Harika bir Fen Bilimleri sorusu! Gel birlikte bu soruları adım adım inceleyelim ve çözelim. Emin ol, sonunda her şeyi çok daha iyi anlayacaksın.
***
4. Soru: Özdeş devre elemanlarından oluşan, 1 ve 2 numaralı anahtarları kapalı olan aşağıdaki devrelerde ampuller ışık vermektedir. Buna göre aşağıdaki ifadelerden hangisi doğrudur?
Merhaba sevgili öğrencim, bu soruda iki farklı elektrik devresi görüyoruz. Hadi bunları bir analiz edelim.
Unutma ki; devre elemanlarının “özdeş” olması, pillerin gerilimlerinin ve ampullerin dirençlerinin aynı olduğu anlamına gelir. Bu, ampul parlaklıklarını karşılaştırırken bize çok yardımcı olacak!
Çözüm:
- 1. Devre (K ve L ampulleri): Bu devrede K ve L ampulleri peş peşe, yani seri bağlanmış. Seri bağlı devrelerde akımın geçebileceği tek bir yol vardır. Bu yüzden pilden çıkan enerji, iki ampul arasında paylaşılır.
- 2. Devre (M ve N ampulleri): Bu devrede ise M ve N ampulleri farklı kollara ayrılmış, yani paralel bağlanmış. Paralel bağlı devrelerde her ampul, pilden gelen enerjiyi doğrudan ve eşit şekilde alır. Bu yüzden paralel bağlı ampuller, seri bağlı olanlara göre daha parlak yanar.
Şimdi şıkları tek tek inceleyelim:
Adım 1: Şıkları Değerlendirelim
A) 1 numaralı anahtar açılırsa K ampulünün parlaklığı artar.
Düşünelim: 1. devre seri bağlı bir devredir. Seri devrede anahtarı açmak, elektriğin yolunu tamamen kesmek demektir. Bu durumda K ve L ampullerine hiç akım gitmez ve ikisi de söner. Parlaklığının artması mümkün değil. Bu yüzden bu şık yanlıştır.
B) 2 numaralı anahtar açılırsa N ampulünün parlaklığı değişmez.
Düşünelim: 2 numaralı anahtar, M ve N ampullerine giden ana koldadır. Bu anahtarı açtığımızda, pile giden yol tamamen kesilir ve devreden akım geçmez. Dolayısıyla hem M hem de N ampulü söner. Parlaklığının değişmemesi söz konusu olamaz. Bu yüzden bu şık yanlıştır.
C) Anahtarlar kapalı iken en parlak yanan ampul K’dir.
Düşünelim: Yukarıda ne demiştik? Paralel bağlı ampuller (M ve N), enerjiyi doğrudan pilden aldığı için seri bağlı ve enerjiyi paylaşan ampullerden (K ve L) daha parlak yanar. Dolayısıyla en parlak yanan ampuller M ve N’dir. K en parlak olamaz. Bu yüzden bu şık yanlıştır.
D) 2 numaralı anahtar açıldığında iki ampul de yanmaya devam eder.
Düşünelim: Bu şık, B şıkkının bir benzeri. Anahtarı açtığımızda devre tamamlanamaz ve akım geçemez. Bu yüzden M ve N ampulleri söner, yanmaya devam edemezler. Bu yüzden bu şık da yanlıştır.
Adım 2: Soruyu Tekrar Gözden Geçirelim
Sevgili öğrencim, bazen test kitaplarında baskı hataları veya yanlış sorulmuş sorular olabilir. Bu soruda tüm şıkların fizik kurallarına göre yanlış olduğunu görüyoruz. Ancak bu tür bir durumda, soruyu hazırlayanın ne düşünmüş olabileceğini anlamaya çalışmalıyız.
Bu soruda büyük ihtimalle bir yazım hatası yapılmış. Eğer B şıkkı “1 numaralı anahtar açılırsa N ampulünün parlaklığı değişmez” şeklinde olsaydı doğru olurdu. Çünkü 1. devre ile 2. devre birbirinden bağımsızdır. Birindeki anahtarı açmak diğerini etkilemez.
Ancak mevcut haliyle soru hatalıdır. Eğer bir cevap seçmek zorunda kalsaydık, sorunun bir hata içerdiğini bilerek hareket etmemiz gerekirdi. Eğitimde amacımız kuralları doğru öğrenmek olduğu için bu sorunun doğru bir cevabı olmadığını belirtmek en doğrusu olacaktır.
***
5. Soru: Öğrenciler, ampullerin bağlanma şekillerini daha iyi öğrenmek amacıyla bir oyun tasarlar. Bu oyunda; sarı tişört “ampul”ü, kırmızı tişört “bağlantı kablosu”nu, mavi tişört ise “pil”i temsil etmektedir. Öğrenciler, aşağıda verilen görsellerdeki gibi giyinip, ellerinde bulunan iplerin uçlarından tutarak elektrik devrelerine ait birer model oluşturur. Buna göre I, II, III ifadelerinden hangileri doğrudur?
Ne kadar eğlenceli bir etkinlik değil mi? Fen Bilimleri’ni böyle oyunlarla öğrenmek harika! Hadi bu oyundaki devreleri birlikte çözelim.
Çözüm:
Adım 1: Grupların Temsil Ettiği Devreleri Anlayalım
- 1. Grup: Bakalım burada ne var? Bir tane mavi tişörtlü öğrenci (Pil) ve birkaç tane sarı tişörtlü öğrenci (Ampul). Hepsi tek bir halka oluşturacak şekilde iplerle (kablo) birbirine bağlanmış. Elektrik akımının pilden çıkıp bütün ampullerden geçerek pile geri dönmesi için sadece tek bir yolu var. Bu tür devrelere ne diyorduk? Evet, seri bağlı devre!
- 2. Grup: Burada ise bir mavi tişörtlü (Pil) var. Akım pilden çıktıktan sonra bir yol ayrımına geliyor ve iki farklı kola ayrılıyor. Her kolda birer sarı tişörtlü (Ampul) var. Bu kollar daha sonra tekrar birleşiyor ve başka bir sarı tişörtlüden (Ampul) geçerek pile geri dönüyor. Burada hem paralel (iki kollu kısım) hem de seri (tekrar birleşen kısım) bağlantı var. Bu tür devrelere karışık bağlı devre denir.
Adım 2: Öncülleri Değerlendirelim
Şimdi bize verilen ifadelerin doğru olup olmadığını kontrol edelim.
I. Birinci gruptaki öğrenciler, “seri bağlı devre”yi temsil etmektedir.
Düşünelim: Adım 1’de de belirlediğimiz gibi, 1. Grup’ta akımın gidebileceği tek bir yol var ve tüm ampuller bu yol üzerinde peş peşe dizilmiş. Bu, seri bağlı devrenin tanımıdır. Dolayısıyla bu ifade doğrudur.
II. İkinci gruptaki öğrencilerin temsil ettiği ampuller, birbirine paralel bağlıdır.
Düşünelim: 2. Gruba tekrar bakalım. Evet, iki ampul birbirine paralel bağlanmış ama devrede onlara seri bağlı üçüncü bir ampul daha var. İfade, “ampuller” diyerek hepsini kastettiği için bu ifade tam olarak doğru değil. Çünkü devrede seri bağlı bir ampul de bulunuyor. Bu yüzden bu ifade yanlıştır.
III. İkinci gruptaki öğrencilerin temsil ettiği ampullerin parlaklıkları eşittir.
Düşünelim: Karışık devrede ampul parlaklıkları nasıl olur? Ana koldaki (tek olan) ampulden devrenin toplam akımı geçer. Paralel kollara gelince bu akım ikiye bölünür. Bu durumda, ana koldaki ampulden geçen akım, paralel kollardaki ampullerden geçen akımdan daha fazladır. Daha çok akım, daha çok parlaklık demektir! Yani, tek başına duran ampul, paralel olan iki ampulden daha parlak yanar. Paralel olan iki ampul ise kendi aralarında eşit parlaklıkta yanar. Ama ifadenin dediği gibi üçü birden eşit parlaklıkta olamaz. Bu yüzden bu ifade de yanlıştır.
Adım 3: Sonuca Ulaşalım
Değerlendirmemize göre sadece I numaralı ifade doğru.
Sonuç: A) Yalnız I