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-629-

Table 1. Subjects of the research.

Grade Boys Girls Total

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8th 39 38 77

10th 37 34 71

Total 114 107 221

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Table 2. Questions in the instrument of the research.

Big

category Small category Contents of question Number Style

Magnetic Monopole When a bar magnet is divided by two 1 Choice

field Poles of steel balls 2 Choice and interview

3 Choice

Do the bar magnets cling together 7 Choice and interview if a steel ball is between them? 8 Choice, experiment,

and interview Magnetic force near the

middle of a bar magnet

Do the clips stick to middle of a bar magnet? 6 Choice, experiment, and interview

Direction of field near the middle of a bar

Direction of compass needle near the middle of a bar magnet

9 Choice

magnet

The reason of the direction 10 Writing

Magnetic materi- als

Things sticking to mag- nets

Several things such as copper wire, iron, nail, coin, aluminum foil, piece of glass etc. are presented to classify things

4, 5 Choice

Confusion of electro- statics and magnetism

What happens if a negatively charged thing is near a bar magnet

11 Choice and interview What happens if a positively charged thing is near

a bar magnet

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Table 3. The answers for the polarity of magnets - 1.

Category Answer type 6th 8th 10th

Boys Girls Total Boys Girls Total Boys Girls Total Mono-

pole

Q1.

When a bar magnet

` 18

(47.4)*

18 (51.4)

36 (49.4)

4 (10.3)

6 (15.8)

10 (13.1)

3 (8.1)

0 (0.0)

3 (4.1)

is divided by two a 20

(52.6) 17 (48.6)

37 (50.6)

35 (89.7)

32 (84.2)

67 (87)

34 (91.9)

34 (100)

68 (96.0) Q2.

Poles of steel balls

` Nothing 3

(7.9) 4 (11.4)

7 (9.7)

4 (10.3)

2 (5.3)

6 (7.8)

3 (8.1)

2 (5.9)

5 (7.0)

a N 6

(15.8) 7 (20.0)

13 (17.9)

3 (7.7)

3 (7.9)

6 (7.8)

3 (8.1)

1 (2.9)

4 (5.5)

b S 24

(63.2) 20 (57.1)

44 (60.2)

22 (56.4)

23 (60.5)

45 (58.5)

6 (16.2)

23 (67.6)

29 (41.9)

c N and S 5

(13.2) 4 (11.4)

9 (12.3)

10 (25.6)

10 (26.3)

20 (26)

25 (67.6)

7 (20.6)

32 (44.1) Q3.

Poles of steel balls

Left ` Nothing 3 (7.9)

3 (8.6)

6 (8.3)

5 (12.8)

1 (2.6)

6 (7.7)

2 (5.4)

3 (8.8)

5 (7.1)

a N 11

(28.9) 7 (20.0

18 (24.5)

5 (12.8)

4 (10.5)

9 (11.7)

4 (10.8)

1 (2.9)

5 (6.9)

b S 19

(50.0) 21 (60.0)

40 (55.0)

12 (30.8)

18 (47.4)

30 (39.1)

6 (16.2)

20 (58.8)

26 (37.5) c N and S 2

(5.3) 3 (8.6)

5 (7.0)

16 (41.0)

13 (34.2)

29 (37.6)

25 (67.6)

8 (23.5)

33 (45.6) Right ` Nothing 2

(5.3) 3 (8.6)

5 (7.0)

5 (12.8)

1 (2.6)

6 (7.7)

2 (5.4)

3 (8.8)

5 (7.1)

a N 19

(50.0) 22 (62.9)

41 (56.5)

12 (30.8)

18 (47.4)

30 (39.1)

6 (16.2)

20 (58.8)

26 (37.5)

b S 10

(26.3) 6 (17.1)

16 (21.7)

5 (12.8)

4 (10.5)

9 (11.7)

4 (10.8)

1 (2.9)

5 (6.9) c N and S 4

(10.5) 3 (8.6)

7 (9.6)

16 (41.0)

13 (34.2)

29 (37.6)

25 (67.6)

8 (23.5)

33 (45.6)

*: % of the answers

Table 4. The answers for the polarity of magnets -2.

Category Answer 6th 8th 10th

type Boys Girls Total Boys Girls Total Boys Girls Total Monopole Q7. Do the bar magnets cling

together if a steel ball is be- tween them?

` Yes 33 (86.8) 26

(74.3) 59 (80.6) 31

(79.5) 33 (86.8) 64

(83.2) 32 (86.5) 30

(88.2) 62 (87.4) a No 4

(10.5) 8 (22.9)

12 (16.7)

8 (20.5)

5 (13.2)

13 (16.9)

5 (13.5)

4 (11.8)

9 (12.7)

Q8. ` Yes 4

(10.5) 5 (14.3)

9 (12.4)

13 (33.3)

7 (18.4)

20 (25.9)

10 (27.0)

9 (26.5)

19 (26.8) a No 33

(86.8) 29 (82.9)

62 (84.9)

26 (66.7)

31 (81.6)

57 (74.2)

27 (73.0)

25 (73.5)

52 (73.3)

Table 5. Answers about the magnetic force near a bar magnet.

Category Answer 6th 8th 10th

type Boys Girls Total Boys Girls Total Boys Girls Total Magnetic force

near the

Q6. Do the clips stick to the middle of a bar magnet?

` Yes 22 (57.9)

14 (40.0)

36 (49.0)

8 (20.5)

19 (50.0)

27 (35.3)

9 (24.3)

11 (32.4)

20 (28.4) middle of a bar

magnet

a No 14 (36.8)

20 (57.1)

34 (47.0)

31 (79.5)

19 (50.0)

50 (64.8)

28 (75.7)

23 (67.6)

51

(71.7)

Table 6. Answers about the direction of field near a bar magnet.

Category Answer 6th 8th 10th

type Boys Girls Total Boys Girls Total Boys Girls Total Direction of

field near

Q9.

Direction of field near

` 6

(15.8) 4 (11.4)

10 (13.6)

4 (10.3)

4 (10.5)

8 (10.4)

0 (0.0)

0 (0.0)

0 (0.0) the middle of

a bar magnet

the middle of a bar magnet

a 8

(21.1) 8 (22.9)

16 (22.0)

2 (5.1)

6 (15.8)

8 (10.5)

2 (5.4)

2 (5.9)

4 (5.7)

b 1

(2.6) 5 (14.3)

6 (8.5)

8 (20.5)

9 (23.7)

17 (22.1)

1 (2.7)

2 (5.9)

3 (4.3)

c 9

(23.7) 6 (17.1)

15 (20.4)

19 (48.7)

9 (23.7)

28 (36.2)

26 (70.3)

27 (79.4)

53 (74.9)

d 7

(18.4) 6 (17.1)

13 (17.8)

3 (7.7)

6 (15.8)

9 (11.8)

3 (8.1)

2 (5.9)

5 (7)

e 6

(15.8) 4 (11.4)

10 (13.6)

3 (7.7)

3 (7.9)

6 (7.8)

5 (13.5)

1 (2.9)

6 (8.2)

Table 7. The reasons of the direction of field near a bar magnet.

Category Answer type 6th 8th 10th

Boys Girls Total Boys Girls Total Boys Girls Total Direction of

field near

Q10.

The reason

` The field stars from N, and comes into the S

12 (46.2)

12 (44.4)

24 (45.3) the middle

of a bar

the direction

a There is magnetic field near a magnet

4 (21.1)

4 (14.3)

3 (11.5)

2 (7.4)

5 (9.4) magnet

b The direction of the needle shows the direc- tion of the field

1 (5.3)

1 (3.6)

2 (7.4)

2 (3.8) c The line of force

stars from N, and comes into the S

5 (19.2)

4 (14.8)

9 (17.0) d There is pushing be-

tween same poles and pulling between oppo- site poles

6 (66.7)

5 (83.3)

11 (73.3)

12 (63.2)

6 (66.7)

18 (64.3)

4 (15.4)

3 (11.1)

7 (13.2)

No answer 3

(33.3) 1 (16.7)

4 (26.7)

2 (10.5)

3 (33.3)

5 (17.9)

2 (7.7)

4 (14.8)

6 (11.3) There is pushing between same poles and pulling between opposite poles.

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Table 8. The criteria for things sticking to magnets.

Category Answer 6th 8th 10th

type Boys Girls Total Boys Girls Total Boys Girls Total Things

sticking to

Q4, 5.

Several things such as

` Iron vs non-iron

23 (60.5)

14 (40.0)

37 (50.3)

21 (53.8)

16 (42.1)

37 (48)

15 (40.5)

11 (32.4)

26 (36.5) magnets copper wire, iron, nail,

coin, aluminum foil, piece of glass etc. are presented to classify

a Ironic metal vs non-ironic metal

8 (21.1)

11 (31.4)

19 (26.3)

11 (28.2)

11 (28.9)

22 (28.6)

12 (32.4)

14 (41.2)

26 (36.8) things

b Metal vs non metal

6 (15.8)

9 (25.7)

15 (20.8)

7 (17.9)

11 (28.9)

18 (23.4)

10 (27.0)

9 (26.5)

19 (26.8)

Table 9. Confusion of electrostatics and magnetism.

Category Answer type 6th 8th 10th

Boys Girls Total Boys Girls Total Boys Girls Total Confusion

of electro-

Q11, 12.

What happens if a neg-

` Sticks to the magnet

9 (23.7)

5 (14.3)

14 (19.0)

7 (17.9)

5 (13.2)

12 (15.6)

9 (24.3)

4 (11.8)

13 (18.1) statics and

magnetism

atively charged thing is near a bar magnet

a Pushed by the magnet

11 (28.9)

16 (45.7)

27 (37.3)

12 (30.8)

16 (42.1)

28 (36.5)

0 (0.0)

8 (23.5)

8 (11.8) b The magnet

moves

5 (13.2)

6 (17.1)

11 (15.2)

16 (41.0)

7 (18.4)

23 (29.7)

15 (40.5)

8 (23.5)

23 (32.0) c Nothing

happens

6 (15.8)

3 (8.6)

9 (12.2)

4 (10.3)

8 (21.1)

12 (15.7)

11 (29.7)

9 (26.5)

20 (28.1)

` Sticks to the magnet

13 (34.2)

16 (45.7)

29 (40)

15 (38.5)

16 (42.1)

31 (40.3)

3 (8.1)

9 (26.5)

12 (17.3) a Pushed by

the magnet 12 (31.6)

5 (14.3)

17 (23.0)

5 (12.8)

11 (28.9)

16 (20.9)

4 (10.8)

2 (5.9)

6 (8.4) b The magnet

moves

6 (15.8)

5 (14.3)

11 (15.1)

12 (30.8)

4 (10.5)

16 (20.7)

17 (45.9)

10 (29.4)

27 (37.7) c Nothing

happens

2 (5.3)

4 (11.4)

6 (8.4)

6 (15.4)

4 (10.5)

10 (13)

11 (29.7)

8 (23.5)

19 (26.6)

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Do the pattern become changed?

Fig. 1. POE about the confusion of electrostatics and magnetism.

Table 10. Confusion of magnetism and static electricity.

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Secondary Students’ Misconceptions about Magnetic Fields and Magnetic Materials

Hye-suk Jang and Wonkun Oh

^∗

Physics Education, Chungbuk National University, Cheungju 361-763 (Received 14 April 2009, in final form 6 May 2009)

The aim of this study was to study students’ misconception about magnetic fields and magnetic materials. The subject were 221 6th, 8th, and 10th graders in the Chungbuk area of Korea. The categories for the students’ concepts were the polarity of a magnet, the field near the center of a bar magnet, magnetic materials, and the interaction between a magnet and an electric charge.

The result showed that the students did not have a good enough understanding in magnetic dipole and magnetization. Many of them easily accepted the conception of magnetic monopole in a bar magnet. Also, they had various misconceptions about the magnetic field near the center of a bar magnet, and even showed that electric charge could interact with a magnet.

PACS numbers: 01.40.Fk

Keywords: Magnetic field, Magnetic material, Misconception

∗E-mail: [email protected]