elektrik enerjisi ve elekriksel güç

14 Pages·2015·0.47 MB·Turkish

10. SINIF
KONU ANLATIMLI
2. ÜNİTE: ELEKTRİK VE MANYETİZMA
3. Konu
ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ
ETKİNLİK ve TEST ÇÖZÜMLERİ
2
Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma
2. Ünite 3. Konu (Elektrik Enerjisi ve R direncinin gücü 9 watt olduğuna göre;
2
Elektriksel Güç)
6 volt 6 volt
K + – L + –
A’nın Çözümleri
i
1. Noktalama sistemiyle Şekil I deki devreyi Şekil II 2Ω R2=1Ω
deki gibi çizebiliriz.
+ –
24 volt
K – + itop M
3V2
2Ω P = i2·R
4Ω 4Ω 4Ω L 4Ω M 2 2
V K 9 = i2·1 & i = 3 A bulunur.
L
a. Ana kol akımı 3 A olduğundan i = 1 A bulunur.
1
4Ω 3V -12
L 4Ω M b. i = 2
2+1
Şekil I Şekil II
Şekil II den de görüleceği gibi eş değer direnç 6 Ω 3V2-12
3=
dur. Bu nedenle ana kol akımı; 3
V = 7 volt bulunur.
24 2
i = =4A
top 6
3. a. Anahtar açık durumda iken anahtarın bulundu-
bulunur. Şekil I’e dikkat ettiğimizde voltmetrenin K -
ğu kol üzerinden akım geçmez. Anahtar açık
L arasına bağlı olduğunu görürüz. Bir başka ifadey-
durumdayken devremizi Şekil I deki gibi çizebi-
le voltmetre K - L arasının potansiyel farkını ölçe- ©
k liriz.
cek biçimde bağlanmıştır. Buradan; cılı
yın i1
a
V = 4 . 4 = 16 volt bulunur. Y
KL n
gi 6Ω 6Ω
Bil
at V1
h
Ni fiekil I
+ –
12 volt
V
eş
i =
1 RR
12
i = =1A
1 12
2. Şekil I de voltmetre 6 + 6 = 12 Ω luk direncin
V1 = 6 volt
gerilimini ölçer.
i1 +V1– = 6 volt V1 = 1 . 12 = 12 volt
b. Anahtar kapatıldığında kısa devreden dolayı
K +V1– = 6 volt dirençlerden biri devreden çıkar.
L
i
2
V1 = 6 volt
+ –
6Ω 6Ω
V2 fiekil II
K - L noktaları arasındaki üç üreteç özdeş ve pare-
lel bağlıdır. + – i2
12 volt
V = V = 6 volt
KL 1
12
i = =2A
Şimdi soruda verilen şekli, aşağıdaki gibi basitleş- 2 6
tirerek yeniden çizelim. V = i . 6 = 2 . 6 = 12 volt bulunur.
2 2
3
ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ
4. 6. Tükenme sürelerini karşılaştırmak için her bir üre-
parlaklık
teçten geçen akımı bulmamız gerekir.
2V
V V 2i 2V
ampul – + – + V V
sayısı
V V – + – +
0 1 2 3 – + – + 2i
2i
Sırasıyla K ve L anahtarları kapatıldığında devre- 4i
ye giren yeni lamba ötekilere paralel bağlı durum- R 2R
fiekil I fiekil II
dadır. Her bir lambaya düşen gerilim değişmeyece-
ği için parlaklık değişmez. V
V i/2
+ –
V
+ – i/2
i
2R
fiekil III
Hem Şekil I, hem de Şekil II deki üreteçlerden 2i
i
akımı geçer. Şekil III teki üreteçlerden ise akım
2
geçer. Üreteçlerin tükenme süresi akımla ters
© orantılı olduğundan
k
yıncılı t3 > t1 = t2 dir.
a
Y
n
5. K +V– Bilgi
B C A K B p–ara+lel = V Nihat
B – + A C A
V – +
B – + A + –
V V
fiekil I fiekil II
seri = 2V
K
B – +
C A
7.
+ – A A – +
B
V
Şekil III X Y
A B
A
K lambasının bulunduğu devrede noktalama sis-
Z
temiyle eş değer gerilimin 2V olduğu bulunur. L
A B
lambasının bulunduğu devrede üç üreteç de para-
Soruda verilen devreye şekildeki gibi harf vere-
lel bağlı olup eş değer gerilim V dir. M lambasının
lim. Harflendirme yaptığımızda X lambasının iki
bulunduğu devrede iki üreteç seri bağlı, üçüncü-
ucunun aynı noktaya bağlı olduğunu görürüz. Bu
sü onlara ters bağlı olduğundan eş değer gerilim
nedenle X lambası ışık vermez. Y ve Z lambala-
V dir. Bu nedenle lambaların parlaklıkları arasında
rı ise birbirine paralel bağlı olup eşit şiddette ışık
K > L = M ilişkisi vardır.
verir.
4
Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma
8. A ve A anahtarları kapatıldığında, A anahtarı- 10. özdeş, özdeş olmak zorunda değildir.
1 2 1
nın olduğu kolda direnç olmadığından (kısa devre),
11. seri
üreteçten çekilen akım bu koldan geçer. Akım
12. süre
dirençsiz yolu tercih ettiğinden, P ve R lambalarına
uğramadan K ve L lambalarının bulunduğu kollar-
dan geçer. Bu nedenle yalnız K ve L lambaları ışık
verir.
K L M
13. R
9. Verilen devrede anahtarın açık ya da kapalı olması
lambalardan geçen akımı değiştirmez. Bu nedenle
hiçbir lambanın ışık şiddeti değişmez. + – + – + – + –
V V V V
14. + –
V
10.
+ –
L V
© + –
k
K N cılı V
+ – ayın + –
Y
gin V
Lambaların ışık verebilmesi için, en az üreteçlerin Bil
birinden beslenmesi gerekir. K ve M anahtarlarının Nihat R
açık, L ve N anahtarlarının kapalı olması durumun-
da üreteçten çıkan akım her iki lambadan da geçer.
O hâlde L ve N anahtarları birlikte kapatılırsa lam-
baların her ikisi de ışık verir.
C’nin Cevapları
B’nin Cevapları
1. Y
2. D
1. akım şiddeti
3. Y
2. toplamı
4. D
3. zıt
2
4. i2R, V 5. Y
R
6. D
5. gerilim, V
7. Y
6. A anahtarının
1
8. Y
7. X ve Y anahtarları birlikte
9. D
8. değişmez
9. yapısına, akım şiddetine
5
ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ
Şekil I de eş değer gerilim 3V, eş değer direnç 2R
Test 1’in Çözümleri
dir. Bu devrenin ana kolundan geçen i akımı;
1
1. Devreden geçen akım şiddetini veren bağıntı
3V
q i =
i= idi. Buradan; 1 2R
t
q = i . t dir. Şekil II de eş değer gerilim 2V olup bu devre-
q = 1,28 . 5 = 6,4 C bulunur. de dirençler birbirine paralel bağlıdır. Her bir diren-
1 ey 1,6 . 10–19 C ederse, ce düşen gerilim 2V kadardır. i2 akımı;
2V
x ey 6,4 C eder. i2= R

dir. Şekil III de eş değer direnç 2V olduğundan;
6,4
x= =4.1019 elektron bulunur. 2V
1,6.10-19 i3= R
Cevap D dir.
dir. Buna göre, i = i >i bulunur.
2 3 1
Cevap B dir.
2. R direncinin bulunduğu devrede iki üreteç ters
1
bağlıdır. Geriye bir üreteç kalır ve R direncinden
1
akım geçer. 4. A1 ampermetresinin bulunduğu devrede iki üre-
teç ters bağlı olduğundan bunlar birbirini sıfırlar.
R direncinin bulundu- paralel
2
ğu devrede paralel iki + – bağlı Geriye iki paralel üreteç kalır. Bu ikisinin eş değer
V
gerilimi yine bir tanesine eşit olduğundan i =
üürreetteecciinnk ingee erişliimttiir . Bbiur tbearğslı + – k© olur. 1 R
dbaa ğdlı iğoeldru ğüurentdeacne dteevrs- +– R2 Yayıncılı lAim2 a2mVp oelrdmuğeutrnedsainnin i 2ol=du2ğRuV d oelvurre.de eş değer geri-
n
renin eş değer gerilimi gi A ampermetresinin olduğu devrede iki üreteç bir-
Bil 3
sıfırdır ve R2 direncinden akım geçmez. at birine paralel bağlı olduğundan eş değer gerilim V
h V
R3 direncinin bulunduğu devrede iki üreteç ters Ni olur ve i3= R dir.
bağlıdır. Bu nedenle R direncinden akım geçmez. Akımlarının büyüklük ilişkisi i > i = i şeklinde
3 2 1 3
Cevap A dır. olur. Cevap E dir.
3. Veş = 3V Veş = 2V
5. K-L noktaları arasında bulunan üç kolun her birin-
V V V V V
+ – + – + – + – + – deki üreteçler, kollarda seri bağlıdır. Bunlar da
kendi aralarında paralel bağlıdır.
+V– +V– +V– R 2+7 –V
i i
1 2
R R R 27 V Vefl= 27 V
K + – L K + – L
=
Şekil I Şekil II
27 V
Veş = 2V V V + –
+ – + –

L-M arasında bulunan iki üreteç ters bağlı olduğun-
i
3 R
dan V = 9 – 9 = 0 olur. Devremizi yeniden çize-
LM
lim.
Şekil III
6
Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma
V = 27 V 8. Her iki durumda da aynı gerilim söz konusu oldu-
efl
K + – L ğuna göre güçleri karşılaştırmak için sadece akım-
i
top lara bakmak yeterli olacaktır (P = V . i).
Paralel bağlı dirençlerin güçleri eşit olduğuna göre
i1 i2 R ve R dirençleri eşit demektir. Her birinin diren-
1 2
3 Ω 6 Ω cine R dersek paralel bağlıyken eş değer direnç
M
R
, seri bağlıyken 2R olacağından seri durumda-
2
7 Ω ki eş değer direnç, paralel durumdakinin 4 katı olur.
Devreden; Gerilimler aynı olduğundan seri durumdaki top-
1
27 lam akım da paralel durumdakinin ü olacaktır.
i = =3A 4
top 9 O hâlde seri durumda harcanan toplam güç, para-
1
i1 = 2 A, i2 = 1 A bulunur. lel durumda harcanan toplam gücün 4 ü olacaktır.
Paralel durumda harcanan toplam güç
Cevap C dir.
200+200= 400 watt idi. Seri durumda ise,
400
= 100 watt güç harcanır.
4
Cevap A dır.
6. Seri bağlı dirençlerden aynı akım geçer. P = i2.R
bağıntısına dikkat edilirse, gücün R ile doğru oran-
tılı olduğu görülür.
P R
1 1 1 1 ©
= ise = k
P2 4 R2 4 cılı
olur. Bu nedenle R2 direnci 4 Ω luk R1 direncinin Yayın 9. Isıtıcıların dirençleri eşit olduğunRdan K nın direnci
dört katı olup, 16 Ω dur. gin R ise L ve X in eş değer direnci 2 olur. K kabında
Bil W kadar ısı enerjisi yayıldığı anda L ve X kapların-
Cevap D dir. at W
Nih da toplam 2 kadar ısı enerjisi yayılır. Bu nedenle
W
L ve X kaplarının her birinde kadar ısı enerjisi
4
32
açığa çıkar. X kabındaki suyun sıcaklığı = 8°C
4
artar. Eğer L kabındaki suyun kütlesi de m olsaydı
7. İlk devrede eş değer gerilim 2V, eş değer direnç 2R
bunun sıcaklığı da 8 °C artardı. Ancak L kabındaki
2V
olur. Bu devrenin akımı i = =i olsun. Her iki suyun Kütlesi X tekinin 2 katı olduğundan, sıcaklı-
1 2R
ğı 4°C artar.
üreteçten de i akımı geçer.
Cevap C dir.
İkinci devrede eş değer gerilim V, eş değer direnç
V
R dir. Bu devrenin akımı i = =i olur. Üreteçler
2 R
i
paralel olduğundan her birisinden kadar akım
2
geçer.
10. Verilen elektrik devresini aşağıdaki gibi çizebiliriz.
Üçüncü devrede i = V =i olur. M direncinden i akımı geçerse K direncinden 3i, L
3 R
direncinden de i akımı geçer.
Lambaların ışık verme süresi aynı zamanda üre-
3i R 2i 3R
teçlerin tükenme sürelerine eşittir. Üreteçlerin
K
tükenme süreleri üreteçlerden geçen akımla ters
4i i M 4i
orantılıdır.
6R
Bu nedenle t > t = t dir.
L K M L
Cevap B dir.
i 9R
7
ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ
Dirençlerin elektriksel gücü; 13. P = i2 . R
1 1
P = (3i)2 . R = 9i2R 32 = 22 . R & R = 8Ω
K 1 1
P = i2 . 9R = 9i2R R ve R dirençleri paralel bağlı olduğundan geril-
L 2 3
P = i2 . 6R = 6i2R meleri eşit olur.
M
P
Buna göre, P = P > P P = V . i bağıntısından V= olur.
K L M i
Cevap E dir. V =V
2 3
16 32
=
i 2-i
11. 2 2
V V = V V V V
+ – eş + – + – + – i = 2A
2 3
i V = 3V 2 4
V L R eş i =2- = A bulunur.
+ – 3 3 3
L P =i 2.R
2 2 2
V V V V
+ – + – + – – + 16=(2)2.R &R =36Ω
iK 3 2 2
R iM R Veş= V P =i 2.R
3 3 3
K M 32=(4)2.R &R =18Ω
3 3 3
Şekil I de üreteçler paralel bağlı olduğundan eş O hâlde R > R > R dir.
2 3 1
değer gerilim V = V dir. Bu devreden geçen i Cevap D dir.
eş K
akımı;
V ©
i = k
K R cılı
dir. Şekil II de her üç üreteç birbirine seri bağlı oldu- yın
a
ğundan bu devredeki eş değer gerilim Veş = 3V n Y
olup; Bilgi
i = 3V hat
L R Ni
bulunur. Şekil III te üreteçlerden biri ters bağlı oldu-
ğundan eş değer gerilim V = V + V – V = V dir. Bu
eş
devreden geçen iM akımı; 14. A1, A2 ve A3 anahtarları –X+ i1= i
V açık iken devre Şekil I
i =
M R
deki gibidir. Bu durumda
dir. Buna göre, iL > iK = iM bulunur. devreden geçen akım; K
Cevap B dir. i = V =i M
1 2R
olsun. Yalnız A1 anah- Şekil I
12. X
R1= 40Ω R2 tarı kapatılırsa birbiri- – + i/2
ne parelel bağlı iki üre-
400 volt 100 volt teç devreyi beslemeye – + i/2
i = 10 A K
başlar. Eş değer gerilim
i2=i
+ – değişmez, ancak her bir M
500 volt üreteçten çekilen akım
i Şekil II
olur. Bir başka ifa-
Şekilde gösterildiği gibi, R direnci 400 volt, R 2
1 2 deyle, X üretecinin tükenme süresi uzar. Yalnız
direnci ise 100 volt gerilim çeker. Bu durumda
A anahtarı kapatılırsa Şekil III teki durum oluşur.
2
3
R = 10Ω olur. Devrenin eşdeğer direnci R olur. X üreteci bu
2 2
P = i2 . R = 102 . 10 = 1000 watt durumda daha büyük akım üretir ve tükenme süre-
2 2
si kısalır.
Cevap C dir.
8
Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma
X i3= 43i Test 2’nin Çözümleri
– +
1. İlk durumda pilin V gerilimi lambalar arasında bölü-
L şülmektedir. Anahtar kapatılınca kısa devreden
K
dolayı K lambası söner. Pilin gerilimi yalnız L lam-
bası tarafından kullanılacağı için L’nin parlaklığı
M
artar.
Şekil III Cevap D dir.
Yalnız A anahtarı kapatılırsa kısa devreden dola-
3
yı yalnız K lambası ışık verir. Direnç R olacağın-
dan devre akımı artar ve X üreteci daha kısa süre-
de tükenir.
2. Her bir pilin gerilimini 1,5 volt alırsak her devrenin
Cevap A dır.
toplam gerilimi 3 volt olur. Bu durumda K ampulü-
ne 1 volt kadar gerilim düşer. İkinci devrede lamba-
lar paralel olduğu için her bir lambaya 3 volt gerilim
düşer. Üçüncü devrede M lambasına 2 volt diğer 2
lambaya 1 er volt gerilim düşer.
Cevap E dir.
©
k
cılı
n
yı
a
Y
gin 3. Parlaklık lamba sayısı grafiğine göre, lamba sayısı
15. Yalnız K anahtarı kapatıldığında üç üreteç çalış- Bil arttıkça parlaklık sabit kalmıştır. Bunun böyle ola-
at
maya başlar. Ancak iki tanesi ters bağlı olduğun- Nih bilmesi için sürekli devreye paralel lambalar eklen-
dan birbirini götürür. Geriye yalnızca bir üretecin melidir.
gerilimi kalır ve eş değer gerilim V olur.

V
– +
L
– +

+ – Paralel lamba sayısı arttığında her bir lambaya
X
V düşen gerilim değişmez. Çünkü lambaların parlak-
Yalnız L anahtarı kapatıldığında X lambasını bes- lığı gerilime bağlıdır.
leyen eş değer gerilim 2V olur. Cevap D dir.
V V
– + – +
M
V
+ –
X
Yalnız M anahtarı kapatıldığında üç tane seri üre- 4. Her iki üreteçten çıkan akımlar M lambasından
teç, X lambasını besler ve eş değer gerilim 3V olur. geçtiği için M lambası diğerlerinden daha parlak
ışık verir.
Lambaların parlaklıkları arasında IM > IL > IK ilişki-
si vardır. Cevap C dir.
Yalnız C dir.
9
ELEKTRİK ENERJİSİ VE ELEKTRİKSEL GÜÇ
5. Üretecin V olan gerilimi hem Şekil I deki hem de
R Şekil II deki lambalara dağıtıldığında L ve M lam-
N
balarının geriliminin eşit olduğu görülür.
R M V Cevap D dir.
2
V
2
+ –
7. Lambaların ışık verebilmesi için, en az üreteçlerin
V birinden beslenmesi gerekir. K ve M anahtarları-
R nın açık, L ve N anahtarlarının kapalı olması gere-
S 2 kir. Üreteçten çıkan akım her iki lambadan geçti-
N ği için lambalar ışık vermektedir. O hâlde L ve N
anahtarları birlikte kapatılırsa lambaların ikisi de
M 2V ışık verir.
3
V Cevap D dir.
3
+ –
V
S anahtarı açıkken devre Şekil I deki gibidir. Bu 8.
Y
durumda M ve N lambalarına düşen gerilim V2 k© A B B
olur. cılı
n Z
yı
a
Anahtar kapatıldığında devre Şekil II deki gibi- n Y T
dir. Bu durumda M ve N lambalarına düşen geri- Bilgi A B
lim sırasıyla V , 2V olur. Lambaların parlaklığı hat X C
3 3 Ni
gerilimle doğru orantılı olduğundan M ninki azalır,
+ –
A B
N ninki artar.
Harflendirme yapıldığında Z ve T lambalarının
Cevap D dir.
ikisi de B-C noktaları arasında kalmaktadır. Bir
başka ifadeyle, Z ve T lambaları birbirine paralel-
6. dir. Paralel lambaların gerilimleri dolayısıyla par-
K L M
laklıkları eşit olur.
R R R
Cevap B dir.
V V V
3 3 3
+ –
V
R
L
2
K
R 9. Özdeş lambaların parlaklığını karşılaştırırken her
R M birinin gerilimine bakmak gerekir. Gerilimi eşit olan
V
2 lambaların parlaklıkları da eşittir.
3 R
V Anahtarın açık olduğu kollardan akım geçmeyece-
3
ği için o kolu şekil üzerinde çizmemize gerek yok-
+ –
tur.
V
10
Ünite 2 Elektrik ve Manyetizma
V V
+ – + –
L L
V V R V/3
2 2
2V
3 V/3 R
2
V
+ –
V/2 A2 LV/2
A anahtarı kapatıldığında üreteçlerden biri kısa
V/2 A 2
1
devre olduğundan X lambasının gerilimi V olur.
V/2
Cevap C dir.

Gerilimler karşılaştırıldığında L lambasının parlak-
lığı için Ι = Ι > Ι olduğu görülür.
1 3 2
12. Her iki şekilde L ve M lambaları eşit gerilim almak-
Cevap C dir.
tadır. Şekil II de K lambası öteki iki lambaya seri
bağlı olup, devreden daha fazla gerilim alır.
10. Devredeki anahtarlar kapatılırsa kısa devre olan
lamba olmayacaktır. Bu nedenle lambaların üçü Cevap B dir.
©
de ışık vermeyi sürdürür. cılık
n
Cevap A dır. ayı
Y
n 13. A, C ve E seçeneklerinde kısa devre olduğundan
gi
Bil akım lambadan geçmiyor. D seçeneğindeki üre-
11. X at
Nih teçler ters bağlı olduğundan toplam gerilim sıfırdır.
B seçeneğindeki iki üreteç birbirine paralel bağlı-
2V
dır ve bu devredeki lamba ışık verir.
2V
Cevap B dir.
– + – +
V V
14. V
Her iki anahtar birden açık iken devre Şekil I deki 2V V V V
gibidir. Bu durumda X lambasının gerilimi 2V olur.
V
V
X
V
V
2V
V / 2 V / 2
– + – + 2V
V
V V Lambaların parlaklığı
A V V V
1
V gerilimle doğru oran-
2V – +
tılı olup;
V
P > P > P dir.
K M L V
Yalnız A anahtarı kapatıldığında devre Şekil II
1
V
deki gibi olur. X lambasının potansiyeli bu durum-
Cevap A dır.
da da 2V dir.