Test 1`in Çözümü Elektrik Enerjisi ve Elektriksel Güç Testlerinin
advertisement
3 Elektrik Enerjisi ve Elektriksel Güç Testlerinin Çözümleri 1 ikisinin eş değeri şekilde görüldüğü gibi 4 Ω olur. Test 1’in Çözümü Benzer düşünce ile, diğer 4 Ω luk dirençlerin eş değeri 2 Ω eder. 1. Her birinin gerilimi 1,5 volt olan 4 tane pil birbirine seri bağlı olduğundan devrenin toplam gerilimi 6 volt olur. Kesiti S, uzunluğu / olan demir çubuğun direnci 6Ω ise, kesiti 2S olduğunda direnci 3Ω olur. Benzer biçimde bakır çubuğun uzunluğu 2/ olduğunda direnci 6Ω olur. 2Ω Şekil II de görüldüğü gibi tüm devrenin eş değer direnci 4 Ω eder. Devre üzerinde 10 saniyede joule cinsinden açığa çıkan ısı enerjisi; W = i2.R.t W = 22.4.10 = 160 J bulunur. i1=2A 3Ω 6Ω i2=1A + – 6 volt itop= 6 = 3A 2 Cevap D dir 2. Devrenin eş değer direnci 4 Ω olduğundan, top24 lam akım = 6 A olur. 6 A lik akımın 2 amperi, 4 suyun içindeki dirençten geçer. Bu direnç üzerinde 15 saniyede joule olarak açığa çıkan enerji; W = i2·R·t W = 22·6·15 = 360 J olur. Bu enerjinin kalori olarak değeri 90 kaloridir. Buradan; Nihat Bilgin Yayıncılık© Cevap A dır 4. Anahtar açıkken devrenin üst tarafının eş değer direnci; Q = m.c.∆t = m.c.(T2 – T1) 90 = 90.1.(T2 – 20) 1 = T2 – 20 ⇒ T2 = 21°C bulunur. 9 · 18 =6 Ω 9 + 18 bulunur. Anahtar kapalı iken devrenin üst tarafının eş değer direnci yine 6 Ω dur. Cevap A dır 3. Ortadaki tel üzerinde direnç olmadığından 6 Ω luk direnç hareket ettirilerek 12 Ω ile birleştirilebilir. Bu Bu nedenle devre akımı, dolayısıyla 12 Ω luk dirençten geçen akım değişmeyeceğinden, P2 = 1 bulunur. P1 Cevap C dir 2 Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma 5. Sorumuzda verilen devrede 1. ilmekte K noktasından başlayarak verilen yönde ilerleyip, tekrar K noktasına döndüğümüzde; 3A 6A Şekil I deki tüm devrenin eş değer direnci 2 ohm olur. Gerilim 24 volt olduğuna göre üreteçten çeki24 len akım = 12 A olur. Paralel dirençlerin her 2 birine 24 voltluk gerilim düşer. i1 = 3+6 = 9 A i2 = 3 A i1 =3 i2 Cevap B dir Kirşofun 1. kuralı: Kapalı bir devrenin herhangi bir noktasına gelen akımların toplamı, o noktadan çıkan akımların toplamına eşittir. K noktasına gelen ve K noktasından çıkan akımlar için; i = i1 + i2 bağıntısı yazılabilir. Kirşofun 2. kuralı: Birelektrik devresinin herhangi bir kapalı kısmındaki gerilimlerin ve i · R lerin cebirsel toplamı birbirine eşittir. Bu kural; RV = Ri · R 2V = i1 ·R yazılabilir. Buradan, & i1 = 2V R i1 i2 = 2 bulunur. Cevap D dir. V V – + 6. Ohm yasası ile çözülmesi zor olan problemleri kirşof kurallarını uygulayarak çözebiliriz. Bu kurallar iki tanedir. 2. ilmek için; 7. Özdeş üreteçlerden hangisinin üzerinden daha az akım geçiyorsa o üretecin ömrü daha uzun olur. Şekil II den: R – V + i/3 – V + i/3 + – i2 = 2i i1=i V + I III V = i ise R 2V i2 = = 2i R V i3 = = i olur . R Buna göre, t1 > t3 > t2 dir. i1 = i V + – i 2V – + V K Cevap A dır. 2V R V + V – i R RV = Ri · R şeklinde ifade edilir. Bu kural uygulanırken bir noktadan başlanarak daima aynı yönde ilerlemek ve aynı noktaya dönmek gerekir. V + – + – + 2. R i3 = i R 2i 2R II I i1 II – V i2 V – + R – V V – + R + 1. 2V i/3 8. 2V – Nihat Bilgin Yayıncılık© RV = Ri · R V –2V + V = –i2R ⇒ i2 = Şekil I deki üreteçlerin her birinden i akımı geçiyorsa, Şekil II deki; üreteçlerin her birinden i akımı geçer. Şekil III teki üreteçlerin her birini den akımı geçer. 2 i V i/2 + V– i/2 + V– i R III ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ Üreteçlerin tükenme süreleri üzerinden geçen akım şiddetleriyle ters orantılıdır. Buna göre, t3 > t1 = t2 olur. 3 10. Cevap C dir. V Soruda verilen bilgilere göre, dirençlerin değeri şekil üzerinde yazıldığı gibi olur. Bu nedenle, alt koldan i akımı geçerse üst koldan 2i akımı geçer. Bir lambanın ışık şiddeti, onun birim zamanda harcadığı enerjinin bir ölçüsüdür. Bir başka ifadeyle, ışık şiddeti, lambanın gücü ile doğru orantılıdır. 9. Önce eş değer direnci bulmamız gerekir. Güç P = i2 . R olduğuna göre; IK = (2i)2 . R = 4i2R IL = (2i)2 . R = 4i2R IM= i2 . 4R = 4i2R olduğundan IK = IL = IM dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© Cevap C dir dır. Şekil I de gösterilen 20 şer ohm luk dirençler paralel olduklarından eş değeri 10 ar ohm olur. K-L noktaları arasında bulunan üç kolun potansi- yel farkları eşit olup 24 volt kadardır. Bu nedenle, 24 i1 = =2 A 12 Şekil I de gösterilen M ve L noktaları arasında direnç olmadığından, M ve L noktaları aynı nokta- 11. Şekil II de görüldüğü gibi 15 Ω luk üç direnç birbirine paraleldir. Tüm devrenin eş değer direnci; 15 =5 Ω 3 bulunur. Devrenin toplam akımı ise; 60 i= = 12 A 5 olur. Devrenin tamamında, birim zamanda (1 s de) açığa çıkan ısı enerjisi; W = i2.R.t W = (12)2.5.1 = 720 J bulunur. W1 W2 Cevap E dir bulunur. En alt kolun toplam direnci 6 Ω dur. Bu 24 koldan geçen toplam akım = 4 A kadardır.Bu 6 akım, 6 Ω ve 3 Ω luk dirençlerden ters orantılı ola8 cak biçimde geçer.Buradan, i 2 = A bulunur. 3 Enerjilerin oranı ise; W1 W2 = = i 21 · R 1 · t i 22 · R 2 · t = 2 2 · 12 8 ( ) 2 ·3 3 48 9 = bulunur . 64 4 3 Cevap B dir 4 Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma 12. Şekil I de harflendirme yaptıktan sonra Şekil II yi olur. Buradan M lambasından geçen akım; çizebiliriz. K-L noktaları arasında kalan 12 Ω luk üç direnç birbirine paralel bağlıdır. 140 V – + 140 V – + 12 Ω 12 Ω K 12 Ω K 12 Ω K L iM = olur. Lambalardan geçen akımlar arasında, iM > iL > arasında 12 Ω 12 Ω 3V R L iK bağıntısı olduğundan, ışık şiddetleri ΙM>ΙL>ΙK ilişkisi vardır. Cevap A dır 12Ω 12Ω 12Ω 12Ω L K Paralel 4Ω L Şekil I Şekil II 140 V – + i= 4 A 12 Ω 14. 12 Ω Şekil III K 4Ω L Şekil III te görüldüğü gibi devrenin eş değer diren- 140 =5 A 28 i= dir. K-L arasının potansiyel farkı ise; VKL = i . RKL = 5·4 = 20 V bulunur. Cevap D dir 13. 1. şekilde paralel bağlı üreteçlerin eş değer gerilimi bir üretecinkine eşittir. Diğer iki üreteç ise birbirine ters bağlı olduğundan gerilimlerinin eş değeri sıfır olur. Buna göre, K lambasından geçen akım; V R iK = dır. L lambasının bulunduğu devrede eş değer gerilim 2V olduğundan; 2V R iL = olur. M lambasının olduğu devrede üç üreteç birbirine seri bağlı olduğundan eş değer gerilimi 3V Nihat Bilgin Yayıncılık© ci, Reş = 12 + 12 + 4 = 28 Ω olur. Bu nedenle ana kol akımı; Ampermetre 3 + 1 = 4 amperlik bir değer gösterir. Cevap E dir. 5 ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ Test 2’nin Çözümü K 5. i=5A K 4Ω 1. Devrede K anahtarı ile L anahtarı değişik kısımlarda, ancak aynı görevi yapmaktadır. Bu nedenle K anahtarı açılıp L anahtarı kapatılırsa voltmetre yine V değerini gösterir. 12Ω 4Ω K L 4Ω 4Ω Cevap B dir. L L 2. Kirşof kurallarını uygularsak; 4Ω V – V = (5·i2 – i1) 5·i2 = i1 i2 i1 = 12Ω 4Ω K L 4Ω 4Ω 1 3 Cevap A dır. Orta kolun eş değer direnci 6Ω dur. Tüm devrenin eş değer direnci; 1 1 1 1 = + + 12 6 4 R KL 3. Nihat Bilgin Yayıncılık© R KL = 2 Ω 3i V R1,3=3R i bulunur. Verilen devrenin gücü; P = i2 · R P = 52 · 2 = 50 watt bulunur. Cevap B dir. R1 direncinden i şiddetinde akım geçerse R2 direncinden 3i kadar akım geçer. R1 direncinden açığa çıkan ısı enerjsi; W1 = i2 ·R·t W 2 = ( 3 i ) 2 · R · t W2 = 9 bulunur, W1 Cevap D dir. 4. Devrede iki üreteç vardır. Akım, V1 gerilimli üreteçten çıktığına göre V1 > V2 dir. İki üreteç ters bağlı olduğundan eş değer gerilim için V1 – V2 bağıntısı kullanılır. Buradan; V1 – V2 = i·Reş 56 – V2 = 5.2 + 5·4 6. Akımların geçtiği kollar üretece paralel bağlıdır. Bu kollarda değişiklik yapılmadığı sürece bunlardan geçen akım değişmez. Yani i2 ve i3 akımları değişmez. Sürgü sağa kaydırılınca bu koldaki azaldığından i1 akımı artar. V2 = 26 volt bulunur. Cevap C dir. Cevap C dir. 6 Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma 7. Voltmetreyi olduğu yerden alıp şekildeki gibi bağlayabiliriz. 10. 2i X 3R V – + 4 Ω 12 Ω 3i A 3R i 6Ω 6R Y Z 2Ω + – V Şekildeki 6R lik dirençten i kadar akım geçerse bu direnci paralel olan 3R direncinden 2i kadar akım geçer. Voltmetreyi 4 Ω luk direncin uçlarına bağlıymış gibi düşünebiliriz. 4 Ω luk direncin gerilimi 40 volt ise 2 Ω luk direncin gerilimi 20 volttur. Üretecin gerilimi ise 20 + 40 = 60 volt olur. m·cX·∆T = (2i)2·3R·t ⇒ cX = 12c Cevap D dir. m·cY·∆T = i2·6R·t ⇒ cY = 6c m·cZ·∆T = (3i)2·3R·t ⇒ cZ = 27c 8. Üreteçler özdeş ve ters bağlı olduğundan S anahtarı açılınca devrenin eş değer gerilimi sıfır olur. Bu nedenle S anahtarı açıldığında lambalar söner. Cevap B dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© Cevap E dir. 11. RL = 3 Ω 2A RM = 2 Ω 1A 9. RK = 6 Ω 20 volt – 3A + 12 volt 20 volt Gerilim-akım grafiğinin eğimi direnci verir. Buna göre; RK = 6 Ω RL = 3 Ω RM = 2 Ω bulunur. K direncinden 1 A, L direncinden 2 A ve M direncinden 3 A akım geçer. M ve L dirençlerinin güçleri; V = 2 · (4 + 3) PM = 32 · 2 = 18 watt V = 14 volt PL = 22 · 3 = 12 watt bulunur. Bunların oranı; R1,2=7Ω 20 volt Devreden geçen ana kol akımı; 20 i= 4+3+3 i=2A bulunur. Voltmetrenin gösterdiği değer; V = i · R1,2 bulunur. Voltmetre bağlı olduğu yerde veya R1,2 nin ucunda aynı değeri gösterir. Cevap C dir. PM PL = 18 3 olur. = 12 2 Cevap C dir. 7 ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ 12. Reostanın sürgüsü ok yönünde hareket ettirilince X lambasının bulunduğu koldaki direnç artar. Bu nedenle bu koldan geçen akım şiddeti azalır. Böylece X lambasının parlaklığı azalır. Test 3’ün Çözümü K 1. Reostanın hareketiyle Y lambasının bulunduğu direnç azalır ve buna bağlı olarak Y lambasının parlaklığı artar. R R R + V – R & V2 = 50 V bulunur . Nihat Bilgin Yayıncılık© 6+4 L Anahtarların ikisi de kapalı iken devre Şekil II deki gibidir. Bu durumda her üç direnç birbirine paralel R bağlı olup eşdeğer direnç tür. 3 R direncinden i akımı t süre boyunca geçtiğinde açığa çıkan ısı enerjisi; V2 - 10 L 6 4= L Anahtarlar açık iken devre Şekil I deki gibidir. Bu durumda her üç direnç birbirine seri bağlı olduğundan eşdeğer direnç 3R dir. 14. + – V Cevap C dir. RV RR K Şekil II 13. K ve L anahtarları kapatılınca R derinçlerine düşen gerilim değişmez. Bu nedenle dirençlerden geçen akım şiddeti de değişmez. i= R R Şekil I V1 gerilimli üreteç ile V2 gerilimli üreteçler ters bağlıdır. Buradan; L K Cevap A dır. K V2 ·t R bağıntısı ile bulunur. Şekil I deki devrede açığa çıkan ısı enerjisi; W= V2 ·t = E 3R W1 = dir. Şekil II deki devrede açığa çıkan ısı enerjisi; W2 = V2 · t = 9 E bulunur. R 3 Cevap E dir. Cevap C dir. 15. V= ? 2. Anahtar açık iken devreden geçen akım şiddeti i1, anahtar kapatıldığında i2 olsun. V V = i 1 ·8 & i 1 = 8 V V = i 2 ·4 & i 2 = 4 8 Ω luk dirençten geçen ana kol akımı; P2 = c 32 = i2 · 8 = 2 A bulunur. Üretecin gerilimi; V = i · Reş V = 2 (8 + 4 + 2) V = 28 volt bulunur. V lik kısmı 4 Ω luk dirençten geçer. 12 i2 akımının P = i2 · R V 2 m ·4 12 P = c V m ·4 2 8 P2 4 = bulunur . P2 9 2 Cevap D dir. Cevap C dir. 8 Ünite 2 3. Elektrik ve Manyetizma K 2Ω K 4Ω = M 4Ω K 4Ω 6Ω 4Ω L 12Ω L 6Ω 2Ω 12Ω 3Ω 3Ω K Şekil I Şekil II K-L noktalar arasındaki eşdeğer direnç 1 Ω dur. VKL = 10 volt olduğuna göre, devrede birim zamanda harcanan enerji; Şekildeki KL noktaları arasındaki dirençler paralel bağlı olup eş değerleri RKL = 1 Ω bulunur. i akımı; 18 i= =6A 1+2 bulunur. Bu akımın 2 A lik kısmı 3 Ω luk dirençten geçer. Şimdi ısı enerjisini bulalım. W = t · t2 · R W = 10 · 22 · 3 W = 120 J olur. Cevap E dir. 6. 10 2 V2 W= ·t = · 1 = 100 J bulunur. R 1 Cevap B dir. K 4. – + ε – + ε r=0 r=0 S S K 2 1 M L K Şekil II ε Şekil I – + K L K K L 6 6 1 M 6 Şekil II Nihat Bilgin Yayıncılık© Şekil I K lambasının gerilimi; Şekil I f , Şekil II de f, Şekil III de 2 te 2f dir. Buna göre, I3 > I2 > I1 olur. r=0 ε S – r=0 + 3 K Şekil III Cevap B dir. 3 K L 7. 3 Şekil I deki harflendirme yöntemi kullanılarak Şekil II çizilebilir. Şekil II den, RKL = 1 Ω bulunur. Devrenin tümünün gücü; P = i2 · RKL P= 22 · 1 = 4 watt bulunur. Cevap B dir. Cevap C dir. 5. 6Ω 8. Joule, kalori 1A 2Ω K 3A watt.saniye = Joule L 6Ω 2A olup hepsi enerji birimidir. Volt ise potansiyel farkı birimidir. volt.amper = watt olup güç birimidir. 3Ω + – K Newton.metre = Joule 2Ω L i=6A 18 volt Cevap E dir. 9 ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ 9. Şekil I de X, Y, Z lambaları birbirine paralel bağlı olduğundan üçünün de gerilimleri ε kadardır. Şekil II de lambalar birbirine seri bağlı olup eşdeğer direç Şekil I’e göre artmıştır. Eşdeğer direnç arttığı için lambalardan geçen ortak akım şiddeti Şekil I’e göre daha küçüktür. Bu nedenle her üç lambanın parlaklığı azalır. Şekil II deki lambalardan geçen akım şiddeti eşit olup parlaklık dirençle doğru orantılıdır. Parlaklık sırası Z > Y > X tir. 12. S anahtarı kapalı iken X, Y Z Y ve Z lambaları birbiriX ne paralel olup her birinin gerilimi V dir. Anahtar + – açıldığında devre şekilV deki gibi olur. Bu şekilde akım Y ve Z lambalarına uğramadan devreyi tamamlar. X lambasının gerilimi yine V dir. Bu nedenle X in parlaklığı değişmez, Y ve Z söner. Cevap D dir. Cevap C dir. 10. 13. Şekil I de K, L, M lambaları birbirine paralel bağlı olduğundan, her birinin gerilimi V dir. R Şekil II de L ve M lambalarının eşdeğer direnci 2 K nin direnci R olacağından L ve M nin gerilimi V, K nin gerilimi 2V olur. Buna göre, K ninki artar, L ve M ninki değişmez. f S1 anahtarı kapatılınca K lambasında i1 = akımı R geçer. S2 anahtarı da kapatılınca K lambasından geçen akım değişmez. Çünkü diğer lamba kısa devre olur. S1 ve S2 ile birlikte S3 anahtarı da kapatılınca K lambasından geçen akım yine değişmez. Çünkü üreteçler K lambasına paraleldir. Işık şiddeti lambadan geçen akıma bağlı olduğu için her üç durumda K lambasının parlaklığı aynıdır. Cevap C dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© 14. Verilen şekillerde eşdeğer direnç ve toplam gerilimler aşağıdaki gibidir. R R 2 2V + – 2R R i2 Cevap E dir i1 11. Şekil I de üreteçler paralel bağlı olup, toplam gerilim bir üretecinkine eşittir. Yine bu şekilde lambalar paralel bağlı olduğu için her bir lambanın gerilimi eşit olup bir üretecinki kadardır. Şekil II de lambalar ve üreteçler seri bağlıdır. Her bir lambaya yine bir üretecin gerilimi düşer, bu nedenle lambaların parlaklığı değişmez. Her iki durumda da üreteçlerin üzerinden aynı akım geçtiği için tükenme süreleri eşittir. Cevap A dır. + – V + – V 2V + – V + – V V + – V V 2R i3 + – + – V V 2V 2V V i1 = =4 R R 2 V i 2 = 2R 2V V i3 = = 2R R O hâlde i1 > i3 > i2 olur. Cevap A dır. 10 Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma Test 4’ün Çözümü 3. – L 1. – V + – – V V + + 4 + i1 i3 – K + R R R Şekil II Şekil I Her iki anahtar açık iken devre Şekil I deki gibidir. V Bu devrede i1 = dir. R S1 anahtarı kapatılınca birbirine paralel bağlı üreteç sayısı ikiye çıkacak, ancak eş değer gerilim değişV meyecektir. i2 = olur. R Her iki anahtar kapatılınca devre Şekil II deki gibidir. Bu devrede V V i3 = =2 R R 2 olur. Buna göre, i3 > i1 = i2 dir. Cevap B dir. 2. Her iki anahtar açıkken devre Şekil I deki gibidir. 1 ve 4 numaralı anahtarlar kapatıldığında devre şekildeki gibi olur. Bu devrede üretecin (+) ucundan çıkan akım hem K, hem de L lambasının ışık vermesini sağlar. Cevap B dir. 4. V + – N L Nihat Bilgin Yayıncılık© 1 R 2 N ve L anahtarları kapatıldığında devre tamamlanamaz ve bu durumda hiçbir lamba ışık vermez. Cevap A dır. R i1= + – Şekil I 5. V V =i R K i1 i2 L Her iki anahtar kapalı iken devre Şekil II deki gibidir. Reş= R 2 R R – + + – V1 V2 Şekil I A1 + – i2= V =2i R 2 Şekil II L K V A2 + – V ters bağl Veş=V R dir. 2 Özdeş ve paralel iki üretecin eş değer gerilimi yine V kadardır. Bu nedenle anahtar kapatıldığında devreden geçen akım şiddeti 2i olur. Birbirine paralel iki direncin eşdeğeri Reş= Cevap C dir. – + + – V1 V2 Şekil II Veş=0 Anahtar açıldığında ters bağlı üreteçlerin toplam emksı sıfır olur. Her iki lamba da söner. Cevap B dir. 11 ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ 6. A anahtarı açık iken devre Şekil I deki Y gibidir. Bu devrede X lambasının gerilimi 2V V , Y ninki tür. A 3 3 anahtarı kapatıldığında devre Şekil II deki gibidir. Harflendirme yaparak Şekil III’ü çizebiliriz. L 9. Şekilde verilen lambalardan T lambası kısa devreden dolayı ışık vermez. V – + Cevap A dır. 10. X Şekil I L – Y L – Z + L K K + L T V L L X Y M K A M L Şekil II K K M X X K Cevap D dir. L V 2 Şekil III te görüldüğü gibi hem X, hem de Y nin geriV limi olur. O hâlde X in parlaklığı azalır, Y ninki 2 artar. Cevap E dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© Şekil III Tüm lambalar K-L uçları arasında olup birbirine paralel bağlıdır. Bu nedenle hepsinin parlaklıkları eşittir. Y M V 2 L 11. Kısa devre oluşmaması için 2 numaralı anahtarın açık kalması gerekir. Akımın devreyi dolaşabilmesi için 1 numaralı anahtarın kapalı olması gerekir. Akımın tüm lambalardan geçmesi için 3 numaralı anahtarın da kapatılması gerekir. 4 numaralı anahtar açık da olsa kapalı da olsa tüm lambalar ışık verir. Gerekli ve yeterli denildiği için 1 ve 3 numaralı anahtarların kapatılması gerekir. Cevap B dir. 7. K lambasının bulunduğu devrede eş değer gerilim 3 3V dir. K lambasının gerilimi V olur. 2 L lambasının bulunduğu devrede eş değer gerilim 2V dir. Benzer biçimde M lambasının da gerilimi 2V olur. O hâlde lambaların parlaklık ilişkisi L = M > K biçimindedir. 12. Y Z – V + Şekil I X T – + X Cevap E dir. 8. Soruda verilen şekil üzerin de harflendirme yaparak yandaki basit şekli çizebiliriz. X lambası üretece paralel bağlı olduğu için gerilimi V dir. Diğer lambaların gerilimi V den küçüktür. V Her iki anahtar açıkken devre Şekil I deki gibidir. V V Şekil I de lambaların gerilimi VX = , VY = , 2 2 VZ = V dir. P Y Y – R Z V + Z V – + X V – + Cevap D dir. Şekil II Her iki anahtar kapatıldığında devre Şekil II deki gibi olur. Şekil II de Y lambası kısa devre olur ve 12 Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma söner. R direnci devreye paralel olduğundan X ve Z nin gerilimini etkilemez. 16. K L L Bu devrede VX = V, VZ = V dir. Cevap B dir. V/2 M + – V Şekil I 13. Anahtar kapalı iken devredeki tüm elemanları birbirine paralel bağlıdır. Bu durumda üç üreteç, K ve L Anahtar açıldığında K lam- bası söner, L lambası ise L yalnız bir üreteçten besle- V – + nir. 14. Üreteçlerin tükenme süreleri, üreteçten geçen akım şiddeti ile ters orantılıdır. + + – V V – + – 2i – V + i/2 + i/2 V i V i I II III Şekilde verilenlere göre, t3 > t1 > t2 dir. Cevap B dir. 15. Reostanın sürgüsü ok yönünde kaydırıldığında X lambasına seri bağlı direncin değeri artar. Bu durum, X lambasının gerilimini, dolayısıyla parlaklığını azaltır. Reostanın ok yönündeki hareketi yanı zamanda Y lambasına seri bağlı direncin değerini azaltır. Bunun sonucunda Y nin parlaklığı artar. Cevap A dır. Nihat Bilgin Yayıncılık© Cevap A dır. – 2V 3 M + – V Şekil II Şekil üzerindeki bilgilere göre her üç lambanın gerilimi, dolayısıyla parlaklığı, önceki duruma göre azalmaktadır. Cevap D dir. lambalarının ışık vermesini sağlamaktadır. V/2 K V 3 ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ Test 5 4. 4 numaralı lambanın ışık verebilmesi için anahtarların üçü de kapalı olması gerekir. (Çıkmış Lamba Sınav Soruları) Cevap D dir. X 1. L Y 5. lamba K i zil Z i U 3 + – i 13 2 1 Bir lambanın ışık verebilmesi için o lambadan elektrik akımı geçmesi gerekir. Anahtarlar açık iken anahtarın bulunduğu koldan akım geçmez. 4 – + M anahtarı açık iken X ve Y lambalarından akım geçmez. Bu nedenle devredeki Z ve U lambaları ışık verir. Cevap C dir. 3 numaralı anahtar kapatıldığı zaman zil ile lamba birbirine seri bağlı hâle gelir. 1 numaralı anahtar da kapatıldığında devre tamamlanır. Zil çalarken lamba da ışık verir. 2. V X X Y V 2 Z V V V 2 Y V Nihat Bilgin Yayıncılık© Cevap A dır. 6. Üretecin gerilimi 3V ise ilk durumda K ve L lambalarının gerilimi de 3V dir. I anahtarı kapatılıp II anahtarı açılırsa aşağıdaki durum elde edilir. V K Z 2V V V Şekil I V L Şekil II I – + Şekil I de Z lambası üretece paralel olduğu için ucundaki gerilim V dir. X ve Y lambaları gerilimi V paylaştıkları için her birine düşen gerilim dir. 2 Şekil II de bütün lambalar birbirine paralel olup her birinin gerilimi V dir. Buna göre X ve Y lambalarına düşen gerilim arttığı için ışık şiddetleri artar. Z lambasının gerilimi değişmediği için ışık şiddeti değişmez. Cevap A dır. 3. Yalnız L lambasının ışık vermesi için 2 ve 4 numaralı anahtarların kapatılması gerekir. Cevap C dir. 3V Dikkat edilirse K ve L lambaları birbirine paralel olduğu için bu lambaların eş değer direnci diğer lambanın yarısı kadardır. Buna göre K ve L lambalarına V kadar gerilim düşer. K ve L lambalarına düşen gerilim azaldığı için bu lambaların ışık şiddetleri azalır. Cevap D dir. 7. İlk durumda lambaların üçü de üretece paraleldir. Anahtar açılınca yine paralel olacaklarından ışık şiddetleri değişmez. K lambasından akım geçmeyeceği için bu lamba söner. Cevap C dir. 14 Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma 8. Soruda verilen devrede bütün lambalardan akım geçtiği için hepsi ışık verir. 12. Y X Cevap E dir. 220 V Z 110 V 110 V 110 V 220 V 220 V 9. Anahtarların açık olduğu kolları silersek aşağıdaki devreler elde edilir. V + V – + – X Z Lambalara düşen gerilimler şekildeki gibidir. Lambalar özdeş olduğu için ışık şiddetleri lambaların uçlarındaki gerilimlerle doğru orantılıdır. Buna göre X ve Z nin ışık şiddetleri eşit, Y nin ki onlardan büyüktür. Cevap E dir. Z Şekil I 13. İlk durumda sadece 3 ve 4 lambaları ışkı vermektedir. Anahtarların konumları değiştirildiğinde 1, 4 ve 5 lambaları ışık verecektir. Buna göre her iki durumda da ışık veren lamba 4 numaralı lambadır. Şekil II Şekil I de X ve Z lambalarının bulunduğu kollardan akım geçmediği için bu lambalar ışık vermez. Yalnızca Y lambası ışık verir. Şekil II de lambaların üçü de ışık vermektedir. O hâlde Şekil I de ışık vermediği hâlde Şekil II de ışık veren X ve Z lambalarıdır. Cevap D dir. 10. Anahtarlar açıldığında sadece R dirençlerinden akım geçmez. Lambalardan akım geçmeye devam eder. Bu yüzden lambaların üçü de ışık vermeyi sürdürür. Cevap A dır. Cevap D dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© 110 V Y Y X 220 V 14. Her iki şekilde K ve L lambaları birbirine seri, ikisi birlikte üretece paralel bağlıdır. Yani, K ve L lambalarının ışık şiddetleri değişmez. İlk durumda M lambası tek başına üreteçlere paraleldir. Şekil II de R direnciyle birlikte üreteçlere paralel bağlı olduğu için parlaklığı azalır. Cevap D dir. 15. K lambası üretecin bulunduğu kolda olduğu için üreteçten akım geçtiği sürece K lambası da ışık verecektir. Cevap A dır. 16. Anahtarların tümü açık iken X ve Z lambasından akım geçer. Fakat Y lambasının bulunduğu koldaki anahtar açık olduğu için Y lambası ışık veremez. 11. Cevap D dir. Lambaların parlaklığı gerilim ile doğru orantılıdır. 1, 2 ve 3 numaralı lambaların gerilimleri V olup eşittir. Bu nedenle her üç lambanın ışık şiddeti de eşit olur. Cevap A dır. 17. Üretecin devreye akım verebilmesi için üretecin olduğu koldaki M anahtarı kapalı olmalıdır. Bu durumda sadece bir lamba ışık verebilir. Diğer lambaların da ışık verebilmesi için L anahtarının da kapatılması gerekir. Cevap B dir. 15 ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ 22. P ve N lambalarının ikisini birlikte düşünelim. P ve N lambalarının iki ucu da aynı A noktasına bağlıdır. O yüzden bu lambalar ışık vermezler. Diğer lambalar ışık verir. Cevap C dir. A K L M N P A A Cevap C dir. 19. S anahtarı açıkken K ve L lambaları seri bağlıdır, lambalardan geçen akım; V i= 2R olur.S anahtarı kapatılınca L lambasından geçen akım, V 2V il = = 3R 3R 2 V olur. Bu durumda K lambasından geçen akım 3R dir. 23. P anahtarı kapatılınca lambanın bulunduğu devre ile üreteçler arasında devre tamamlanmaz. O yüzden lamba ışık vermez. Cevap E dir. Anahtar kapatılınca L lambasından geçen akım arttığı için lambanın ışık şiddeti artar. K lambasından geçen akım azaldığı için ışık şiddeti azalır. Cevap A dır. 20. L ve M anahtarları açılınca üretecin lambalarla bağlantısı kesilir. Bu yüzden devreden akım geçmez ve hiçbir lamba ışık vermez. Nihat Bilgin Yayıncılık© A + – 18. K ve N anahtarları üretecin bulunduğu devreyi tamamlamadığı için bu anahtarlar kapatılsa da devreden akım geçmez. Dolayısıyla hiçbir lamba ışık vermez. 24. V X V Y V 2 V 2 V V – + – + V V Cevap D dir. 2V 3 Z 2V 3 V 3 21. V 2 V 2 L K M N V 2 V 2 M N + – + – V V V L K V 2 V 2 V 2 V 2 – + Lambalar üretece paralel ise her bir lambanın gerilimi üretecin gerilimine eşittir. Lambalar üretece seri ise üretecin gerilimi lambalar tarafından paylaşılır. Cevap D dir. Her iki durumda lambalara düşen gerilimler aynı olduğu için lambaların parlaklıkları değişmez. I. ve II. yargı doğrudur. Lambanın birim zamanda açığa çıkardığı ısı enerjisi lambanın gücüdür. Lambaların parlaklıkları değişmediği için güçleri de değişmez. 25. L anahtarı açılınca bütün lambalardan yine akım geçmeye devam eder. Bu nedenle L anahtarı açılınca tüm lambalar ışık vermeye devam eder. Cevap E dir. Cevap B dir. 16 Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma + + 26. – – 31. Lambaların her birinin direnci R ve üreteçlerin gerilimleri V olsun. Lambalardan geçen akım şiddetleri; V iK = R 2V iL = 2R 2V iM = R V iN = 2R bu lamba şk vermez Soruda verilen şekilde lambalardan yalnızca bir tanesi ışık vermemektedir. O lambanın bulunduğu koldaki L anahtarı kapatılırsa o lamba da ışık verir. Buna göre, iN < iK = iL < iM dir. Cevap C dir. Cevap B dir. 27. Özdeş lambaların üçünün de ışık verebilmesi için X ve Y anahtarlarının kapalı olması gerekir. Z kapalı olursa sağ taraftaki lambalar kısa devre olacağından sadece bir lamba ışık verir. 32. S anahtarının açık ve kapalı olma durumunda devreler aşağıdaki gibidir. Üretecin gerilimi 3V alınırsa her bir lambaya düşen gerilimler şekiller üzerinde gösterilmiştir. 28. i 2i i i Nihat Bilgin Yayıncılık© Cevap C dir. V 2V V + – 6i + – 3V 3V 2 3V 2 i 4i Lambalardan geçen akımlar şekildeki gibidir. Özdeş lambalardan geçen akımlar eşit ise lambalar eşit parlaklıkta yanar. Buna göre 4 tane lamba eşit parlaklıkta yanar. Cevap C dir. 3V 2 3V 2 + – 3V Buna göre L ve M lambalarının parlaklıkları artar. Cevap D dir. 29. N ve L anahtarları kapatılırsa her iki lamba da ışık verir. Cevap D dir. 30. S anahtarı kapatılınca K lambası kısa devre olur ve söner. Bu durumda L ve M lambaları üretece paralel olduğu için aynı parlaklıkta ışık verir. Cevap A dır. 33. Yalnız M anahtarı kapatılırsa bütün lambalar ışık verir. K anahtarı kapatılırsa hiçbir lamba ışık vermez. L anahtarı kapatılırsa iki lamba ışık verir. Cevap C dir. ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ 34. – + K, L, M anahtarları kapatılırsa bütün lambalar ışık verir. Cevap D dir. K +– L – + M – + 2i i i Cevap D dir. 36. A A ksa devre A A + – B B B ksa devre B A B K anahtarı kapatılınca en sağdaki ve en soldaki lambalar kısa devre oldukları için ışık vermezler. Geriye kalan 5 lamba ışık verir. Cevap D dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© 35. L ve M lambaları birbirine paralel bağlı, K lambası onlara seridir. O yüzden K lambası en çok ışık vermektedir. 17 18 Ünite 2 Test 6 1. Elektrik ve Manyetizma 5. (Çıkmış Sınav Soruları) E+E–E=E E E E + – + – – + Öncelikle elektrik sobasının direncini bulalım. E i = R + 3r V2 P= R 220 2 R R = 22Ω 2200 = olur. Buna göre telin yarısının gücünü bulalım. P= Cevap B dir. V2 R 220 2 11 P = 4400 watt bulunur . P= joule saniye watt coulomb = = = amper joule joule saniye coulomb coulomb Cevap A dır. 6. Cevap B dir. 2. R R i1=3 A 7. i2=1 A + – + – + – V V + – + – – + V V V V 3V V+V–V=V Şekil I Şekil II Cevap D dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© 3r R R direncinden geçen akım şiddeti ütüden geçen akım şiddeti kadardır. P=V·i 550 = i · 110 V=i·R 110 = 5 · R 3. ε1=12 V + 1A – ε2=9 V – + i = 5 amper R = 22 Ω bulunur. Cevap B dir. 3V R1=4Ω 0,5 A i = 0,5 A R2=4Ω 8. R3=1Ω Ι2= 440 Ι1= 220 Ι3= 110 220V 110V Cevap A dır. 110V 110V 220V 10 V = =5A R 2 Üretecin emksı; V=ε–i·r 10 = ε – 5 · 0,5 ε = 12,5 volt bulunur. Anahtar açıkken voltmetre üretecin emksını göstereceğinden 12,5 voltluk değer gösterir. 4. 220V i= 220V 110V Cevap E dir. Cevap E dir. 9. Her iki üretecin ürettiği akımlar N lambasından geçtiği için bu lamba en parlak şekilde ışık verir. Cevap D dir. 19 ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ 10. V+V–V=V V Y lambasını besleyen üç üreteç olduğundan Y lambası en parlak şekilde ışık verir. II. yargı da doğrudur. Üreteçlerin tükenme süresi üzerlerinden geçen akımla ters orantılıdır. Bu nedenle III. yargı da doğrudur. V V V V V V V iK = V R iL = V R R R Cevap E dir. V iM = V R R Cevap A dır. 13. M K 11. Tüpün S kesitinden 1 saniyede geçen yükün toplamı; q top = 5·10 18 + 1·10 18 = 6·10 18 e . y dir. 1 e.y = 1,6 · 10–19 coulomb olduğundan, 6,18 e.y yük = 0,96 coulomb eder. Devreden geçen akım şiddeti; q top 0, 96 = = 0, 96 A i= t 1 bulunur. Akım şiddetinin yönü (+) yüklerin hareket yönleri olduğundan akım I yönündedir. Cevap E dir. K ve M anahtarları kapatılırsa lambaların üçü de ışık verir. Cevap C dir. Nihat Bilgin Yayıncılık© 14. L K 12. V–V=0 V 3V – + – + V V V V V V M V 3i V Kirşofun’un 2. kuralı olan; ∑V=∑i·R V V bağıntısını kapalı devrelere uygulayalım. V V = iK · R ⇒ i K = R V V = iL · R ⇒ i L = R 2V V + V = iM · R ⇒ i M = R Buna göre akım şiddetleri arasındaki ilişki; iK = iL < iM bulunur. V i X lambasının bulunduğu devrede toplam gerilim sıfır olduğundan bu lamba ışık vermez. I. yargı doğrudur. Cevap A dır. 20 Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma 15. V 18. i K = V R 2V V iL = = 2R R 2V iM = R V iN = 2R V V 3V M anahtarı kapatıldığında üç üreteç birbirine seri bağlı duruma geçer. Bu durumda eş değer gerilim 3V olup devreden geçen akım şiddeti en büyüktür. Bu nedenle M anahtarı kapatıldığında lambanın parlaklığı en fazla olur. Buna göre akım şiddetleri arasındaki ilişki; iN < iK = iL < iM olur. Cevap C dir. Cevap C dir. 19. Devreden geçen akım şiddeti; 16. V 2V V V V V V V 2V R =2i V Nihat Bilgin Yayıncılık© V R =i V+V–V=V V V V V R =i RV = 4 + 5 = 3 A RR 2 + 1 i= bulunur. İki nokta arasındaki potansiyel farkı; VXY = ∑V – ∑i · R bağıntısıyla bulunur. Buna göre; VXY = 5 – 1 · 3 = 2 volt bulunur. Cevap A dır. 20. VK 1 VL Cevap D dir. VM 17. R K V i= R 2 L 1. devre için Kirşof kanunu; + – – + + – V V V VK – VL = i · R yazabiliriz. 2. devre için Kirşof kanunu; V+V–V=V R K Şekil I 2V = 2i R V– + – + V L Şekil II V – + V 2V Cevap E dir. VK + VM = i · R + i · R yazabiliriz. M ve L üreteçleri için; VL + VM = i · R yazabiliriz. Buna göre; VK > VL VK > VM dir. Cevap C dir. ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ 21. N lambasını bütün üreteçler beslediği için en çok ışık veren lamba bu lambadır. 25. R Cevap D dir. 22. L i2 R 2 V S X Y R V M + – R i1 1 P + – 21 L ve M anahtarları kapatılırsa P üretecinden gelen akım S lambasının ışık vermesini sağlar. 1. kapalı devre için; V V – i1 · R ⇒ i 1 = R 2. kapalı devre için; V 2V – i2 · 2R ⇒ i 2 = olur. R i1 = 1 bulunur. i2 Cevap D dir. Cevap E dir. ∑V=i·R 4 = 2 · i1 ⇒ i1 = 2 A 3 = 1 · i2 ⇒ i2 = 3 A Bu akımlar ters yönlü oldukları için akım şiddetleri 2 yönünde 1 A dır. Nihat Bilgin Yayıncılık© 23. 3V ve 4V lik üreteçlerin oluşturduğu akımlar zıt yönlüdür. 26. Kapalı devreler için ohm kanunun uygularsak; i= Cevap A dır. K 24. R R – + R V Rf RR 18 119 + 1 3 = 0, 15 A bulunur . i= 20 i= Cevap C dir. + – V L R R Devrenin sağ tarafına Kirşofun 2. kuralını uygularsak; ∑Veş – ∑i·Reş = 0 V – V = i·2R 0 – i · 2R = 0 i=0 27. i1 = i2 = K ve L lambalarından akım geçmediği için bu iki lamba ışık vermez. Sol tarafta kalan üç lamba ışık verir. Cevap C dir. i1 i2 = 2f f = 2+1+1 2 f 1 2+ 2 = 2f 5 5 olur . 4 Cevap E dir. 22 Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma 28. 29. L II L III V V R V 2 K R A I M K N V 2 A IV + – V Ampermetreler, akım şiddetinin ölçüleceği yere seri bağlanır. İç dirençleri önemsenmeyecek kadar küçük olduğundan bağlandığı kolda ek bir direnç oluşturmaz. Voltmetreler potansiyel farkının ölçüleceği iki nokta arasına paralel bağlanır. Voltmetrelerin iç dirençleri çok büyüktür. Bu nedenle elektrik devrelerine bağlandıklarında üzerlerinden akım geçmez. Başlangıçta tüm lambalar ışık vermektedir. Ölçü aletleri bağlandıktan sonra L lambası artık ışık vermediğine göre II numaralı ölçüm aracı voltmetredir. O hâlde I ve IV numaralı ölçüm araçları ampermetre, II ve III numaralı ölçüm araçları ise voltmetredir. V 3 R 2 L R M S R R 2V 3 + – V S anahtarı açıkken devre Şekil I deki gibidir. Bu duV rumda K ve L lambalarına düşen gerilim olur. 2 Anahtar kapatıldığında devre Şekil II deki gibidir. Bu 2V , L nin3 Nihat Bilgin Yayıncılık© K Cevap B dir. durumda K lambasının potansiyel farkı V ki tür. 3 Lambaların parlaklığı gerilimle doğru orantılı oldu- 30. ğundan K nınki artar, L ninki azalır.. M L Cevap A dIr. ok N reosta K + – f K lambası üretece paralel bağlıdır. Bu nedenle reosta sürgüsünün hareketi K lambasının iki ucu arasındaki potansiyel farkını değiştirmez. Cevap A dır.
