10. SINIF YAZILIYA HAZIRLIK SORULARI - FİZ.10.3.1
Öğrenme Çıktısı: FİZ.10.3.1. Basit elektrik devresinde potansiyel fark, elektrik akımı ve direnç kavramlarının tanımına ilişkin analojik akıl yürütebilme.
Bir apartmanın çatısında bulunan su deposu, dairelere su sağlamaktadır. Her dairenin kendi banyosunda ve mutfağında su akışını kontrol eden vanalar bulunur. Su, borular aracılığıyla depodan musluklara kadar iletilir. Su tesisatındaki bu işleyiş, basit bir elektrik devresinin işleyişiyle benzerlik gösterir.
a) Tabloda verilen su tesisatı elemanlarının, basit bir elektrik devresindeki karşılıklarını bularak tabloyu doldurunuz. Elektrik devresindeki bu elemanların görevlerini de "Açıklama" kısmına yazınız.
b) Su deposunun apartmanın çatı katına (yüksek bir yere) kurulmasının temel nedenini açıklayınız. Bu durumun elektrik devresindeki benzer bir kavramla ilişkisi nedir?
Su deposu - potansiyel enerji
a) Tablo: Su Tesisatı & Elektrik Devresi Elemanları ve Görevleri
| Su Tesisatı Elemanı | Basit Elektrik Devresi Elemanı | Açıklama (Görevi) |
|---|---|---|
| Su Deposu | Pil / Batarya / Güç Kaynağı | Devreye enerji (elektronları) sağlayarak elektrik akışını mümkün kılar. |
| Vana | Anahtar | Devredeki elektrik akışını kontrol eder, istenildiğinde akışı açar veya keser. |
| Borular | Kablolar / İletken Teller | Elektrik enerjisini (akımı) devrenin diğer elemanlarına iletir, bir yol sağlar. |
| Musluk | Anahtar (kontrol elemanı) | Devredeki akışı kontrol eder; musluk açıkken su akar (devre tamamlanır), kapalıyken akmaz (devre kesik). |
b) Su deposunun yükseğe kurulmasının nedeni: Suya potansiyel enerji kazandırmaktır. Bu sayede su borular içinde basınçla akar, pompa olmadan dairelere ulaşır. Yükseklik arttıkça suyun basıncı artar.
Elektrik benzeri: Bu durum elektrik devresindeki gerilim (voltaj) kavramına benzer. Pilin sağladığı gerilim, elektronların devrede akması için gerekli "elektriksel basıncı" (potansiyel farkı) oluşturur. Su deposunun yüksekliği ne kadar önemliyse, pil voltajı da o kadar önemlidir.
Bisiklet, sürücüsünün pedallara uyguladığı kuvvet sayesinde hareket eder. Bu kuvvet bisikletin enerji kaynağıdır. (I) Pedallardan gelen hareket, zincir ve dişliler aracılığıyla tekerleklere iletilir. (II) Yoldaki tümsekler ve frenler bisikletin hareketini zorlaştırarak yavaşlamasına neden olabilir. (III) Sürücü, gidon ile bisikletin yönünü, fren kolları ile de hızını kontrol eder. (IV)
a) Numaralandırılmış cümlelerde belirtilen durumlar ile basit bir elektrik devresindeki elemanların görev bakımından benzer olanları ile eşleştiriniz.
b) Paragrafta benzetilen bu elemanları kullanarak, içinde pil, anahtar, lamba ve bağlantı kabloları bulunan basit bir elektrik devresinin şemasını çiziniz. (Çizimde hangi sembolün hangi elemanı temsil ettiğini gösteriniz.)
| Cümle No | Benzer Elektrik Devresi Elemanı | Gerekçe |
|---|---|---|
| I | Pil / Batarya (Güç Kaynağı) | Pedallara uygulanan kuvvet enerji kaynağı ise, pil de devrenin enerji kaynağıdır ve elektrik akışını sağlar. |
| II | Kablo / İletken Tel | Zincir ve dişliler hareketi pedallardan tekerleklere iletiyorsa, kablolar da elektrik enerjisini devre elemanları arasında iletir. |
| III | Direnç (Lamba veya özel direnç) | Tümsekler ve frenler hareketi zorlaştırıp enerjiyi azaltıyorsa (ısıya dönüştürüyorsa), direnç de akımı zorlaştırır, enerji harcar (lamba ışık/ısı üretir). |
| IV | Anahtar | Sürücü gidon/frenlerle bisikletin hareketini kontrol ediyorsa, anahtar da devredeki elektrik akışını (açıp kapayarak) kontrol eder. |
b) Basit Elektrik Devresi Şeması (Pil - Anahtar - Lamba):
Bir kış festivalinde iki farklı kızak parkuru hazırlanmıştır:
1. Parkur: Başlangıç noktası daha yüksekte, ancak parkur oldukça dolambaçlı ve karla kaplı olmayan buzlu bir yüzeye sahiptir.
2. Parkur: Başlangıç noktası daha alçakta, ancak parkur oldukça düz ve tamamen karla kaplı kaygan bir yüzeye sahiptir.
Bu iki parkurdan aynı anda kızakla kaymaya başlayan iki çocuktan 2. parkurdan kayan çocuk bitiş çizgisine daha kısa sürede ulaşmıştır.
Buna göre kızak parkuru, basit bir elektrik devresi ile ilişkilendirildiğinde:
a) Parkurlardan kayan çocuklar, elektrik devresindeki hangi temel kavrama karşılık gelir?
b) 1. parkurdaki dolambaçlı ve sürtünmeli yapı, elektrik devresindeki hangi devre elemanına benzetilebilir?
c) Parkurların başlangıç yüksekliği, elektrik devresindeki hangi devre elemanının görevine benzer bir etki yaratır?
a) Parkurlardan kayan çocuklar → Elektrik akımı (yüklerin hareketi) kavramına karşılık gelir. Çocukların kayması, yüklerin devrede akması gibidir.
b) 1. parkurdaki dolambaçlı ve sürtünmeli yapı → Direnç elemanına benzer. Sürtünme ve virajlar enerji kaybına yol açar, akımı (hareketi) zorlaştırır.
c) Parkurların başlangıç yüksekliği → Gerilim kaynağı (potansiyel fark) görevi görür. Yükseklik ne kadar fazla ise potansiyel enerji o kadar yüksektir, elektrik devresinde gerilim ne kadar büyükse akım o kadar güçlü olur.
Not: 2. parkurun daha kısa sürede bitirilmesi, düşük direnç ve uygun potansiyel farkın etkisini gösterir.
Bir evdeki merkezi ısıtma sistemi şu şekilde çalışmaktadır: Kombide ısıtılan sıcak su, borular aracılığıyla peteklere gönderilir. Petekler odaların ısınmasını sağlar. Sistemdeki suyun akış hızı ve miktarı termostatik vanalar yardımıyla ayarlanabilmektedir. Suyun hareketini sağlayan ana eleman ise kombinin içindeki pompadır. Bu sistemdeki bazı parçalar görevleri bakımından basit bir elektrik devresinin elemanlarına benzerlik göstermektedir.
Buna göre aşağıdaki tabloda verilen merkezi ısıtma sistemi parçaları ile elektrik devresi elemanlarını eşleştiriniz.
| Isıtma Sistemi Parçası | Eşleşen Elektrik Elemanı | Açıklama |
|---|---|---|
| 1. Pompa | Üreteç | Pompa, suyun dolaşımını sağlayan enerji kaynağıdır. Elektrik devresinde üreteç (pil) akımın devamlılığını sağlar. |
| 2. Su boruları | İletken tel | Borular suyun taşınmasını sağlar, iletken teller de akımı taşır. |
| 3. Termostatik vana | Anahtar | Vana su akışını açar/kapar/kısar, anahtar da devreyi kontrol eder. |
| 4. Borularda dolaşan sıcak su | Elektrik akımı | Sıcak su enerjiyi peteklere taşır, elektrik akımı da enerjiyi devrede taşır. |
| 5. Petek (radyatör) | Direnç (lamba) | Petek sudaki enerjiyi ısıya dönüştürerek harcar; direnç/lamba da elektrik enerjisini ışık/ısıya dönüştürür. |