Sorunun Çözümü
Bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen akımın büyüklüğü ile doğru orantılıdır. Akım ise devrenin toplam direncine bağlıdır. Toplam direnç azaldıkça akım artar ve ampul daha parlak yanar.
- Tel Direnci Formülü: Bir telin direnci ($R$), özdirenci ($\rho$), uzunluğu ($L$) ve kesit alanı ($S$) ile şu şekilde ilişkilidir: $R = \rho \frac{L}{S}$. Soruda tellerin cinsi aynı olduğundan $\rho$ sabittir.
- Başlangıçtaki Tel Dirençleri:
- Tel 1: Uzunluk $L$, Kesit Alanı $S \Rightarrow R_1 = \rho \frac{L}{S}$ (Buna $R_0$ diyelim)
- Tel 2: Uzunluk $2L$, Kesit Alanı $S \Rightarrow R_2 = \rho \frac{2L}{S} = 2R_0$
- Tel 3: Uzunluk $L$, Kesit Alanı $S \Rightarrow R_3 = \rho \frac{L}{S} = R_0$
- Tel 4: Uzunluk $2L$, Kesit Alanı $2S \Rightarrow R_4 = \rho \frac{2L}{2S} = \rho \frac{L}{S} = R_0$
- Devrelerin Başlangıç Dirençleri: Tüm ampuller ve piller özdeş olduğundan, her bir devrenin toplam direnci ampul direnci ($R_{ampul}$) ile tel direncinin toplamıdır.
- Devre K: $R_{K,başlangıç} = R_{ampul} + R_1 = R_{ampul} + R_0$
- Devre L: $R_{L,başlangıç} = R_{ampul} + R_2 = R_{ampul} + 2R_0$
- Devre M: $R_{M,başlangıç} = R_{ampul} + R_3 = R_{ampul} + R_0$
- Devre N: $R_{N,başlangıç} = R_{ampul} + R_4 = R_{ampul} + R_0$
- Tellerin Yer Değiştirmesi Sonrası Durum:
- 1 ve 2 numaralı teller yer değiştirir: K devresine Tel 2, L devresine Tel 1 gelir.
- Devre K (yeni): $R_{K,yeni} = R_{ampul} + R_2 = R_{ampul} + 2R_0$
- Devre L (yeni): $R_{L,yeni} = R_{ampul} + R_1 = R_{ampul} + R_0$
- 3 ve 4 numaralı teller yer değiştirir: M devresine Tel 4, N devresine Tel 3 gelir.
- Devre M (yeni): $R_{M,yeni} = R_{ampul} + R_4 = R_{ampul} + R_0$
- Devre N (yeni): $R_{N,yeni} = R_{ampul} + R_3 = R_{ampul} + R_0$
- 1 ve 2 numaralı teller yer değiştirir: K devresine Tel 2, L devresine Tel 1 gelir.
- Parlaklık Değişimi (Direnç Karşılaştırması): Parlaklığın artması için devrenin toplam direncinin azalması gerekir.
- Ampul K: $R_{K,başlangıç} = R_{ampul} + R_0$ iken $R_{K,yeni} = R_{ampul} + 2R_0$. Direnç arttığı için parlaklık azalır.
- Ampul L: $R_{L,başlangıç} = R_{ampul} + 2R_0$ iken $R_{L,yeni} = R_{ampul} + R_0$. Direnç azaldığı için parlaklık artar.
- Ampul M: $R_{M,başlangıç} = R_{ampul} + R_0$ iken $R_{M,yeni} = R_{ampul} + R_0$. Direnç değişmediği için parlaklık değişmez.
- Ampul N: $R_{N,başlangıç} = R_{ampul} + R_0$ iken $R_{N,yeni} = R_{ampul} + R_0$. Direnç değişmediği için parlaklık değişmez.
Bu durumda, sadece L ampulünün parlaklığı artar.
Cevap B seçeneğidir.