Elektrostatik Kavram Testi’nin Gauss Yasası İle İlgili On Sekizinci Sorusunun Değerlendirilmesi İle İlgili Bulgular

On sekizinci soruda ise, içinde +Q1 noktasal yükü bulunan küresel bir Gauss

yüzeyinden, bu yüzeyin üzerinde bir P noktasından ve dışarıda ise +Q2 noktasal yükü

bulunduğundan bahsedilmekte ve kürenin yüzeyindeki net elektriksel akının Φs, P

noktasındaki elektriksel alanın ise Ep olduğu söylenmektedir. Öğretmen adaylarından

ise bu durumla ilgili seçeneklerde belirtilen ifadelerden hangisinin doğru olduğunu bulmaları istenmektedir. Tekrar ifade edilirse on altıncı, on yedinci ve on sekizinci sorularda, öğretmen adaylarının Gauss yasası ve elektriksel akı ile ilgili düşüncelerinin belirlenmesi amaçlanmıştır.

Şekil 4.1.4.3.1: Elektrostatik Kavram Testi’nin On Sekizinci Sorusu

Çizelge 4.1.4.3.1’de on sekizinci sorunun çoktan seçmeli birinci aşamasına verilen doğru cevap oranları görülmektedir.

Çizelge 4.1.4.3.1: Elektrostatik Kavram Testi’nin On Sekizinci Sorusu’nun

Seçeneklerine Verilen Cevap Yüzdeleri

Ön Test Son Test Kalıcılık Testi SORU 18 N % N % N % A 5 3,2 27 17,2 27 17,2 B 4 2,6 23 14,7 41 26,1 C 11 7,0 87 55,4 50 31,9 D 8 5,1 8 5,1 7 4,5 E - - 7 4,5 5 3,2 BOŞ 129 82,2 5 3,2 27 17,2

Bu soruda da ön testte büyük çoğunluk hiçbir seçeneği işaretlememiştir. Son testte ise doğru seçenek % 55,4 oranıyla en çok işaretlenen seçenek olmuştur. Kalıcılık testinde bu oran % 31,9’a düşmüştür. Aynı şekilde her iki aşamanın birlikte değerlendirilmesinden elde edilen Çizelge 4.1.4.3.2’de görülmekte olan bulgulara göre de tam doğru açıklama yapan aday sayısı ön testte hiç yokken, konunun öğretiminden sonra artarak % 33,1’e yükselmiştir. Kalıcılık testinde ise gerileyerek % 5,7’ye düşmüştür.

Çizelge 4.1.4.3.2: Elektrostatik Kavram Testi’nin On Sekizinci Sorusu İle İlgili

Bulgular

SORU 18

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

A:

Doğru cevap Doğru Açıklama

Φ=q/ε0 olduğundan akı da sadece yüzey içindeki yükün ele alınacağını çünkü dışarıdaki yükün elektriksel alan çizgileri girip ve çıkacağını, elektriksel alanın ise her iki yükün çizgilerinin bileşkesi olması sebebiyle P noktasındaki elektriksel alana her iki yükün de katkısı olduğunu ifade edenler

- 33,1 5,7

B:

Doğru cevap Kısmi Doğru Açıklama

Elektriksel akıya sadece yüzey içindeki yükün sebep olacağını ya da elektriksel alana her iki yükün de katkısı olacağı açıklamalarından sadece birini yapıp detaylı olarak bunun sebebini ifade etmeyenler.

Örn: “Elektriksel akıya etkisi olabilmesi için kürenin içinde yer

alması lazım.”

- 3,2 5,7

C:

Yanlış cevap Doğru Açıklama

Birinci kısma yanlış cevap verdikten sonra ikinci kısımda Φ=q/ε0 olduğundan akı da sadece yüzey içindeki yükün ele alınacağını çünkü dışarıdaki yükün elektriksel alan çizgileri girip ve çıkacağını, elektriksel alanın ise her iki yükün

çizgilerinin bileşkesi olması sebebiyle P noktasındaki elektriksel alana her iki yükün de katkısı olduğunu ifade edip tam doğru açıklama yapanlar.

D:

Doğru cevap İlgisiz, yetersiz açıklama

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

Örn: “Φ sadece içerideki +Q1 yüküne sebep olur.”

0,6 1,9 0,6

E:

Doğru Cevap Yanlış Açıklama

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

Örn: “Gauss yasasında alınan yüzey içerisindeki akı yine yüzey

içerisindeki kuvvetlerle belirlenir ama P noktasındaki alanı Q2 yükü de etkiler.”

- 1,3 1,9

F:

Doğru Cevap Açıklama yok

Birinci kısma doğru cevap verip ikinci kısma hiçbir

açıklamada bulunmayanlar. 6,4 15,9 17,8

G:

Yanlış cevap İlgisiz, yetersiz açıklama

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

Örn: “P kürenin üstündedir. O yüzden sadece merkezdeki yük

etki eder.”

- 1,9 0,6

H:

Yanlış cevap Yanlış Açıklama

Birinci kısmı yanlış cevaplayıp ikinci kısma yanlış açıklamada bulunanlar.

Örn: “Kürenin içinde olduğu için elektriksel alana sadece içteki

yük etki eder.”, “Φ=E.A.cosα (k.q1/d2_).A.cosα”

1,9 25,5 20,4

I:

Yanlış cevap Açıklama yok

Birinci kısma yanlış cevap verip ikinci kısma hiçbir

açıklamada bulunmayanlar. 8,9 14,0 29,9

J:

Cevap yok Açıklama yok

Hem birinci kısmı hem de ikinci kısmı boş bırakanlar. 82,2 3,2 17,2

Çizelge 4.1.4.3.3’te bu sorunun her iki aşamasının birlikte değerlendirilmesi ile tespit edilen yanlış açıklamalar görülmektedir. Bu soruda tespit edilen en büyük yanlış fikir akıya Gauss yüzeyi içindeki yükün sebep olacağının bilinmemesidir.

Çizelge 4.1.4.3.3: On Sekizinci Sorunun Analizinden Elde Edilen Yanlış İfadeler

SORU 18 Ön test Son test Kalıcılık

Yanlış İfadeler Den Kon Den Kon Den Kon

Elektriksel Φ sadece cismin yüzeyinden geçen elek.alan şiddeti ile

ilgilidir. Elek. alana ise her iki yük de etki eder. - - - 1 - - Gauss yasasında alınan yüzey içerisindeki akı yine yüzey

içerisindeki kuvvetlerle belirlenir ama P noktasındaki alanı Q2 yükü de etkiler.

- - 1 - - - Kürenin içindeki yükün akıya etkisi yoktur. - - - 1 Her iki yükün de akıya katkısı vardır. - - - - 1 - Kürenin içinde old. için elekt. alana sadece içteki yük etki eder. - - 5 6 9 3 Merkeze olan uzaklığı önemli olduğu için. - - - 1 - - Q2 yükü çevresinde bir elektrik alan oluşturacak fakat yüke etkisi

olmayacak ama Φ etkisi olacak.

- - 1 - - - Küre içerisindeki yükler elektriksel bir alan oluşturamazlar - 1 1 9 7 5

Merkezdeki yük dışa etki etmez. - 1 - - - -

Kürenin içinde elektriksel alan sıfır olduğu için içerdeki yük 1 - - 3 4 1 Çizelge 4.1.4.3.2’nin devamı

elektriksel alan oluşturmaz.

İçerdeki yükün elektriksel alanı sadece küre içerisinde etki eder.

Bu nedenle dışarıdaki yük elektriksel alana neden olur. - - - 1 - - Gauss yüzeyi oluşturulduğunda P noktasını kapsayan sadece

dışarıdaki yüktür. - - 1 - - -

Elektriksel alan küre yüzeyinden itibarendir. - - 1 - - - Kürenin içindeki yük elektriksel alana ve akıya etki etmez. - - 1 1 - 2

Gauss yüzeyinde Φ “0” alınır. - - - 1 - -

+Q2 yükünün küre dışında olması, merkezden hiç bir şeye etki

edemediğinden akıya etkisi yoktur. - - 1 - - -

+Q2’ de Gauss yüzeyi oluşturduğumuzda E=0 olur. - - 1 - - - E’ye ve Φ’ye sadece yüzey içindeki yük etki eder. - - - 1

Yanlış Formüllendirme:

Φ=F.d2_{/q - - - 1}

Φ=E.A.cosα (k.q1/d2).A.cosα - - - 1 - -

Q1 yükü merkezde olduğundan E=0 olur. Φ=E.A=Q/ε0 Φ=0 olur. - - 2 1 - - E=Qtop/(4πε0) dan elektriksel alana sadece Gauss yüzeyi içindeki

yük etki eder. Akı içinde aynısı geçerlidir.

- - - 1 - -

Φ=E.d olduğu için. - - 1 - - -

Öğretmen adaylarının diğer yanlış açıklamalarını incelemek için Çizelge 4.1.4.3.3’e bakınız.

4.1.4.4 Elektriksel Akı ve Gauss Yasası ile İlgili Yarı Yapılandırılmış