Harika bir soru! Merhaba sevgili öğrencim, ben Fen Bilimleri öğretmeniniz. Bu elektrik devreleri konusunu ne kadar sevdiğimi bilirsiniz. Hadi gel, bu soruları birlikte adım adım, tane tane çözelim ve konuyu pekiştirelim.
1. Üç farklı devrenin elemanlarına ait görseller aşağıda verilmiştir (Devre elemanları özdeştir). Devre elemanlarını inceleyerek aşağıdaki soruları cevaplayınız.
a – Verilen devre elemanlarının şemalarını aşağıdaki boş kutucuklara çiziniz.
Çözüme geçmeden önce, devre şeması çizerken kullandığımız sembolleri bir hatırlayalım mı?
- Pil (Üreteç): Biri uzun (+) biri kısa (-) iki paralel çizgiden oluşur.
- Ampul: Bir daire içinde çarpı (X) işareti ile gösterilir.
- Anahtar: Açıkken köprü gibi, kapalıyken düz bir çizgi gibidir. (Burada anahtar yok)
- Bağlantı Kablosu: Düz bir çizgi ile gösterilir.
Bu soruda çizim yapamayacağımız için, her bir şeklin şemasını sözlü olarak tarif edeceğim. Sen de bu tarife göre kutucuklara çizebilirsin.
Adım 1: Şekil-1’in şemasını çizelim.
Bu devrede bir pil ve bir ampul var. O zaman bir pil sembolü çizeceğiz ve bunu düz bir çizgi (kablo) ile bir ampul sembolüne bağlayacağız. Ampulden çıkan diğer kabloyu da tekrar pile bağlayarak devreyi tamamlayacağız. Bu, en basit devre şemasıdır.
Adım 2: Şekil-2’nin şemasını çizelim.
Burada bir pil ve iki ampul var. Ampuller kablo üzerinde arka arkaya dizilmişler. Buna biz seri bağlama diyoruz. Şemayı çizerken, pil sembolünden çıkan kablonun üzerine önce birinci ampul sembolünü, onun hemen devamına da ikinci ampul sembolünü çizeceğiz. Sonra ikinci ampulden çıkan kabloyu pile geri bağlayacağız. Yani ampuller tek bir kol üzerinde peş peşe duracaklar.
Adım 3: Şekil-3’ün şemasını çizelim.
Bu devrede de bir pil ve iki ampul var. Ama dikkat et, burada pilden çıkan kablo bir noktada ikiye ayrılıyor! Her bir kola bir ampul bağlanmış ve sonra bu kollar tekrar birleşerek pile dönüyor. İşte bu bağlantı şekline de paralel bağlama diyoruz. Şemayı çizerken, pilden çıkan kabloyu bir noktadan ikiye ayıracağız. Üstteki kola bir ampul, alttaki kola bir ampul çizeceğiz. Sonra bu iki kolu tekrar birleştirip pile bağlayacağız.
b – Ampuller, Şekil-2 ve Şekil-3’te birbirine nasıl bağlanmıştır?
Bu sorunun cevabını aslında bir önceki adımda vermiştik. Haydi tekrar edelim.
- Şekil-2: Ampuller tek bir kablo üzerinde art arda sıralandığı için seri bağlanmıştır. Elektrik akımının geçebileceği tek bir yol vardır.
- Şekil-3: Elektrik akımı pilden çıktıktan sonra iki farklı kola (yola) ayrılıyor ve her kolda bir ampul var. Akımın birden fazla yoldan geçebildiği bu tür bağlamaya paralel bağlama denir.
c – Şekil-1 ve Şekil-3’te bulunan ampullerin parlaklıkları arasında nasıl bir fark vardır?
Bu çok güzel ve biraz da düşündürücü bir soru! Unutmayalım, soruda bütün pillerin ve ampullerin özdeş olduğu söyleniyor.
Adım 1: Şekil-1’i inceleyelim.
Bu devrede bir pilin bütün enerjisi sadece bir ampul tarafından kullanılıyor. Dolayısıyla ampul normal parlaklığında yanar.
Adım 2: Şekil-3’ü inceleyelim.
Bu devrede ampuller paralel bağlanmış. Paralel bağlı devrelerde, her bir paralel kola düşen gerilim (yani pilin itme gücü), pilin gerilimine eşittir. Yani, üst koldaki ampul de, alt koldaki ampul de tek başına pile bağlanmış gibi pilin tüm gerilimini alır. Bu yüzden Şekil-3’teki her iki ampul de, Şekil-1’deki tek ampul ile aynı parlaklıkta yanar.
Öğretmen Notu: Bu durumda pil daha çabuk biter, çünkü aynı anda iki ampule birden enerji vermek zorunda kalır. Ama her bir ampulün parlaklığı değişmez.
Sonuç: Şekil-1 ve Şekil-3’teki ampullerin parlaklıkları eşittir. Aralarında bir fark yoktur.
ç – Şekil-2’deki ampullerden biri çıkarılırsa devredeki diğer ampulün parlaklığı nasıl değişir?
Şekil-2’deki devrenin seri bağlı olduğunu hatırlayalım. Seri bağlı devrelerde elektrik akımının izleyebileceği tek bir yol vardır. Bunu, arka arkaya giden vagonlardan oluşan bir trene benzetebiliriz.
Adım 1: Düşünelim.
Eğer bu tek yol üzerindeki ampullerden birini patlatır veya yerinden sökersen, kablo kopmuş gibi olur. Yani devre tamamlanamaz ve elektrik akımı devreyi dolaşamaz.
Sonuç: Diğer ampul de söner. Çünkü devre açık devre haline gelir ve akım geçmez.
d – Şekil-3’teki ampullerden biri çıkarılırsa diğer ampulün parlaklığı nasıl değişir?
Şekil-3’teki devrenin ise paralel bağlı olduğunu biliyoruz. Paralel bağlı devrelerde akımın gidebileceği birden fazla yol (kol) vardı.
Adım 1: Düşünelim.
Eğer paralel kollardan birindeki ampulü çıkarırsak, sadece o kol üzerinden akım geçişini engellemiş oluruz. Ama diğer kolda hala bir ampul var ve o kol hala pile bağlı! Yani diğer koldaki devre hala tamamlanmış durumdadır.
Adım 2: Parlaklığı yorumlayalım.
Kalan ampul, en başta olduğu gibi yine pilin tüm gerilimini tek başına almaya devam eder. Bu yüzden parlaklığında herhangi bir değişiklik olmaz.
Sonuç: Diğer ampulün parlaklığı değişmez, aynı şekilde yanmaya devam eder.
2. Özdeş elemanlardan oluşan devreler, aşağıda şemalar ile gösterilmiş ve bu devrelerdeki bazı ampuller, numaralar ile isimlendirilmiştir. Bu ampullerin parlaklıklarını büyükten küçüğe doğru sıralayınız.
Harika bir sıralama sorusu! Ampul parlaklığının, üzerinden geçen akımla doğru orantılı olduğunu unutmayalım. Devredeki toplam direnç ne kadar artarsa, pilden çekilen ana akım o kadar azalır. Seri bağlamada ampul eklemek direnci artırır, paralel bağlama ise farklı bir durum oluşturur.
Adım 1: Her bir devreyi ayrı ayrı analiz edelim.
- Devre 1: Bir pil, bir ampul. Bu bizim referans devremiz. Ampul, pilin tüm gücünü kullanır.
- Devre 2: Bir pil, iki seri bağlı ampul. Ampuller seri bağlandığında devrenin toplam direnci artar. Direnç artınca pilden çekilen akım azalır. Bu azalan akım iki ampul tarafından paylaşıldığı için, 1. devredeki ampulden daha sönük yanarlar.
- Devre 3: Bir pil, üç seri bağlı ampul. Direnç daha da arttı! Akım daha da azaldı. Dolayısıyla bu devredeki ampuller, 2. devredeki ampullerden bile daha sönük yanar.
- Devre 4: Bir pil, iki paralel bağlı ampul. Paralel bağlı devrelerde her bir koldaki ampul, pilin geriliminin tamamını alır. Bu nedenle, 4. devredeki her bir ampul, tıpkı 1. devredeki tek ampul gibi, pilin tüm gerilimini kullanır. Yani parlaklıkları 1. devredeki ampul ile aynıdır.
Adım 2: Parlaklıkları karşılaştıralım ve sıralayalım.
Analizimize göre en parlak yananlar, tek başına olan (1) ve paralel kolda olan (4) ampullerdir. Bunların parlaklıkları eşittir.
Seri bağlı ampul sayısı arttıkça parlaklık azalıyordu. O zaman 2’deki ampuller, 3’tekilerden daha parlak yanar.
Şimdi hepsini birleştirelim!
Sonuç: Ampullerin parlaklıklarının büyükten küçüğe doğru sıralaması şöyledir: 1 = 4 > 2 > 3
Umarım tüm çözümler anlaşılır olmuştur. Elektrik devreleri konusu pratik yaptıkça daha da kolaylaşacaktır. Başarılar dilerim!