10. Sınıf Fizik · Ünite 3
Üreteçlerin Bağlanması: Piller Neden Farklı Dizilir?
Günlük hayattaki cihazlarda pillerin neden seri veya paralel bağlandığını, bu bağlamaların gerilim ve tükenme süresine etkilerini keşfediyoruz.
Kazanım FİZ.10.3.5 · 40 dk okuma
Hiç televizyon kumandasının pilini değiştirirken pillerin arka arkaya dizildiğini fark ettiniz mi? Ya da bazı oyuncak arabalarda pillerin yan yana, aynı yöne bakacak şekilde yerleştirildiğini? Günlük hayatta kullandığımız el feneri, kumanda, oyuncak gibi cihazlar enerjilerini üreteçlerden, yani pillerden alır. Peki bu pilleri neden bazen seri, bazen de paralel bağlarız?
1. Üreteçlerin Seri Bağlanması
Seri bağlama, pillerin artı (+) ve eksi (-) kutuplarının peş peşe gelecek şekilde, tıpkı bir trenin vagonları gibi uç uca eklenmesidir. Bir el fenerinin daha parlak yanması veya bir cihazın çalışması için yüksek bir voltaja (potansiyel farka) ihtiyacımız olduğunda pilleri seri bağlarız. Seri ve düz bağlamada toplam gerilim, pillerin gerilimlerinin toplanmasıyla bulunur.
2. Üreteçlerin Paralel Bağlanması
Paralel bağlama, pillerin tüm artı (+) kutuplarının bir noktada, tüm eksi (-) kutuplarının ise başka bir ortak noktada birleştirilmesidir. Özdeş piller paralel bağlandığında devrenin toplam gerilimi değişmez, sadece tek bir pilin gerilimine eşit olur.
Peki toplam gerilim artmıyorsa pilleri neden paralel bağlayalım? Cevap cihazın çalışma süresinde gizlidir! Paralel bağlamada devreye verilmesi gereken akım, piller arasında eşit olarak paylaştırılır. Her bir pilden daha az akım çekildiği için pillerin tükenme süresi uzar. Örneğin kamp fenerinizin günlerce sönmeden yanmasını istiyorsak pilleri paralel bağlamalıyız.
Deney Tasarımı ve Veri Analizi
Sınıfta arkadaşlarınızla şu mini deneyi tasarlayabilirsiniz: İki adet 1.5 V'luk pili önce seri ve düz bağlayıp uçlarına voltmetre dokundurun; okuyacağınız değer 3 V olacaktır. Pillerden biri ters çevrildiğinde ise 0 V okursunuz. Aynı pilleri paralel bağladığınızda voltmetre yine 1.5 V gösterir. Ancak devreye bir ampermetre eklerseniz, paralel bağlı her bir pilden çekilen akımın yarı yarıya azaldığını, böylece pillerin daha az yorulduğunu ispatlamış olursunuz.
Kısa Bir Özet
Daha yüksek bir gerilime ihtiyacımız varsa pilleri uç uca (seri ve düz) bağlarız. Ancak cihazın aynı gerilimde çok daha uzun süre çalışmasını istiyorsak, pilleri yan yana (paralel) bağlayarak pillerden çekilen akımı azaltır ve onların ömrünü uzatırız.
Üreteçlerin Bağlanması: Piller Neden Farklı Dizilir?: Alıştırma Soruları
1. Bir öğrenci laboratuvarda elindeki 1.5 V gerilime sahip 3 adet özdeş pili, artı ve eksi kutupları art arda gelecek şekilde doğru bir biçimde seri bağlıyor. Bu devrenin uçları arasındaki toplam potansiyel fark kaç Volt olur?
- A) 1.5 V
- B) 3.0 V
- C) 4.5 V
- D) 6.0 V
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 4.5 V
Seri ve düz bağlanan üreteçlerin gerilimleri toplanır. V_toplam = 1.5 + 1.5 + 1.5 = 4.5 V elde edilir.
2. Oyuncak arabasının pillerinin çok çabuk bitmesinden şikayet eden bir kişi, devredeki pilleri paralel bağlamaya karar vermiştir. Üreteçleri paralel bağlamanın temel amacı aşağıdakilerden hangisidir?
- A) Devrenin toplam gerilimini artırmak
- B) Devrenin (pillerin) tükenme süresini uzatmak
- C) Devreden geçen toplam akımı sıfırlamak
- D) Pillerin daha çabuk ısınmasını sağlamak
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Devrenin (pillerin) tükenme süresini uzatmak
Paralel bağlamada toplam gerilim sabit kalırken, devrenin ihtiyacı olan akım piller arasında bölüşülür. Pillerden daha az akım çekildiği için tükenme süresi uzar.
3. Her birinin gerilimi 3 V olan üç adet pil seri bağlanmıştır. Ancak öğrencilerden biri, ortadaki pili yanlışlıkla ters bağlamıştır. Buna göre pillerin uçlarındaki toplam gerilim kaç Volt'tur?
- A) 9 V
- B) 6 V
- C) 3 V
- D) 0 V
Cevabı göster
Doğru cevap: C) 3 V
Seri bağlanan pillerden ters olanın gerilimi toplamdan çıkarılır. V_toplam = 3 V + 3 V - 3 V (ters pil) = 3 V olur.
4. Özdeş lambalar ve özdeş 1.5 V piller kullanılarak iki farklı devre kuruluyor. X devresinde 2 pil seri ve düz bağlanmıştır. Y devresinde ise 2 pil paralel bağlanmıştır. Lambaların parlaklığı ve pillerin tükenme süreleri kıyaslandığında aşağıdakilerden hangisi doğrudur?
- A) X lambası daha parlak yanar, X devresindeki piller daha uzun süre dayanır.
- B) Y lambası daha parlak yanar, Y devresindeki piller daha uzun süre dayanır.
- C) X lambası daha parlak yanar, Y devresindeki piller daha uzun süre dayanır.
- D) Y lambası daha parlak yanar, X devresindeki piller daha uzun süre dayanır.
Cevabı göster
Doğru cevap: C) X lambası daha parlak yanar, Y devresindeki piller daha uzun süre dayanır.
X devresinde toplam gerilim (3V) daha yüksek olduğu için X lambası daha parlak yanar. Ancak yüksek gerilim ve seri bağlama pillerin çabuk bitmesine yol açar. Y devresinde paralel bağlama yapıldığından (1.5V) parlaklık azdır fakat pillerden az akım çekildiği için ömürleri çok daha uzundur.
5. Her birinin gerilimi 12 V olan 4 adet özdeş pil ile deney yapan iki öğrenciden Ayşe, 4 pilin tamamını birbirine paralel bağlıyor. Burak ise pilleri ikişerli olarak seri bağlıyor ve elde ettiği bu iki grubu birbirine paralel bağlıyor. Ayşe ve Burak'ın devrelerindeki toplam gerilimler sırasıyla kaç Volt'tur?
- A) Ayşe: 48 V, Burak: 24 V
- B) Ayşe: 12 V, Burak: 24 V
- C) Ayşe: 12 V, Burak: 48 V
- D) Ayşe: 24 V, Burak: 24 V
Cevabı göster
Doğru cevap: B) Ayşe: 12 V, Burak: 24 V
Ayşe 4 pili paralel bağladığı için toplam gerilim tek bir pilin gerilimine eşittir (12 V). Burak ise iki pili seri bağlayarak 24 V'luk kollar elde etmiş, ardından bu iki 24 V'luk kolu paralel bağlamıştır. Paralel kollarda gerilim sabit olduğundan Burak'ın toplam gerilimi 24 V olur.