Sayfa 215 – Konuya Başlarken
Soru: Cihazların güvenli şekilde çalışmasında yararlanılan ölçüm aletlerinin faydaları neler olabilir?
Cevap: Voltmetre, ampermetre ve ohmmetre gibi ölçüm aletleri, devredeki gerilim, akım ve direnç değerlerinin kontrol edilmesini sağlar. Bu sayede aşırı ısınma, kısa devre ve yangın riski önlenir, cihazlar doğru değerlerde, güvenli ve verimli şekilde çalıştırılır.
Sayfa 215 – 3.3. Etkinlik: Basit Elektrik Devresinin Bileşenleri
Soru 1: Aşağıda verilen metni okuyarak soruları cevaplayınız.
a) Makinenin direnç değerinin sabit kalması durumunda kablonun ısınmasını elektrik akımı ile ilişkilendirerek açıklayınız.
Cevap: Direnç sabitken elektrik akımı arttığında, iletkenden geçen yük miktarı artar. Artan akım nedeniyle elektrik enerjisinin bir kısmı ısı enerjisine dönüşür. Bu durum kablonun ısınmasına ve enerji kaybının artmasına yol açar.
b) Şebekeden gelen potansiyel fark değerinin düşük olması durumunda elektrik akımındaki değişimin makinenin çalışmasına etkisi ne olur?
Cevap: Potansiyel fark azaldığında, devreden geçen elektrik akımı da azalır. Akımın azalması, makinenin yeterli güç üretememesine, dolayısıyla performansın düşmesine ve verimsiz çalışmasına neden olur.
c) Potansiyel fark sabitken devrede kullanılan direncin değeri artırılırsa elektrik akımında nasıl bir değişim olur?
Cevap: Potansiyel fark sabit tutulduğunda, direnç artırılırsa elektrik akımı azalır. Çünkü direnç, yüklerin hareketini zorlaştırır ve devreden geçen akım miktarı düşer.
Soru 2: Potansiyel fark, elektrik akımı ve direnç arasındaki ilişkiye yönelik görüşlerinizi belirterek hipotez kurunuz.
Hipotez:
- Potansiyel fark ile elektrik akımı arasında doğru orantı vardır.
- Direnç ile elektrik akımı arasında ters orantı vardır.
Yani gerilim arttıkça akım artar, direnç arttıkça akım azalır.
Sayfa 216 Cevapları
Soru 3: Öğretmeninizin rehberliğinde benzer hipotez kurduğunuz arkadaşlarınızla grup oluşturunuz.
Cevap: Aynı görüşte olduğumuz arkadaşlarla grup oluşturduk, görev dağılımı yaptık ve deney aşamalarını planladık.
Soru 4: Grubunuz ile seçtiğiniz bir direnç için basit elektrik devresi tasarlayınız. Gerekli güvenlik önlemlerini alınız.
Cevap: Güç kaynağı, anahtar, direnç, ampermetre ve bağlantı kabloları kullanılarak basit bir devre kurduk.
Güvenlik için düşük gerilim tercih ettik, ellerimizin kuru olmasına dikkat ettik ve bağlantıları enerji vermeden önce kontrol ettik.
Soru 5: Verilen bilgilere göre potansiyel fark ve akım ölçümlerini yapınız.
- Potansiyel fark, direncin uçlarına voltmetre paralel bağlanarak ölçüldü.
- Elektrik akımı, devreye ampermetre seri bağlanarak ölçüldü.
Ölçülen değerler tabloya kaydedildi.
Soru 6: Dirence 1–12 V aralığında üç farklı potansiyel fark uygulayarak tabloyu doldurunuz.
Cevap (Örnek Ölçümler):
| Kaynak Gerilimi (V) | Voltmetre (V) | Akım (mA) |
|---|---|---|
| 8 | 8 | 2000 |
| 6 | 6 | 1500 |
| 4 | 4 | 1000 |
Sayfa 217 Cevapları
Soru 7: Tablodaki değerleri kullanarak V–I grafiğini çiziniz ve analiz ediniz.
Cevap: V–I grafiği doğrusal bir doğru şeklindedir. Bu durum, direnç sabitken potansiyel fark ile elektrik akımının doğru orantılı olduğunu gösterir.
Soru 8: Grafiğin eğimini hesaplayınız ve direnç değeri ile karşılaştırınız.
Cevap: Grafiğin eğimi dirence eşittir. Hesaplanan eğim, deneyde kullanılan direnç değeriyle uyumludur.
Soru 9: Direnç sabit olduğuna göre potansiyel fark ile elektrik akımı arasındaki ilişkiyi yazınız.
Cevap: Direnç sabitken potansiyel fark arttıkça elektrik akımı artar. Aralarındaki ilişki doğru orantıdır.
Soru 10: Elektrik akımı, direnç ve potansiyel fark arasındaki matematiksel modeli yazınız.
Cevap: V = I · R
Bu bağıntı Ohm Yasası olarak adlandırılır.
Soru 11: Direnç iki katına çıkarıldığında ve iletkenin kesit alanı iki katına çıkarıldığında akım nasıl değişir?
- Direnç iki katına çıkarsa, elektrik akımı yarıya düşer.
- Kesit alan iki katına çıkarsa, direnç yarıya iner, akım iki katına çıkar.
Değerlendirme Cevapları
Soru 1: Trafik yoğunluğunu elektrik kavramlarıyla ilişkilendirerek açıklayınız.
- Yol koşulları → Direnç,
- Araç sayısı → Elektrik akımı,
- Hız → Potansiyel fark olarak düşünülebilir.
Yolun iyileştirilmesi direnci azaltır, şerit sayısının artırılması akışı hızlandırır, böylece trafik yoğunluğu azalır.
Soru 2: Elektrik akımı, direnç ve potansiyel fark ilişkisini gösteren bir deney tasarlayınız.
Cevap: Ayarlı dirençli bir devre kurulup, farklı gerilimlerde akım ölçülür, V–I grafiği çizilir ve Ohm Yasası deneysel olarak doğrulanır.
Elektrik Akımı, Direnç ve Potansiyel Fark İlişkisi Deneyi (Ohm Yasası)
Elektrik akımı (I), potansiyel fark (V) ve direnç (R) arasındaki ilişkiyi gözlemlemek ve Ohm Yasası’nı deneysel olarak doğrulamak.
Kullanılan Araç ve Gereçler
- Güç kaynağı (düşük gerilimli – 6 V)
- Ayarlı direnç (reosta)
- Ampermetre
- Voltmetre
- Anahtar
- Bağlantı kabloları
- Devre tahtası (breadboard)
Deney Düzeneği
- Ampermetre devreye seri bağlanır.
- Voltmetre direnç uçlarına paralel bağlanır.
- Ayarlı direnç devreye eklenir.
- Devre anahtar ile kontrol edilir.
(Poster üzerinde basit devre şeması çizilir.)
Deneyin Yapılışı (Prosedür)
Devre kapalıyken bağlantılar kontrol edilir.
Ayarlı direnç üç farklı değere getirilir.
Her ayarda:
- Voltmetreden potansiyel fark (V) okunur.
- Ampermetreden elektrik akımı (I) okunur.
Ölçülen değerler tabloya yazılır.
V–I grafiği çizilir.
Ölçüm Tablosu (Örnek)
| Potansiyel Fark (V) | Akım (A) |
|---|---|
| 3,0 | 0,20 |
| 4,2 | 0,28 |
| 5,2 | 0,35 |
Grafik ve Gözlem
- V–I grafiği doğrusal bir doğru şeklindedir.
- Bu durum potansiyel fark ile elektrik akımının doğru orantılı olduğunu gösterir.
- Grafiğin eğimi direnç değerini verir.
Sonuç
- Potansiyel fark arttıkça elektrik akımı artar.
- Direnç sabitken V ile I doğru orantılıdır.
- Bu ilişki V = I · R bağıntısıyla ifade edilir.
- Bu bağıntı Ohm Yasası olarak adlandırılır.
Güvenlik Uyarıları
- Islak elle çalışmayınız.
- Düşük gerilim kullanınız.
- Devreyi çalıştırmadan önce bağlantıları kontrol ediniz.
Genelleme Cümlesi
Bir iletkenden geçen elektrik akımı, uygulanan potansiyel fark ile doğru; direnç ile ters orantılıdır.