Elektrostatik Kavram Testi’nin Elektriksel Kuvvet İle İlgili On İkinci Sorusunun Değerlendirilmesi İle İlgili Bulgular

Şekil 4.1.3.8.1’de görülen EKT’nin on ikinci sorusu yeniden hatırlatılırsa yüksüz iletken ve içi boş bir kürenin merkezine yerleştirilen +q yükü ve kürenin yakınında +Q yükünün birbirlerine uyguladığı net elektriksel kuvvet için verilen ifadelerden hangisinin doğru olduğu ile ilgiliydi. Bu soruda da öğretmen adaylarının etki ile elektriklenmedeki elektrik alanı ile ilgili düşüncelerinin belirlenmesi amaçlanmıştı.

Şekil 4.1.3.9.1: Elektrostatik Kavram Testi’nin On İkinci Sorusu

Ön test, son test ve kalıcılık testi analizlerine göre öğretmen adayları bu testin ilk aşamasında da doğru seçeneği işaretlemede çok başarılı olamamışlardır. Çizelge 4.1.3.9.1’deki bulgulara göre ön testte soruya 65 öğretmen adayı cevap vermemiştir. Cevaplayanların ise % 22,9’u yanlış seçeneği işaretlemişlerdir.

Ön testte doğru cevap oranı % 10,8, son testte 19,8, kalıcılık testinde ise % 29,3’e çıkmıştır. Öğretmen adayları yanlış seçeneklerden en çok iki yüke de birbirinden dışarı doğru net bir kuvvetin etki edeceğinin ifade edildiği A seçeneğini işaretlemişlerdir. Bu seçenek son test ve kalıcılık testinde en çok işaretlenen seçenek olmuştur.

Çizelge 4.1.3.9.1: Elektrostatik Kavram Testi’nin On İkinci Sorusu’nun

Seçeneklerine Verilen Cevap Yüzdeleri

Ön Test Son Test Kalıcılık Testi SORU 12 N % N % N % A 36 22,9 72 45,9 54 34,4 B 7 4,5 11 7,0 6 3,8 C 11 7,0 12 7,6 8 5,1 D 17 10,8 31 19,8 46 29,3 E 21 13,4 29 18,5 30 19,1 BOŞ 65 41,4 1 0,6 13 8,3

Her iki aşamanın birlikte değerlendirilmesi ile elde edilen Çizelge 4.1.3.9.2’deki bulgulara bakıldığında açık uçlu ikinci aşamaya tam doğru açıklama getiren öğretmen adayı sayısı ön testte sıfır, son testte % 1,3, kalıcılık testinde ise yine sıfırdır.

Çizelge 4.1.3.9.2: Elektrostatik Kavram Testi’nin On İkinci Sorusu İle İlgili

Bulgular

SORU 12

Düzey Açıklamalar Ön T. _% Son T. _% Kalıcılık _%

A:

Doğru cevap Doğru Açıklama

Kürenin içinde her zaman E’nin ve net elektriksel kuvvetin de sıfır olduğunu belirterek dışarıdaki bir yükün kürenin merkezindeki yüke etkisi olmadığını, +q yükünün iletken kürenin dış yüzeyinde bir yük dağılımı oluşturması nedeniyle +Q yüküne bir kuvvet uygulayacağını ifade edenler - 1,3 - B: Doğru cevap Kısmi Doğru Açıklama

+q yükü kürenin merkezinde olduğunu ve kürenin merkezinde elektrik alan olmadığı için +q’ya kuvvet etkimeyeceğini belirtip detaylı olarak bunun sebebini ifade etmeyenler.

Örn: “Kürenin merkezinde elektrik alan olmadığı için ve +q yükü

kürenin merkezinde olduğu için +q’ya kuvvet etkimez.”

0,6 4,5 6,4

C:

Yanlış cevap Doğru Açıklama

Birici kısma yanlış cevap verdikten sonra ikinci kısımda Kürenin içinde her zaman E’nin ve net elektriksel kuvvetin de sıfır olduğunu belirterek dışarıdaki bir yükün kürenin merkezindeki yüke etkisi olmadığını, +q yükünün iletken kürenin dış yüzeyinde bir yük dağılımı oluşturması nedeniyle +Q yüküne bir kuvvet uygulayacağını ifade edip tam doğru açıklama yapanlar.

- - -

D:

Doğru cevap İlgisiz, yetersiz

Birinci kısmı doğru cevaplayıp ikinci kısma yanlış olmayan ancak yetersiz veya ilgisiz cevap verenler.

Örn: “q’ya kürenin( iletkenin) içinde olduğu için bir kuvvet etki

E:

Doğru Cevap Yanlış Açıklama

Birinci kısma doğru cevap verip ikinci kısma yanlış açıklamada veya yanlış formüllendirmede bulunanlar.

Örn: “Kürenin dışında kuvvet=0 olur.”, “E=k.+Q/d.”

1,9 1,9 0,6

F:

Doğru Cevap Açıklama yok

Birinci kısma doğru cevap verip ikinci kısma hiçbir

açıklamada bulunmayanlar. 5,1 1,9 14,0

G:

Yanlış cevap İlgisiz, yetersiz açıklama

Birinci kısmı yanlış cevaplayıp ikinci kısma yanlış olmayan ancak yetersiz veya ilgisiz cevap verenler.

Örn: “Kürenin merkezinde elektriksel alan sıfırdır.”

0,6 1,9 0,6

H:

Yanlış cevap Yanlış Açıklama

Birinci kısmı yanlış cevaplayıp ikinci kısma yanlış açıklamada bulunanlar.

Örn: “F=k.q1.q2/d2’den her iki yüke de uygulanan kuvvet eşittir ve zıt (dışarı) yöndedir.”, “İki yükün birbirine uyguladıkları kuvvetler birbirlerini nötrler”, “F=k.q1.q2/d.”

19,1 57,3 26,8

I:Yanlış cevap

Açıklama yok Birinci kısma yanlış cevap verip ikinci kısma hiçbiraçıklamada bulunmayanlar. 28,0 19,8 35,0 J:Cevap yok

Açıklama yok Hem birinci kısmı hem de ikinci kısmı boş bırakanlar. 41,4 0,6 8,3 Çizelge 4.1.3.9.3’de yer alan bulgulara göre yükün kürenin içinde veya dışında olmasının bir şeyi değiştirmeyeceğini ve bu yüklerin aynı yüklü olmalarından dolayı birbirlerine zıt yönde kuvvetler uygulayacaklarının açıklandığı ifadeler göze çarpmaktadır. Öğretmen adaylarının küre ve yük üzerindeki elektriksel alan çizgilerinin nasıl olacağını da bilmedikleri görülmektedir. Ayrıca yüklerin büyüklüklerinin farklı olmasından dolayı kuvvetlerin büyüklüklerinin de farklı olacağı ifadelerine son test ve kalıcılık testinde rastlanmaktadır. Yani elektriksel kuvvetin birbirine etki eden iki yük için yüklerinin farklı olması sebebiyle aynı olmadığı yanılgısının bu soruda da ortaya çıktığı tespit edilmiştir. Elektriksel kuvvetin elektriksel potansiyel ve elektriksel alan formülleri ile karıştırılması gibi diğer yanılgılar Çizelge 4.1.3.9.3’de görülmektedir.

Çizelge 4.1.3.9.3: On İkinci Sorunun Analizinden Elde Edilen Yanlış İfadeler SORU 12 Ön test Son test Kalıcılık Yanlış İfadeler Den Kon Den Kon Den Kon +q merkezde elektriksel kuvveti yoktur. Q yükü dışarda old. E.

alanı yani bir kuvveti vardır. 1 - - -

+q merkezde olduğu için uzaklık 0’dır. Q’nun ise merkeze göre

belli bir uzaklığı vardır. - 1 - - - -

Kuvvet dışa doğru etki eder. - 1 - - - -

Q’ya kürenin uyguladığı bir kuvvet olmaz. - - - 1 - -

Kürenin dışında kuvvet=0 olur. - - - 1 - -

İkisi de aynı doğrultuda old. için ikisine de aynı kuvvet etki eder. 1 - - -

Aradaki maddeden etkilenmezler. 1 - - -

F=k.q1.q2/d2’olduğundan birbirlerine eşit yükte kuvvet uygularlar. - 1 8 3 - 1

Aradaki uzaklık aynı olduğu için. 1 1 - - - -

İki cisimde aynı büyüklükte yüklerle yüklüdür. Farklı olsaydı

elektriksel kuvvet değişirdi. 1 1 - - - -

Yükleri aynı olduğu için aynı kuvvetle iterler. 4 4 8 12 17 7 Küre iletken olduğu için merkezdeki ve dışarıdaki yükün

birbirlerine yaptığı etkiyi iletir. - - 3 1 - -

Yükün küre içinde olması fark etmez. İki yüke de dışa doğru aynı

net kuvvet etki eder. - - 8 6 - -

Kürenin içinde elektrik alan 0 olmadığı için kuvvette sıfır değildir. - - 2 - - - F=E.q E küre merkezinde sıfır olduğu için ve zıt yüklü old.için

dışarı aynı kuvvet etki eder.

- - 1 - - - Küre nötrdür, alışveriş olmaz bu yüzden küre yokmuş

gibi davranırlar. - - 1 - - -

Kürenin merkezinde +q yükü nötr olur. Kürenin dış yüzeyi + ile

yüklenir ve birbirlerini iterler. - - 1 - - -

Kürenin yarattığı etki ile ikisi de farklı kuvvete sahip olur. - - - 1 - - Aradaki iletken yüzey ikisi içinde vardır. Aynı kuvvet etkir. - - - - 1 -

Kürenin merkezinde yük sıfır olacaktır. - 1 - - - -

Kürenin birinin yükü sıfır olduğu için. - 1 - - - -

İki yükün birbirine uyguladıkları kuvvetler eşit ve zıt yönlü

old.nötrler - 1 3 - 1 -

İkisi de kürenin yüzeyine etki ederler. Birbirlerine doğrudan etki etmezler.

- 1 - - - - İçi boş küre merkezinde olduğundan aralarında bir etki yoktur. - - 3 2 2 - Küre merkezinde bulunan +q yükü Q’ya bir kuvvet etki etmez +Q

yükü +q yüküne etki eder. Kürenin yarıçapı dikkate alınmaz. 1 - - - +q kürenin merkezinde olduğu için +Q’yu etkileyemez. +Q, +q’ya

kuvvet uygular. - 1 - - 1 -

Çünkü kürenin merkezindeki +q yükü bir işlev görmez. - - 1 - - - Gauss yüzeyi içinde bulunduğu için q’ya etki eder. - - 1 - - - Dıştaki yüke kuvvet etki etmez yüzeyin dışıyla karşılaşıyor ve o da

yüksüz. Ama içteki yüke etki eder çünkü dıştaki yük etki ile elektriklenme yapar küreye.

- - - 1 - - Q’ya kuvvet etki etmez, kürenin içinde bir E alanı oluştuğu için +q

yüküne kuvvet etki eder. - - 1 - - -

Kürenin içi (-) yüklendiği için q’ya kuvvet etki eder fakat dıştaki

+Q’ya etki eden net bir kuvvet yoktur. - - - 1 - -

Çünkü yükler direk birbirine kuvvet uygulayamaz. Önce kürenin dış yüzeyine kuvvet uygularlar. Bu değerler farklı olduğu için kuvvetler de farklıdır.

1 - - - q yükü kürenin içinde olduğu için etkisi biraz daha az olur. - 1 - 2 1 - İki kürenin birbirine etki etmesinde kürelerin yarıçapları da önemli

rol oynayacağından iki yüke de net bir kuvvet etki eder ama büyüklükleri farklı olur.

1 - - - Yüklerin büyüklüğü farklı old.dan kuvvetlerin büyüklükleri farklıdı 2 2 2 6 1 4 (+q) içi boş bir küre iken +Q bir yüktür. Etki eden kuvvetler farklı

olacaktır. - - - 1 - -

Yüklere ait uzaklıklar farklı olduğundan. - - - 1 - 2

(+q) yükü kürenin içinde old.için EA’nın etki ettiği bir kuvvet vardır. (+Q) yüküne ise kürenin etki ettiği net bir kuvvet vardır. Bunlar eşit olmak zorunda değil.

- - - 2 - 2 Kuvvet kürenin içinde en büyüktür. Uzaklaştıkça kuvvet azalır. - - - 1 Yanlış Formüllendirme:

F=k.q/d - 2 - 2 1 -

F=k.q1.q2/d - - 3 1 1 -

F=q1.q2/d2 - - - - 1 -

F=k.q/d2_{’dir.+q için F=k.q/r}2_{’dir. Q için ise F=k.Q/(r+k)}2 _{olur. - - 1 1 - -} Çizelge 4.1.3.9.3’ün devamı

4.1.3.10 Elektrostatik Kavram Testi’nin Elektriksel Alan İle İlgili On