Bu soruyu çözmek için, bir iletken telin elektrik akımına karşı gösterdiği zorluk miktarını (direncini) belirleyen formülü kullanmalıyız.
- Adım 1: Direnç Formülünü Belirleme
- Adım 2: Uzunluk ve Kalınlık Grafiklerindeki Verileri Analiz Etme
- Uzunluk (L):
- L telinin uzunluğu en fazladır.
- K telinin uzunluğu ortadadır.
- M telinin uzunluğu en azdır.
- Sıralama: $L_L > L_K > L_M$
- Kalınlık (Kalınlık):
- M telinin kalınlığı en fazladır.
- K telinin kalınlığı ortadadır.
- L telinin kalınlığı en azdır.
- Sıralama: $\text{Kalınlık}_M > \text{Kalınlık}_K > \text{Kalınlık}_L$
- Adım 3: Tellerin Dirençlerini Karşılaştırma
- Uzunluklar için yaklaşık değerler: $L_K \approx 2$, $L_L \approx 3$, $L_M \approx 1$
- Kalınlıklar için yaklaşık değerler: $\text{Kalınlık}_K \approx 2$, $\text{Kalınlık}_L \approx 1.5$, $\text{Kalınlık}_M \approx 2.5$
- K Teli için Direnç ($R_K$): $R_K \propto \frac{L_K}{(\text{Kalınlık}_K)^2} \approx \frac{2}{(2)^2} = \frac{2}{4} = 0.5$
- L Teli için Direnç ($R_L$): $R_L \propto \frac{L_L}{(\text{Kalınlık}_L)^2} \approx \frac{3}{(1.5)^2} = \frac{3}{2.25} \approx 1.33$
- M Teli için Direnç ($R_M$): $R_M \propto \frac{L_M}{(\text{Kalınlık}_M)^2} \approx \frac{1}{(2.5)^2} = \frac{1}{6.25} \approx 0.16$
- Adım 4: Seçenekleri Kontrol Etme
- A Seçeneği: L'nin çubuğu en yüksek, K'nin çubuğu ortada, M'nin çubuğu en düşüktür. Bu, bizim bulduğumuz sıralama ile uyuşmaktadır.
- B Seçeneği: M'nin çubuğu en yüksek. Yanlış.
- C Seçeneği: K'nin çubuğu en yüksek. Yanlış.
- D Seçeneği: M'nin çubuğu en yüksek. Yanlış.
Bir telin elektrik direnci ($R$), telin özdirenci ($\rho$), uzunluğu ($L$) ve kesit alanı ($A$) ile aşağıdaki formülle ilişkilidir:
$$R = \rho \frac{L}{A}$$
Soruda tellerin "aynı cins" olduğu belirtildiğinden, özdirenç ($\rho$) tüm teller için sabittir. Kesit alanı ($A$), telin kalınlığı ile ilişkilidir. Genellikle telin kesiti dairesel olduğundan, $A = \pi r^2$ formülüyle bulunur, burada $r$ yarıçaptır. Kalınlık, yarıçap veya çapa orantılıdır. Dolayısıyla, $A \propto (\text{kalınlık})^2$ diyebiliriz.
Bu durumda direnç, uzunlukla doğru orantılı, kalınlığın karesiyle ters orantılıdır:
$$R \propto \frac{L}{(\text{kalınlık})^2}$$
Verilen grafiklere göre K, L ve M tellerinin uzunluk ve kalınlıklarını karşılaştıralım:
Şimdi her bir telin direncini $R \propto \frac{L}{(\text{kalınlık})^2}$ ilişkisini kullanarak karşılaştıralım. Grafikteki çubukların göreceli boylarına yaklaşık değerler atayarak daha net bir karşılaştırma yapabiliriz:
Şimdi direnç oranlarını hesaplayalım:
Bu yaklaşık değerlere göre direnç sıralaması:
$R_L > R_K > R_M$
Yani L telinin direnci en yüksek, K telinin direnci ortada ve M telinin direnci en düşüktür.
Elde ettiğimiz $R_L > R_K > R_M$ sıralamasını seçeneklerdeki "Zorluk Miktarı" grafikleriyle karşılaştıralım:
Bu analiz sonucunda, doğru grafik A seçeneğinde verilmiştir.
Cevap A seçeneğidir.