_{tel} = \rho \frac{L}{A}\). Burada \(\rho\) telin özdirencidir. Soruda tüm tellerin gümüş olduğu (\(\rho\) sabit) ve kesit alanlarının aynı olduğu (\(A\) sabit) belirtilmiştir. Bu durumda, telin direnci doğrudan uzunluğu ile orantılıdır. Yani, tel ne kadar uzun olursa direnci o kadar fazla olur.
- Devrelerin Karşılaştırılması:
- 1. ampul devresindeki telin uzunluğu: \(L\)
- 2. ampul devresindeki telin uzunluğu: \(2L\)
- 3. ampul devresindeki telin uzunluğu: \(3L\)
- 4. ampul devresindeki telin uzunluğu: \(4L\)
- Toplam Direnç: Her devrenin toplam direnci, ampulün direnci ile telin direncinin toplamıdır: \(R_{toplam} = R_{ampul} + R_{tel}\). Telin direnci en büyük olan 4. devrenin toplam direnci de en büyük olacaktır.
- Sonuç: Toplam direnci en büyük olan 4. devreden geçen akım en küçük olacaktır (\(I_4\) en küçük). Akım en küçük olduğu için 4. ampul en az parlak ışık verecektir.
Cevap D seçeneğidir.