Bir tane küresel Gauss yüzeyinin merkezinde +q 1 dışında +q 2 yükleri olduğunu düşünelim Gauss yüzeyinin üzerindeki bir A noktasındaki elektriksel alana ve

elektriksel akıya bu yüklerin katkıları ile ilgili ne düşünüyorsunuz?

35: Katkı sağlayan, şeyy, akıya bence ikisinin de katkısı vardır ama elektriksel alana

sadece dışarıdakinin vardır, içerdekini katmıyorduk çünkü.

A: Peki akıya neden ikisinin de katkısı var?

35: Akıyı bir bilsem söyliycem de öyle hatırlıyorum, elektriksel alana içindekinin

katkısı olmuyordu, akıya ikisinin de katkısı vardı.

35 numaralı öğretmen adayı yüzeydeki akıya sadece yüzeyin içindeki yükün sebep olacağını bilmemektedir. Bu nedenle her iki yükün de katkı sağlayacağını savunmaktadır. Elektriksel alan ile ilgili olarak da içerdeki yükün katkısı olmadığını söylemektedir. Ancak yeterli bir neden gösterememektedir. Aynı soru ile ilgili olarak 39 ve 56 numaralı öğretmen adayları da yanlış açıklamalar yapmışlardır.

39: Yani Gauss yüzeyi içinde kalan alana bakıyorduk elektriksel alan olduğunda bu

q2 yükü dışında kaldığı için bunun bir etkisi yoktur, ayy akıya da yoktur. A noktasından bir Gauss yüzeyi çizdiğimiz zaman ordaki alanı buluyoruz ve Gauss yüzeyi içinde kalan alana bakıyoruz ııı şimdi elek akı da elek alana eşit o zaman yüzey alanı ile ilgisi var ama yüzey dışında kalan yük ile alakası yok.

56: Iııı q2 yükünün elektriksel alana hiçbir etkisi yoktur Gauss yüzeyinin dışında

olduğu için, q1’in vardır içinde olduğu için.

A: Akıya peki?

56: Şimdi akıyı şu şekilde tanımlıyorduk elektriksel alan çarpı cosinüs. Burada

cosinüsü devre dışı bıraktığımız zaman bu şekilde düşünebiliriz, evet q1 in etkisi vardır ama q2’nin yoktur.

Aynı soru ile ilgili olarak yapılan görüşmelerde 39 ve 56 numaralı öğretmen adayları da yukarıda görüldüğü gibi yanlış açıklamalar yapmışlardır. 56 numaralı öğretmen adayı daha önce bahsedildiği gibi bu soruda da bir levhadaki elektriksel akı formülünü kullanarak açıklama yapmıştır.

4.1.5 Elektriksel Potansiyel, Elektriksel Potansiyel Enerji ve İş İle İlgili Bulgular

Bu kısımda elektriksel potansiyel, elektriksel potansiyel enerji ve iş ile ilgili Elektrostatik Kavram Testi’nde ve yarı yapılandırılmış görüşmelerde yer alan soruların analizlerinden elde edilen bulgular yer almaktadır.

4.1.5.1 Elektrostatik Kavram Testi’nin Elektriksel Potansiyel Enerji İle İlgili Dokuzuncu Sorusunun Değerlendirilmesi İle İlgili Bulgular

EKT’nin dokuzuncu sorusu da tekrar hatırlatılmak istenirse sabit elektriksel alan içerisine serbest bırakılan pozitif yüklü parçacığın elektriksel potansiyel enerjisinin nasıl olacağı ile ilgili olup öğretmen adaylarının elektriksel potansiyel enerji kavramı ile ilgili düşüncelerini öğrenmek amacıyla sorulmuştur. EKT’nin dokuzuncu sorusu Şekil 4.1.5.1.1’de görülmektedir.

Şekil 4.1.5.1.1: Elektrostatik Kavram Testi’nin Dokuzuncu Sorusu

Çizelge 4.1.5.1.1’de EKT’nin dokuzuncu sorusunun çoktan seçmeli birinci aşamasını oluşturan seçeneklerin işaretlenme oranları görülmektedir.

Çizelge 4.1.5.1.1: Elektrostatik Kavram Testi’nin Dokuzuncu Sorusu’nun

Seçeneklerine Verilen Cevap Yüzdeleri

Ön Test Son Test Kalıcılık Testi SORU 9 N % N % N % A 48 30,6 65 41,4 60 38,2 B 13 8,3 7 4,5 9 5,7 C 9 5,7 39 24,8 29 18,5 D 12 7,6 11 7,0 17 10,8 E 12 7,6 34 21,7 33 21 BOŞ 63 40,1 1 0,6 9 5,7

Çizelge 4.1.5.1.1 incelendiğinde bu sorunun çoktan seçmeli birinci aşamasında doğru seçeneğin işaretlenme oranının oldukça düşük olduğu görülmektedir. Ön testte 63 öğretmen adayı bu soruya cevap vermemişlerdir. Öğretmen adayları, elektriksel alanın sabit olmasından dolayı elektriksel potansiyel enerjinin sabit kalacağını düşünmektedirler. Bu yanılgıya sahip olan öğretmen adaylarının oranı ön testte % 30,6, son testte artarak % 41,4, kalıcılık testinde de % 38,2 olmuştur. Çoktan seçmeli birinci aşamada doğru seçeneği işaretleyen öğretmen adayı sayısı ön teste göre son testte artsa da ancak % 21,7’ye ulaşmıştır.

Her iki aşamanın birlikte değerlendirilmesinden elde edilen ve Çizelge 4.1.5.1.2’de görülen bulgular incelendiğinde ön testte ve kalıcılık testinde hiçbir öğretmen adayının bu soruya tam doğru açıklama getiremediği görülmektedir. Son testte ise sadece bir öğretmen adayı tam doğru açıklama yapmıştır.

Çizelge 4.1.5.1.2: Elektrostatik Kavram Testi’nin Dokuzuncu Sorusu İle İlgili

Bulgular

SORU 9

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

A:

Doğru cevap Doğru Açıklama

ΔU= qo.ΔV=-qo.E.d => qo, pozitif ise, ΔU’nun negatif olduğunu belirterek +q yükünün E. Alan doğrultusunda hareket ederse potansiyel enerji kaybedeceğini ve E yönünde bir elektriksel kuvvete maruz kaldığı için kinetik enerji kazanarak hızlanacağını kazandığı kinetik enerjiye eşit miktarda potansiyel enerji kaybedeceğini ifade edenler.

- 0,6 -

B:

Doğru cevap

(+)’dan (-)’ye gittiği için kinetik enerjisinin artış göstereceğini bu nedenle de potansiyel enerjisinin

Açıklama etmeyenler.

Örn: “Potansiyel enerjisi kinetik enerjiye dönüşeceğinden azalır.”

C:

Yanlış cevap Doğru Açıklama

Birici kısma yanlış cevap verdikten sonra ikinci kısımda ΔU= qo.ΔV=-qo.E.d => qo, pozitif ise, ΔU’nun negatif olduğunu belirterek +q yükünün E. Alan doğrultusunda hareket ederse potansiyel enerji kaybedeceğini ve E yönünde bir elektriksel kuvvete maruz kaldığı için kinetik enerji kazanarak hızlanacağını kazandığı kinetik enerjiye eşit miktarda potansiyel enerji kaybedeceğini 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: “Potansiyel enerji de azalma gözlenir.”

1,9 9,6 7,0

E:

Doğru Cevap Yanlış Açıklama

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

Örn: “U=V.q=E.d.q (E=sbt, q=sbt) d azaldıkça U azalır.”,

Elektriksel alan başlanan noktada en büyüktür.”

- 2,6 1,9

F:

Doğru Cevap Açıklama yok

Birinci kısma doğru cevap verip ikinci kısma hiçbir

açıklamada bulunmayanlar. 5,7 2,6 10,2

G:

Yanlış cevap İlgisiz, yetersiz açıklama

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

Örn: “Pozitif yükler, elektriksel alanla aynı yönde hareket

ettiklerinden hızlanırlar.”

0,6 5,7 3,8

H:

Yanlış cevap Yanlış Açıklama

Birinci kısmı yanlış cevaplayıp ikinci kısma yanlış açıklamada bulunanlar.

Örn: “Sabit elektriksel alanda sabit ivme ile hareket ettiğinden

potansiyel enerji sabittir.”, “Kinetik enerji artar ama potansiyel enerji değişmez.”.

17,2 52,9 22,3

I:

Yanlış cevap Açıklama yok

Birinci kısma yanlış cevap verip ikinci kısma hiçbir

açıklamada bulunmayanlar. 34,4 18,5 47,1 J:Cevap yok

Açıklama yok Hem birinci kısmı hem de ikinci kısmı boş bırakanlar. 40,1 0,6 5,7 Cevaplanma oranının hem çoktan seçmeli birinci aşamada hem de her iki aşamanın birlikte değerlendirildiği ikinci aşamada da oldukça düşük olduğu dokuzuncu sorunun açık uçlu kısmına öğretmen adaylarının yaptıkları yanlış açıklamalar Çizelge 4.1.5.1.3’te görülmektedir.

Çizelge 4.1.5.1.3: Dokuzuncu Sorunun Analizinden Elde Edilen Yanlış İfadeler SORU 9 Ön test Son test Kalıcılık

Yanlış İfadeler Den Kon Den Kon Den Kon

U=V.q=E.d.q (E=sbt, q=sbt) d azaldıkça U azalır - - - 1 - - Parçacık E. alan yönünde hareket yapar. d sürekli artar dolayısıyla

potansiyel azalır.

- - - 1 - - Sabit e. alanın içinde de + yük var kabul edersek yeni geleni iter. - - - 1 - - Pozitif yüklü cisim +’dan –‘ye doğru hareket eder. Yani –‘ye

gittikçe yükseklik azalır, potansiyel enerji azalır. - - - 1 - - Elektriksel alan başlanan noktada en büyüktür. - - - - 1 -