Harika bir etkinlik sorusu! Merhaba sevgili öğrencilerim, ben Fen Bilimleri öğretmeniniz. Şimdi hep birlikte bu deneyi ve sorularını adım adım inceleyelim, elektriğin sırlarını beraber çözelim. Unutmayın, Fen Bilimleri deneyerek ve sorgulayarak öğrenilir!
Öncelikle etkinliğin amacı, bir elektrik devresindeki gerilim (voltaj) ile akım şiddeti arasındaki ilişkiyi keşfetmek. Yani, pile “daha çok güç” verdiğimizde ampulden geçen elektrik akımına ne olduğunu anlamaya çalışıyoruz.
Deneyi yaparken elde edeceğimiz değerleri, etkinliğin başındaki Grafik 7.1‘i kullanarak tahmin edebiliriz. Bu grafik bize bu deneyde kullanacağımız ampulün direncini söylüyor. Örneğin grafiğe baktığımızda:
- Gerilim 1,5 Volt iken Akım 1 Amper olmuş.
- Gerilim 3 Volt iken Akım 2 Amper olmuş.
- Gerilim 4,5 Volt iken Akım 3 Amper olmuş.
Bu bilgileri aklımızda tutarak şimdi değerlendirme sorularına geçelim.
Soru 1: Devrede 1 pil ve 2 pil varken gerilimin akım şiddetine oranını karşılaştırdığınızda nasıl bir değer elde ettiniz?
Bu soruyu cevaplamak için önce deneydeki iki durumu da ayrı ayrı incelememiz gerekiyor. Unutmayın, bir pil 1,5 V’luk gerilim sağlıyor. Oran dediği şey ise gerilim değerini (Volt) akım değerine (Amper) bölmektir. Bu oran bize direnci (ohm) verir.
Adım 1: Devrede 2 pil varken durumu inceleyelim.
İki tane 1,5 V’luk pilimiz varsa, toplam gerilimimiz 1,5 V + 1,5 V = 3 V olur. Grafiğimize baktığımızda gerilim 3 V iken devreden geçen akımın 2 Amper olduğunu görüyoruz. Şimdi gerilimi akıma oranlayalım (bölelim):
Oran = Gerilim / Akım Şiddeti = 3 Volt / 2 Amper = 1,5 ohm
Adım 2: Devrede 1 pil varken durumu inceleyelim.
Tek pilimiz varsa, gerilimimiz 1,5 V olur. Grafiğimize tekrar bakalım. Gerilim 1,5 V iken devreden geçen akım 1 Amper olarak gösteriliyor. Şimdi bu durum için de oranı hesaplayalım:
Oran = Gerilim / Akım Şiddeti = 1,5 Volt / 1 Amper = 1,5 ohm
Adım 3: Sonucu karşılaştıralım.
Gördüğünüz gibi, devredeki pil sayısını değiştirsek de, yani gerilimi artırıp azaltsak da gerilimin akıma oranı hiç değişmedi. Her iki durumda da sonucu 1,5 ohm olarak bulduk. Bu değişmeyen değere biz o devredeki ampulün direnci diyoruz.
Soru 2: Ampulün uçları arasındaki gerilimle üzerinden geçen akım şiddeti arasında nasıl bir ilişki vardır?
Bu sorunun cevabı aslında ilk sorunun içinde ve grafikte gizli!
Deneyimizde pil sayısını 1’den 2’ye çıkardık. Yani gerilimi 1,5 V’tan 3 V’a arttırdık.
Peki akıma ne oldu? Akım da 1 Amper’den 2 Amper’e arttı.
Yani biri artarken diğeri de artıyor. Matematik dersinden hatırlayacağınız gibi, bu tür ilişkilere biz doğru orantı diyoruz.
Sonuç: Ampulün uçları arasındaki gerilim arttıkça, üzerinden geçen akım şiddeti de doğru orantılı olarak artar. Gerilim azalırsa, akım da azalır. Tıpkı bir musluğu daha çok açtığımızda suyun daha tazyikli akması gibi!
Soru 3: Devredeki anahtarı açsanız voltmetre ve ampermetre çalışır mı? Neden?
Bu harika bir mantık sorusu! Elektrik devresinin nasıl çalıştığını anlamamız için çok önemli.
Adım 1: Anahtarı açmak ne anlama gelir?
Bir elektrik devresinde anahtarı açmak, aslında devredeki yolu kesmek, köprüyü yıkmak gibidir. Elektrik akımının akabilmesi için kapalı, yani kesintisiz bir yola ihtiyacı vardır. Anahtar açıldığında bu yol kesilir ve devreden akım geçmez.
Adım 2: Ampermetreye ne olur?
Ampermetre, adından da anlaşılacağı gibi, devreden geçen akımı ölçer. Eğer devreden akım geçmiyorsa, ampermetrenin ölçeceği bir şey de olmaz. Bu yüzden ampermetre sıfır (0) değerini gösterir.
Adım 3: Voltmetreye ne olur?
Voltmetre ise devredeki iki nokta arasındaki gerilim farkını ölçer ve devreye paralel bağlanır. Bizim deneyimizde ampulün iki ucuna bağlanmış. Anahtar açıldığında devreden akım geçmediği için ampul çalışmaz ve üzerinde bir gerilim farkı oluşmaz. Bu nedenle voltmetre de tıpkı ampermetre gibi sıfır (0) değerini gösterir.
Sonuç: Devredeki anahtarı açtığımızda, elektrik akımı kesildiği için hem ampermetre hem de voltmetresıfır değerini gösterir. Yani ikisi de çalışmaz, çünkü ölçüm yapacakları bir elektriksel olay gerçekleşmez.