Elektrostatik Konusu ile İlgili Kavram Yanılgıları

Elektrostatik konusunda, öğrenciler pek çok kavram yanılgısına sahiptir. Bu yanılgılardan genel olarak bahsedilirse, en çok dikkat çekenleri, iletken ve yalıtkan cisimlerdeki yük dağılımlarının yanlış bilinmesidir. Öğrenciler oyuk iletken bir cisme yüklü cisim dokundurulduğunda yüklerin dış yüzeyde eşit dağılacağını bilmemekte ve bu konuda yanlış fikirler öne sürmektedirler. Yalıtkan cisimlerle ilgili olarak ise hiçbir zaman yüklenmeyeceği ya da iletkenler gibi her yere yükleri ileteceği şeklinde yanılgılar mevcuttur.

Elektriksel kuvvet ve Coulomb Yasası ile ilgili olarak ise en dikkat çeken yanılgı iki yükün birbirine uyguladıkları elektriksel kuvvetin her iki yüke de bağlı olmadığının düşünülmesidir. Bileşke elektriksel kuvvet ve elektriksel alanı hesaplarken vektörler konusu ile ilgili de sahip oldukları yanılgılar olduğu görülmektedir. Sabit elektriksel alan ile noktasal yükün elektriksel alanı karıştırılmaktadır. Elektriksel potansiyel ve potansiyel enerji kavramları birbirine karıştırılmaktadır. Ayrıca, öğrenciler elektriksel iş konusunda da zorlanmaktadırlar. Elektriksel kuvvet, elektriksel alan, elektriksel potansiyel ve elektrostatik enerjinin matematiksel formülleri ile ilgili yanlış bilgilere sahip olmakla birlikte bunları birbirlerinin yerine kullanmaktadırlar.

Gauss Yasası ise öğrencilerin en çok zorlandıkları ve kavram yanılgılarının oranının da yüksek olduğu konulardan biridir. Elektriksel akı ile elektrik akımı

kavramlarını karıştırmakta, bir Gauss yüzeyinin elektriksel akısının sadece yüzey içindeki yüke bağlı olmadığı yanılgısına sahip olmakta ve bir Gauss yüzeyi içindeki yükün oluşturduğu elektriksel akı ile sabit bir elektriksel alana konulan levha ile ilgili elektriksel akı kavramlarını karıştırmakta olup formüllerini birbiri yerine kullanarak işlemler yapmaktadırlar.

Sığa ve kondansatörler konusu ile ilgili olarak ise, öğrencilerin, kondansatörün ne işe yaradığından başlayıp, sığanın ne olduğu, nelere bağlı olduğu, levhalar arsı uzaklıkla nasıl değişeceği, aradaki yalıtkan maddenin sığayı, potansiyeli, enerjiyi nasıl etkileyeceği ile ilgili pek çok yanlış bilgileri bulunmaktadır.

Aşağıdaki Çizelge 2.6.1’de, öğrencilerin, bu çalışmanın literatür taramasından elde edilen elektrostatik konusu ile ilgili kavram yanılgıları görülmektedir;

Çizelge 2.6.1: Elektrostatik Konusu İle İlgili Kavram Yanılgıları

İletkenlik ve Yalıtkanlık İle İlgili Kavram Yanılgıları _Referans

• İletken, içinden elektrik akımının ve/veya ısının akabildiği bir maddedir. [64, 65]

• Sadece iletkenler yüklenebilir. [66]

• Nemli hava iletkendir. [67, 68]

Elektrik Yükleri ve Elektriklenme İle İlgili Kavram Yanılgıları _Referans

• Elektrik yükleri sadece iletkenler üzerinde hareket edebilir, yalıtkanlar üzerinde hareket etmezler.

[66, 67] • Aynı cins yükle yüklenmiş iki iletken arasında, birinin üzerindeki yükler

diğerinin üzerindekileri iteceğinden dolayı yük transferi olmaz.

[69] • Elektrik yükleri bir telin sadece yüzeyinde akarlar . [65] Protonlar cisim boyunca hareket edebilirler. [70] • Bir elektron yüksüz saf bir negatif yüktür. [70] • Elektronlar yaklaşık ışık hızı ile hareket eder. [67]

• Her bir elektron enerji taşır. [67]

• Maddenin elektron ve protonları ayrıldığında hepsi durgun hale gelir ve hareketsiz kalırlar.

[70] • Elektrik enerjisi elektronlar tarafından yapılır. [70] • Nötr, yüklenmenin üçüncü bir çeşididir. [66]

• Nötr cisim, yüksüz cisimdir/ Nötr cisimler hiç yük bulundurmazlar. [67, 68, 70, 71,72] • Yükler; ‘artı yük’ ve ‘eksi yük’ olarak adlandırılır. [67, 68]

• Hem pozitif hem de negatif yükler hareket edebilirler [68] • Nötr cisimler negatif yüklüdür,yüklü cisimler de pozitif yüklüdür. [68] • Nötr cisimde bulunan başlangıçta etkisiz olan yükler sürtünme ile aktifleşir

ve pozitif elektrik yüklerine dönüşür.

[68] • Yükler cam gibi dielektrik maddelerden akabilir. [3, 67] • Yükler kendi başlarına hareket eder. [3, 67, 70] • Yüklenmiş cisim sadece bir tip yüke sahiptir. [3,67, 68, 70]

• Elektrik yükleri kendiliğinden oluşur. [68] • Aynı yükle yüklü iki metal cisim arasında yük transferi olmaz . [69, 70] • İki zıt yükle yüklü cisim arasında biri nötrleşinceye kadar yük geçişi olur. [69, 70] • Bir balonun üzerine kürk sürtmek yük üretir. [70] • Bulutlar birbirlerine sürtünerek yüklenirler. [65, 67, 72] • Sürtünme ile elektriklenmede bir cisimden negatif yükler diğerine geçerken,

diğer cisimdeki pozitif yüklerde ilk cisme geçer.

[68] • Birbirine sürtülen cisimler ayrıldıklarında aynı cins elektrikle yüklenir. [68] • Dokunma ile elektriklenmede nötr cisim yüklü cismin zıt elektrik yükü ile

yüklenir.

[68] • Yüklü bir metal ile nötr bir metal cisim arasında yük geçişi olmaz. [69, 70] • Yüklü bir cisim nötr bir cisme yaklaştırıldığında yükleri nötr cisme geçer. [68] • İki cisim arasındaki yük geçişinde etkileşim zamanı önemli değildir. [70] • Elektriklenme, iki cismin birbirine sürtülmesi sonucu elektrik üretilmesiyle

oluşur.

[64] • Elektriklenme, iki iletkenin çarpışması sonucu elektrik üretilmesiyle oluşur. [64] • Elektriklenme, sürtünme ile elektrik akışı sonucu oluşur. [64] • Elektriklenme, taşıma, sürtünme ya da iki cismin çarpışması ile oluşur. [64] • Elektriklenme, saçın ya da küçük kağıt parçacıklarının çekilmesidir. [64]

• Statik elektrik, elektrik akımının durgun şeklidir. [65, 67, 68, 70, 72]; • Statik elektrik sürtünme ile oluşur. [65, 67, 68, 70, 72]; • Statik elektrik, elektronların birikmesidir. [65, 67, 68 70, 72] • Statik elektrik, bir enerji biçimidir. [65, 70, 72] • Statik elektriklenme olduğu zaman bir cins yük objenin yüzeyine gider diğer

cins yük ise merkezde kalır.

[68]

• Elektrik bir enerji türüdür. [67, 72]

• Statik elektrik yüksek voltajda hiçbir şey yapamaz. [70]

• Elektrik, ağırlıksızdır. [67, 72]

• Elektrik, fiziksel bir büyüklüktür. [67]

• Akan elektrik ve durgun elektrik olmak üzere iki çeşit elektrik vardır. [65, 72] • Elektronlar harekete geçtiğinde elektrik akımı başlar ve bütün elektrostatik

olayları gözden kaybolur.

[70]

Elektroskop İle İlgili Kavram Yanılgıları _Referans

• Tahta çubuk yüklü cisim ve elektroskop arasına konulduğu zaman elektroskopun yaprakları hareket etmez, çünkü tahta çubuk iletken değildir.

[64] • Elektroskop bir maddenin iletken olup olmadığını ölçmeye yarayan araçtır. [64] • Elektroskop, elektrik akımının kutupluluğunu ölçen araçtır. [64] • Elektroskop, elektrik akımının dayanıklılığını (strength) ölçen araçtır. [64]

Elektrik Alan ve Elektriksel Kuvvet İle İlgili Kavram Yanılgıları _Referans

• Elektriksel kuvvet ile yer çekim kuvveti benzer şeylerdir/aynıdır. [3, 67, 68] • Bir yük olmasa da her noktada kuvvet vardır. [67, 70] • Biri diğerine göre daha fazla yüke sahip olan iki cisimden yük miktarı büyük

olan cisim diğerine daha büyük kuvvet uygular.

[18]

• Elektriksel alan ve kuvvet aynı şeydir ve aynı yöndedir/doğrultudadır. [3, 67, 68, 70] • Elektriksel kuvvetler, elektriksel alan çizgileri boyuncadır [70]

• Yük elektriksel alan çizgilerinde olmadığı zaman ona bir kuvvet etkimez. [3, 67, 68, 70] • Elektriksel alan çizgileri gerçektir. [3, 67, 68, 70] • Belirli sayıda elektriksel alan çizgileri vardır. [3, 67, 68, 70] • Elektriksel alan çizgileri herhangi bir yerden başlayıp sona erebilir. [3, 67, 68, 70] • Elektriksel alan çizgileri birbirini kesebilir [70]

• Elektrik alan çizgileri keskin sınırlar ve ilmekler yapabilir [70] • Elektriksel alan yükleri çektiği zaman parlama/ışıldama/kıvılcım oluşur. [3, 67] • Elektriksel alan çizgileri sadece iki boyutludur. [3, 67, 68, 70]

• Bir yerde yük yoksa orada elektriksel alan çizgileri de yoktur. [3, 68] • Tespit edecek bir şey yoksa alanlar da yoktur. [67] • Elektriksel alan çizgileri yüklerin hareket yoludur/ hareket yörüngeleri/

yükler tarafından izlenecek olan yollardır.

[3, 67, 73] • Elektriksel alan çizgileri yükleri taşıyan yollardır. [68, 73] • Elektriksel alan çizgileri kuvvetleri taşıyan yollardır. [73] • Elektriksel alan çizgileri tam olarak pozitif yükten negatif yüke doğrudur ve

hareketi ifade eder.

[67] • Bir pozitif nokta yükün elektriksel alan çizgileri silinir, çünkü her yöne

elektriksel alan çizgileri olduğundan birbirlerini yok ederler

[74] • Hareket eden yük her zaman elektriksel alan çizgilerini takip ederek ivmeli

hareket eder.

[3, 67, 68] • Yükler bir yalıtkan üzerinde hareket etmediğinden orada bir elektriksel alan

oluşmaz

[75] • “Coulomb” kanunu nokta yüklere değil, bir sistem halinde bulunan yüklere

etki eder.

[3, 68] • Coulomb kanunu noktasal yük dışındaki yük sistemlerine de uygulanır. [67]

Gauss Yasası İle İlgili Kavram Yanılgıları _Referans

• Elektriksel alan ve akı aynı şeydir. [74] • Elektrik akısı ve elektrik yükleri vektöreldir. [74] • Elektriksel alanın sıfır olduğu bir kapalı Gauss yüzeyinde mutlaka elektriksel

akı da sıfırdır.

[74] • Gauss yasası, kapalı yüzey olmasa bile simetrik olan tüm yüzeylere

uygulanır.

[74]

Elektrik Potansiyeli İle İlgili Kavram Yanılgıları _Referans

• Potansiyel/Gerilim devre boyunca akar. [3, 67, 68, 70] • Potansiyel/Gerilim ve elektriksel alan arasında bir ilişki yoktur. [3, 67, 70] • Potansiyel/Gerilim bir enerjidir. [3, 67, 70] • Eş potansiyel eşit alan veya sabit alan anlamına gelir. [3, 67] • Yüksek gerilim kendi başına tehlikelidir/Yüksek voltaj kendine zarar verir. [3, 67] • Eş potansiyel çizgileri üzerinde bir yükü hareket ettirmek için iş yapılır. [3, 67]

Sığa ve Kondansatörler İle İlgili Kavram Yanılgıları _Referans

• Bir kondansatör ve bir pil aynı prensiple işler/çalışır. [3, 67, 70] • Kondansatörler yük kaynağıdırlar, yükleri depolarlar [70, 72]

• Piller yük depo ederler. [65, 67, 68, 72 ]

• Piller ve jeneratörler elektrik üretir. [65, 67]

• Yükler bir kondansatör boyunca akar [70]

• Potansiyel farkı sadece kondansatörün iki levhası üzerinde vardır levhalar arasında bir yerde potansiyel fark yoktur.

[3, 67, 70] • Sığayı yüklemek için bir iş yapılmaz. [3] • Bir kondansatörü yüklemek için hiç iş yapmak gerekmez [67, 70] • Bir kondansatörü yüklemek demek, onu yükle doldurmak demektir [67, 68, 72] • Bir kondansatörün kapasitesi/sığası üzerindeki yük miktarına bağlıdır [3, 67, 70] • Bir kondansatör üzerinde net bir yük vardır [67, 70] • Pozitif yüklü sığanın levhaları üzerinde sadece pozitif yükler bulunur. [3, 67, 70] • “Yükler sığa boyunca hareket eder” , “Yükler kondansatör içerisinde akar”. [3, 67] • Bir kondansatör iki ayrı levha içerir veya Bir kondansatör için iki farklı

parçaya ihtiyaç vardır.

[67, 70]

Bir sonraki bölümde yukarıda bahsedilen kavram yanılgılarının elde edildiği, çalışmalar ile ilgili bilgi verilmiştir.