Harika bir soru, sevgili öğrencilerim! Fen Bilimleri dersimizin en keyifli konularından biri olan elektrik devreleri ile ilgili bu soruları gelin birlikte, adım adım çözelim. Tıpkı derste yaptığımız gibi, her detayı anlayarak ilerleyeceğiz.
1. Elektrik devreleri, ampullerin bağlanma şekillerine göre seri ve paralel bağlı devreler olmak üzere iki farklı şekilde incelenir. Bu bağlanma şekillerinin tanımlarını ilgili noktalı alanlara yazınız ve şemalarını boş kutulara çiziniz.
Seri bağlı devreler:
Ampullerin bir kablo üzerinde, art arda, yani peş peşe bağlanmasına seri bağlama denir. Bunu, trene takılmış vagonlar gibi düşünebilirsiniz. Hepsi aynı yol üzerinde ilerler. Bu tür devrelerde elektriğin (akımın) geçebileceği sadece tek bir yol vardır. Bu yüzden, seri bağlı ampullerden bir tanesi patlar veya yerinden çıkarsa, devre tamamlanamaz ve diğer ampuller de söner.
Çizim için ipucu: Kutucuğa bir pil çizin. Pilden çıkan tek bir kablonun üzerine, peş peşe duran iki tane ampul çizin ve kabloyu tekrar pile bağlayın. Hepsi aynı halka üzerinde olmalı.
Paralel bağlı devreler:
Ampullerin her birinin farklı bir kablo koluna bağlanmasına paralel bağlama denir. Burada elektrik akımı bir yol ayrımına gelir ve farklı kollara dağılır. Evlerimizdeki, okulumuzdaki elektrik tesisatı tamamen bu şekildedir. Bunun en büyük avantajı şudur: Ampullerden biri patlasa bile, elektrik akımı diğer koldan yoluna devam edebilir ve o koldaki ampul yanmaya devam eder.
Çizim için ipucu: Kutucuğa bir pil çizin. Pilden çıkan ana kablonun bir noktada ikiye ayrıldığını gösterin. Her bir ayrı kola bir ampul çizin. Sonra bu iki kolu tekrar birleştirip tek bir kablo olarak pile geri bağlayın.
Görsellerdeki devrelerin bağlanma şekillerini altlarına yazınız.
Şimdi sırayla soldan sağa doğru devre şemalarını inceleyelim:
- Birinci Devre: Akım pilden çıktıktan sonra iki farklı kola ayrılıyor ve her kolda bir ampul var. Bu yüzden bu devre paralel bağlıdır.
- İkinci Devre: Tıpkı birincisi gibi, akım yine iki kola ayrılmış. Bu devre de paralel bağlıdır.
- Üçüncü Devre: Ampuller tek bir kablo üzerinde art arda dizilmiş. Akımın gideceği tek bir yol var. Bu devre seri bağlıdır.
- Dördüncü Devre: Şekli biraz farklı olsa da dikkatlice takip ederseniz, kablonun hiç ayrılmadığını ve iki ampulün de aynı kablo üzerinde peş peşe durduğunu görürsünüz. Bu devre de seri bağlıdır.
2. Öğrenciler, laboratuvarda elektrik devresi ile ilgili basit bir model tasarlamışlar ve modeli sınıfta sunmuşlardır. Sunum sırasında, 1 ve 2 numaralı anahtarlar kapalı iken tüm lambalar ışık vermemekte; 1 ve 2 numaralı anahtarlar açık iken sadece C ve D lambaları ışık vermektedir.
Bu soruda küçük bir mantık hatası var gibi görünüyor, çünkü anahtarlar açıkken devreden akım geçmez ve lambalar yanmaz. Ancak bizden istenenleri, modelin olması gerektiği gibi düşünerek cevaplayalım.
a- Modeldeki devrenin şemasını yandaki kutunun içine çiziniz.
Bu ev modelinin elektrik devresini çizmek çok zevkli! Hadi adım adım yapalım:
Adım 1: Önce devremize enerji verecek bir güç kaynağı, yani bir pil çizelim. Uzun çizgisi artı (+), kısa ve kalın çizgisi eksi (-) kutbu gösterir.
Adım 2: Pilden çıkan ana kabloyu ikiye ayıralım. Çünkü evimiz iki katlı ve her katın elektriği ayrı kontrol ediliyor gibi düşünebiliriz.
Adım 3: Üst kata giden kola 1 numaralı anahtarı çizelim. Bu anahtardan sonra kabloyu tekrar ikiye ayıralım. Bu ayrılan kollara A ve B lambalarını birbirine paralel olacak şekilde bağlayalım.
Adım 4: Alt kata giden kola ise 2 numaralı anahtarı çizelim. Aynı şekilde, bu anahtardan sonra da kabloyu ikiye ayırıp bu kollara C ve D lambalarını birbirine paralel olacak şekilde bağlayalım.
Adım 5: Son olarak, A ve B lambalarından çıkan kolları birleştirelim. C ve D lambalarından çıkan kolları da birleştirelim. Sonra bu iki ana kolu da birleştirerek tek bir kablo halinde pilin eksi (-) kutbuna bağlayalım. İşte şemamız hazır!
b- Modelde tüm anahtarlar kapalı iken lambalar ışık vermemiştir. Bu duruma neden olan olay ile ilgili siz de günlük hayattan bir örnek veriniz.
Bu çok güzel bir soru çünkü tam da günlük hayatta karşılaştığımız bir durumu anlatıyor.
Adım 1: Durumu Analiz Edelim
Normalde, bir devrede bütün anahtarlar kapalıysa, yani devre tamamsa, lambaların yanması gerekir. Eğer yanmıyorsa, ya güç kaynağında (pilde) sorun vardır ya da devreyi koruyan bir sistem devreye girmiştir.
Adım 2: Günlük Hayattan Örnek Verelim
Bu durumun günlük hayattaki en bilinen örneği, evimizdeki sigortanın atmasıdır. Bazen evde aynı anda birden fazla elektrikli alet (mesela fırın, ütü, çamaşır makinesi) çalıştırdığımızda, elektrik tesisatından çok fazla akım çekilir. Bu durum tehlikelidir ve kabloların ısınıp yanmasına sebep olabilir. İşte bu tehlikeyi önlemek için “sigorta” adı verilen güvenlik elemanı, devreyi otomatik olarak keser ve biz buna “sigorta attı” deriz. Sigorta atınca, evdeki bütün elektrikli aletler çalışmayı durdurur. Tıpkı sorudaki modelde tüm lambaların sönmesi gibi! Sigortayı tekrar kaldırdığımızda elektrik geri gelir.
Yani, modeldeki lambaların yanmamasının sebebi, devrede aşırı yüklenme veya kısa devre nedeniyle koruma amaçlı olarak elektriğin kesilmesi olabilir.