İçeriğe geç
OptikOptik.
KPSS · Fizik Öğretmenliği

Sığaçlar ve Devreler Soru Çözümü

Sığaçlar ve Devreler, KPSS Fizik Öğretmenliği hazırlığında karşına çıkan konulardan biri. Aşağıda bu konudan seçilmiş çözümlü örnek sorular ve adım adım açıklamalar var. Tamamını çözdükten sonra Optik uygulamasında bu konudan daha fazla soruyu yapay zekâ destekli çözümlerle çalışabilirsin.

Soru 1

Bir DC kaynağına seri bağlı $R_1 = 4 \ \Omega$, $R_2 = 6 \ \Omega$ ve $C = 2 \ \mu\text{F}$ kondansatörden oluşan devrede, kaynak gerilimi $V = 12 \text{ V}$'dur. Devre uzun süre kapalı kaldığında, kondansatör üzerindeki kararlı durum gerilimi kaç volttur?

  1. $12 \text{ V}$

    Doğru cevap
  2. B

    $6 \text{ V}$

  3. C

    $4.8 \text{ V}$

  4. D

    $0 \text{ V}$

  5. E

    $7.2 \text{ V}$

Çözüm

Kararlı durumda kondansatör açık devre gibi davrandığı için devreden akım geçmez. Ohm yasasına göre, akım sıfır olduğundan dirençler üzerinde gerilim düşümü olmaz. Bu nedenle, kondansatör üzerindeki gerilim kaynak gerilimine eşit olur, yani $V_C = V = 12 \text{ V}$.

Soru 2

Bir paralel plaka sığacının levhaları arasındaki elektrik alan şiddeti $E = 5 \times 10^3 \text{ N/C}$ olduğuna göre, elektrik alanın enerji yoğunluğu kaç $\text{J/m}^3$'tür? ( $\varepsilon_0 = 8.85 \times 10^{-12} \text{ C}^2/\text{N·m}^2$ )

  1. $1.11 \times 10^{-4} \text{ J/m}^3$

    Doğru cevap
  2. B

    $2.22 \times 10^{-4} \text{ J/m}^3$

  3. C

    $5.56 \times 10^{-5} \text{ J/m}^3$

  4. D

    $4.44 \times 10^{-4} \text{ J/m}^3$

  5. E

    $0 \text{ J/m}^3$

Çözüm

Enerji yoğunluğu formülü: $$u = \frac{1}{2} \varepsilon_0 E^2$$

Verilen değerleri yerine koyalım: $$u = \frac{1}{2} \times 8.85 \times 10^{-12} \times (5 \times 10^3)^2 = \frac{1}{2} \times 8.85 \times 10^{-12} \times 25 \times 10^6 = 1.10625 \times 10^{-4} \text{ J/m}^3$$

Yaklaşık olarak $1.11 \times 10^{-4} \text{ J/m}^3$.

Soru 3

Kapasiteleri $C_1 = 3\,\mu\text{F}$ ve $C_2 = 7\,\mu\text{F}$ olan iki kondansatör, sırasıyla $V_1 = 20\,\text{V}$ ve $V_2 = 10\,\text{V}$ potansiyel farklarında yüklendikten sonra paralel bağlanıyor. Bu bağlantı sonucunda sistemde depolanan toplam elektriksel potansiyel enerji kaç mikrojoule (μJ) dur?

  1. $845\,\mu\text{J}$

    Doğru cevap
  2. B

    $950\,\mu\text{J}$

  3. C

    $1300\,\mu\text{J}$

  4. D

    $650\,\mu\text{J}$

  5. E

    $1100\,\mu\text{J}$

Çözüm

İlk önce her kondansatördeki yükleri hesaplayalım:

$$Q_1 = C_1 V_1 = 3 \times 10^{-6} \times 20 = 60 \times 10^{-6}\,\text{C} = 60\,\mu\text{C}$$

$$Q_2 = C_2 V_2 = 7 \times 10^{-6} \times 10 = 70 \times 10^{-6}\,\text{C} = 70\,\mu\text{C}$$

Paralel bağlandıklarında toplam yük korunur: $Q_{\text{top}} = Q_1 + Q_2 = 130\,\mu\text{C}$. Eşdeğer kapasite: $C_{\text{eq}} = C_1 + C_2 = 10\,\mu\text{F}$. Yeni potansiyel fark:

$$V_{\text{son}} = \frac{Q_{\text{top}}}{C_{\text{eq}}} = \frac{130 \times 10^{-6}}{10 \times 10^{-6}} = 13\,\text{V}$$

Depolanan toplam enerji:

$$U = \frac{1}{2} C_{\text{eq}} V_{\text{son}}^2 = \frac{1}{2} \times 10 \times 10^{-6} \times (13)^2 = \frac{1}{2} \times 10 \times 10^{-6} \times 169 = 845 \times 10^{-6}\,\text{J} = 845\,\mu\text{J}$$

Başlangıçtaki enerjiler toplamı $U_1 + U_2 = \frac{1}{2} \times 3 \times 10^{-6} \times 400 + \frac{1}{2} \times 7 \times 10^{-6} \times 100 = 600\,\mu\text{J} + 350\,\mu\text{J} = 950\,\mu\text{J}$ dir, ancak bağlantı sırasında enerji kaybı olabilir. Soru son durumdaki enerjiyi sorduğu için doğru cevap A şıkkıdır.

Sığaçlar ve Devreler konusunu uygulamada çöz

Optik'te KPSS Fizik Öğretmenliği dersinde sığaçlar ve devreler konusundan daha fazla soru, anlık AI çözümleri ve konu tekrarı seni bekliyor.

Ücretsiz başlaApp StoreGoogle Play

Fizik Öğretmenliği — diğer konular

Tümünü gör