Merhaba sevgili öğrencilerim! Fen Bilimleri dersimize hoş geldiniz. Bugün sizlerle 7. Ünite Değerlendirme sorularını birlikte çözeceğiz. Bu sorular elektrik devreleri konusundaki bilgilerinizi pekiştirmenize yardımcı olacak. Kalemleriniz ve defterleriniz hazırsa, haydi başlayalım!
2. Özdeş ampullerle kurulmuş şekildeki elektrik devresinde hangi ampul yanmaz?
Merhaba çocuklar! Bu soruda bize bir elektrik devresi verilmiş ve hangi ampulün ışık vermeyeceğini soruyor. Gelin devreyi birlikte inceleyelim.
- Adım 1: Elektrik akımının yolunu takip edelim. Akım, pilin artı (+) kutbundan yola çıkar. Önce 1 numaralı ampulün üzerinden geçer. Bu yüzden 1 numaralı ampul yanar.
- Adım 2: 1 numaralı ampulden sonra akım bir yol ayrımına gelir. Akımın bir kısmı alt kola, bir kısmı da üst kola gitmek ister.
- Adım 3: Şimdi dikkatlice üst kola bakalım. Üst kolda 3 numaralı ampul ve yanında bir ampul daha var. Ancak tam bu ampullerin altından geçen, üzerinde hiçbir ampul olmayan boş bir tel var. Buna kısa devre diyoruz. Elektrik akımı her zaman direncin en az olduğu yolu, yani en kolay yolu tercih eder. Tıpkı sizin okuldan eve giderken en kestirme yolu seçmeniz gibi!
- Adım 4: Üst koldaki ampuller akıma karşı bir zorluk (direnç) gösterir. Ama o boş telin hiçbir direnci yoktur. Bu yüzden akım, 3 numaralı ampulün olduğu zorlu yola hiç girmeden, o boş telden geçip yoluna devam eder. Bu nedenle 3 numaralı ampule ve yanındaki ampule hiç akım gitmez ve bu ampuller yanmaz.
Sonuç olarak, kısa devre yüzünden 3 numaralı ampul ışık vermez.
Doğru Cevap: C) 3
3. Özdeş ampul ve pillerle kurulmuş yukarıdaki devrelerde “Bir devredeki ampule, seri bağlı bir ampul eklendiğinde ampulün parlaklığı azalır.” hipotezi araştırılıyor. Buna göre, hipotezi araştırmak için hangi iki devre gözlemlenmelidir?
Çocuklar, bu bir kontrollü deney sorusu. Bilim insanları bir şeyi araştırırken, sadece araştırdıkları şeyi değiştirirler, geri kalan her şeyi aynı tutarlar. Buna kontrollü deney denir.
Hipotezimiz neydi? “Devreye seri bağlı ampul eklersek, parlaklık azalır.”
- Adım 1: Bu hipotezi test etmek için neye ihtiyacımız var? Bir tane normal, tek ampullü bir devreye (bu bizim kontrol grubumuz olacak) ve bir de bu devrenin aynısına seri bir ampul daha eklenmiş bir devreye (bu da deney grubumuz olacak).
- Adım 2: Deneyimizde değiştirdiğimiz tek şey ne olmalı? Seri bağlı ampul sayısı. Peki, neleri aynı tutmalıyız? En önemlisi, devrenin güç kaynağı olan pil sayısını aynı tutmalıyız. Çünkü pil sayısını değiştirirsek, parlaklığın ampul eklediğimiz için mi yoksa pil sayısını değiştirdiğimiz için mi değiştiğini anlayamayız.
- Adım 3: Şimdi devrelere bakalım:
- I. Devre: Bir pil, bir ampul. Bu bizim başlangıç devremiz, yani kontrol grubumuz olabilir.
- II. Devre: Bir pil, iki tane paralel bağlı ampul. Biz seri bağlı ampulün etkisini araştırıyoruz, bu yüzden bu devre işimize yaramaz.
- III. Devre:İki pil, iki tane seri bağlı ampul. Pil sayısı I. devreden farklı. Bunu seçersek deneyimiz hatalı olur.
- IV. Devre: Bir pil, iki tane seri bağlı ampul. Harika! Bu devre, I. devre ile aynı sayıda pile sahip ve tek farkı, fazladan bir seri bağlı ampulün olması.
- Adım 4: Demek ki hipotezimizi test etmek için I. devreyi (tek ampul) ve IV. devreyi (iki seri ampul) karşılaştırmalıyız. Böylece parlaklığın neden azaldığını net bir şekilde görebiliriz.
Doğru Cevap: B) I ve IV
4. Özdeş ampullerle kurulmuş şekildeki elektrik devresinde (bir önceki sorudaki devrelere göre) ampullerin parlaklıkları arasındaki ilişki hangi seçenekte doğru verilmiştir?
Sevgili öğrenciler, bu soruda bir önceki sorudaki I, II, III ve IV numaralı devrelerdeki ampullerin parlaklıklarını karşılaştırmamız isteniyor. Unutmayın, bir ampulün parlaklığı, üzerinden geçen akım miktarına bağlıdır. Akım ne kadar çoksa, ampul o kadar parlak yanar.
- Adım 1: I. Devreyi inceleyelim. Bir pil ve bir ampul var. Bu bizim temel parlaklık seviyemiz olsun. Devreden geçen akıma 1 birim diyelim. Ampulün parlaklığı 1 birim olsun.
- Adım 2: II. Devreyi inceleyelim. Bir pil var ama bu sefer iki ampul paralel bağlanmış. Paralel bağlamada, pildeki gerilim (yani gücü) her iki ampule de eşit olarak paylaştırılır. Yani her bir ampul, sanki devrede tek başınaymış gibi aynı gerilimi alır. Bu yüzden II. devredeki ampullerin her birinin parlaklığı, I. devredeki ampulün parlaklığına eşittir. Parlaklıkları 1 birimdir.
- Adım 3: III. Devreyi inceleyelim. İki pil ve iki seri bağlı ampul var. Pillerin gücü birleşir (2 pil gücü), ampullerin direnci de birleşir (2 ampul direnci). Devredeki akımı bulmak için pil gücünü ampul direncine böleriz. Yani (2 pil gücü) / (2 ampul direnci) = 1 birim akım eder. Bu durumda her bir ampulün üzerinden geçen akım yine 1 birim olur. Yani III. devredeki ampullerin parlaklığı da I. devredeki ampulün parlaklığına eşittir. Parlaklıkları 1 birimdir.
- Adım 4: IV. Devreyi inceleyelim. Bir pil ve iki seri bağlı ampul var. Burada tek bir pilin gücü, iki ampul tarafından paylaşılıyor. Yani her bir ampule düşen enerji azalır. Devrenin toplam direnci arttığı için ana koldan çekilen akım da azalır. Bu devredeki akım, I. devreye göre yarıya düşer (1/2 birim). Bu yüzden bu devredeki ampuller en sönük yanar. Parlaklıkları 0.5 birimdir.
- Adım 5: Sonuçları sıralayalım.
I. Devre Parlaklığı = 1 birim
II. Devre Parlaklığı = 1 birim
III. Devre Parlaklığı = 1 birim
IV. Devre Parlaklığı = 0.5 birim
Sıralamamız: I = II = III > IV şeklinde olmalıdır.
Öğretmen Notu: Sevgili çocuklar, yaptığımız bilimsel analize göre doğru sıralama I = II = III > IV olmalıdır. Ancak şıklara baktığımızda bu seçeneğin olmadığını görüyoruz. Bu, soruda veya şıklarda bir basım hatası olabileceğini gösteriyor. Bu tür durumlarla karşılaşabilirsiniz. Önemli olan sizin konunun mantığını doğru anlamanızdır. Yaptığımız çözüm bilimsel olarak en doğru olanıdır.
5. Özdeş pil ve ampullerden oluşan devrelerden hangisinde akım daha azdır?
Harika bir soru daha! Devredeki akımın az olmasını istiyoruz. Akımın az olması için ya devrenin gücünün (pil sayısının) az olması ya da devredeki zorluğun (direncin, yani ampul sayısının) çok olması gerekir. Gelin şıkları bu gözle inceleyelim.
- Adım 1: Şıkları analiz edelim.
- A) İki pil, bir ampul. (Çok güç, az zorluk) -> Akım yüksek olur.
- B) Bir pil, bir ampul. (Normal güç, normal zorluk) -> Normal bir akım olur.
- C) Bir pil, iki ampul (seri bağlı). (Az güç, çok zorluk) -> Akım düşük olur. Çünkü tek bir pilin gücü, iki ampulün direncini yenmeye çalışıyor.
- D) İki pil, iki ampul (seri bağlı). (Çok güç, çok zorluk) -> Bu devredeki akım, B şıkkındaki akımla aynı olur (2 pil / 2 ampul = 1/1 oranı).
- Adım 2: Karşılaştırma yapalım. En az akımı aradığımıza göre, en az pile ve en çok (seri bağlı) ampule sahip olan devreyi bulmalıyız. Bu koşulları sağlayan devre C şıkkındaki devredir.
Sonuç olarak, en az akım C devresinde oluşur çünkü en az gerilime (1 pil) ve en fazla dirence (2 seri ampul) sahiptir.
Doğru Cevap: C