মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান চলতড়িৎ, বিভবপার্থক্য এবং তড়িৎচালক বল সংক্রান্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর

চলতড়িৎ, বিভবপার্থক্য এবং তড়িৎচালক বল সংক্রান্ত গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর 

              A. জ্ঞানমূলক প্রশ্নোত্তর

1.(i) তড়িদাধান কাকে বলে? এর প্রকারভেদগুলি উল্লেখ করো।

(ii) আধানের মাত্রীয় সংকেত লেখো। CGS ও SI-তে আধানের এককগুলি কী কী? এদের মধ্যে সম্পর্কটি লেখো। ★★

ANS. (i). তড়িদাধান (Electric charge) :

কোনো আহিত বা তড়িগ্রস্ত বস্তুতে সঞ্চিত তড়িতের পরিমাণ যে প্রাকৃতিক রাশির দ্বারা পরিমাপ করা হয়, তাকে তড়িদাধান বা আধান বলা হয়।

[বিকল্প সংজ্ঞা : যে ভৌত ধর্মের জন্য কোনো বস্তু অপর কোনো তড়িগ্রস্ত বস্তু বা অনাহিত বস্তুর ওপর তড়িৎ বল প্রয়োগ করে, তাকে তড়িদাধান বা আধান বলা হয় ।]

প্রকারভেদ : আমেরিকান বিজ্ঞানী বেঞ্জামিন ফ্র্যাংকলিন সর্বপ্রথম তড়িদাধানকে দুটি শ্রেণিতে ভাগ করেন – a. ধনাত্মক আধান ও ঋণাত্মক আধান।

(ii) মাত্রীয় সংকেত : তড়িদাধানের মাত্রীয় সংকেত হল

[q] = [IT] | 

একক : CGS পদ্ধতিতে তড়িদাধানের একক স্ট্যাটকুলম্ব বা স্থির তাড়িতিক একক (esu বা electrostatic unit) এবং

SI-তে কুলম্ব (coulomb)।

সম্পর্ক : 1 কুলম্ব = 3 x 10‌⁹ esu

2. (i) দুটি তড়িদাহিত বস্তুর মধ্যে ক্রিয়াশীল আকর্ষণ ও বিকর্ষণ সম্পর্কিত কুলম্বের সূত্রটি বিবৃত করো ও ব্যাখ্যা করো। ★★★
(ii) CGS ও SI-তে  আধানের একক। ★★
(iii) কুলম্বের সূত্র কোন্ কোন্ ক্ষেত্রে প্রযোজ্য হয়?★★★ 

উত্তর:

(i) দুটি বিন্দু আধানের মধ্যে ক্রিয়াশীল আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বলের পরিমাণ নির্ণয় করার জন্য 1784 খ্রিস্টাব্দে ফরাসি বিজ্ঞানী চার্লস অগাস্টিন ডি কুলম্ব একটি সূত্র প্রকাশ করেন। সূত্রটি কুলম্বের সূত্র নামে পরিচিত।

💥 কুলম্বের সূত্র (Coulomb's law) :

 দুটি বিন্দু আধানের মধ্যে ক্রিয়াশীল তড়িৎ আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বলের মান, বস্তু দুটির কেন্দ্র সংযোজক রেখা বরাবর ক্রিয়া করে। এই আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বলের মান, আধানদ্বয়ের গুণফলের সমানুপাতিক এবং ওদের

কেন্দ্রদ্বয়ের দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক।

ব্যাখ্যা : বস্তুদ্বয়ের আধান q1 ও q2 তাদের কেন্দ্রদ্বয়ের মধ্যে দূরত্ব r এবং তাদের মধ্যে ক্রিয়াশীল বল F হলে,

(ii) CGS একক স্ট্যাটকুলম্ব, SI একক কুলম্ব।

(iii) কুলম্বের সূত্রের প্রযোজ্যতা : কুলম্বের সূত্রটি কেবলমাত্র ‘বিন্দু-আধান’-এর ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। অর্থাৎ, তড়িদাহিত বস্তুগুলির আকার তাদের অন্তর্বর্তী দূরত্বের তুলনায় নগণ্য হলেই কুলম্বের সূত্র প্রয়োগ করা যায়। ও কুলম্বের সূত্র স্থির তড়িদাধানের ক্ষেত্রে প্রযোজ্য। গতিশীল আধানের ক্ষেত্রে এই সূত্র প্রয়োগ করা যায় না।

3. (i) তড়িৎচালক বল কী? ★★ [ME 12, 09,05] 
এর ব্যাবহারিক একক কী ? ★★★ [ME 02]2+1
(ii) SI-তে তড়িৎচালক বলের এককের সংজ্ঞা লেখো। 2
(iii) তড়িৎচালক বলের উৎস কী? 2
(iv) কোনো কোশের তড়িৎচালক বল কোন্ বিষয়ের ওপর নির্ভর করে? ★

উত্তর:

 (i) তড়িৎচালক বল (Electromotive force) বা EMF : কোনো তড়িৎ উৎসের ভিতর দিয়ে নিম্নবিভব থেকে উচ্চবিভবে একক পরিমাণ ধনাত্মক আধান স্থানান্তরিত করতে যে পরিমাণ কার্য সম্পাদন করতে হয়, সেই পরিমাণ কার্যকে ওই তড়িৎ উৎসের তড়িৎচালক বল বা EMF বলে।

অর্থাৎ, তড়িৎচালক বল =

সম্পাদিত কার্যের পরিমাণ/স্থানান্তরিত তড়িদাধান

🟣তড়িৎচালক বলের ব্যাবহারিক একক ভোল্ট।

(ii) SI-তে তড়িৎচালক বলের একক জুল / কুলম্ব বা ভোল্ট।

➡️1C ধনাত্মক আধানকে কোনো তড়িৎ উৎসের ভিতর দিয়ে নিম্নবিভব থেকে উচ্চবিভবে স্থানান্তরিত করতে যদি 1J কার্য করতে হয়, তবে

ওই তড়িৎ উৎসটির তড়িৎচালক বলের মান হয় 1J/C বা 1V।

(বিশেষ দ্রষ্টব্য : তড়িৎচালক বল ও বিভবপ্রভেদের সাদৃশ্য : [ME 20]

তড়িৎচালক বলের একক ও মাত্রীয় সংকেত বিভবপ্রভেদের সঙ্গে অভিন্ন।)

(iii) তড়িৎচালক বলের উৎস : 

কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে নিরবচ্ছিন্ন তড়িৎপ্রবাহ পাঠাতে হলে পরিবাহীর দুই প্রান্তে স্থায়ী বিভবপ্রভেদ বজায় রাখতে হয়। যে নির্দিষ্ট ব্যবস্থা বা উপকরণের সাহায্যে এটি করা সম্ভব হয়, তাকে তড়িৎচালক বলের উৎস বা সংক্ষেপে তড়িৎ উৎস বলে। ডায়ানামো, তাপযুগ্ম, তড়িৎকোশ,আলোক তড়িৎকোশ প্রভৃতি হল তড়িৎচালক বলের উৎস।

(iv) তড়িৎচালক বলের মানের নির্ভরতা : কোনো তড়িৎকোশের তড়িৎচালক বল – শুধুমাত্র কোশে ব্যবহৃত সক্রিয় তরল ও তড়িদ্দ্বারগুলির প্রকৃতির ওপর নির্ভর করে। কোনো ব্যবহৃত তরলের পরিমাণ বা তড়িদ্দ্বারগুলির আকারের ওপর তড়িৎচালক বল একেবারেই নির্ভরশীল নয়।

         B. বোধমূলক প্রশ্নোত্তর

1. বেশিরভাগ ধাতুই তড়িতের সুপরিবাহী হয় কেন?

উত্তর: 

সাধারণত ধাতুগুলিতে মুক্ত ইলেকট্রনের সংখ্যা খুব বেশি হয়। এই মুক্ত ইলেকট্রনগুলি বাহক হিসেবে কাজ করে। তাই, বেশিরভাগ ধাতুই তড়িতের সুপরিবাহী হয়।

2. কোনো আহিত বস্তুর আধানের ন্যূনতম পরিমাণ কত হতে পারে?
 ‘একটি বস্তুর আধান 5.8 x 10‐¹⁹C' - এটি হতে পারে কি? ★★

উত্তর: একটি আহিত বস্তুর আধানের ন্যূনতম পরিমাণ হল q (min) = ± e = ± 1.6 x 10-¹⁹ কুলম্ব।

প্রকৃতিতে প্রাপ্ত সমস্ত আধানের পরিমাণই হল e-এর অখণ্ড গুণিতক। সেই কারণে, একটি বস্তুর আধান 5.8 x 10-19C হতে পারে না।

3. তড়িৎবিভব স্কেলার না ভেক্টর রাশি – ব্যাখ্যা করো। 

উত্তর: সংজ্ঞানুসারে, তড়িৎবিভব (V), কৃতকার্য (W) ও আধান(q)-এর অনুপাতের সমান। অর্থাৎ, V =W / Q । যেহেতু W ও Q উভয়েই স্কেলার রাশি, তাই তড়িৎবিভব প্রকৃতিগতভাবে একটি স্কেলার রাশি।

4. দুটি বিন্দুর মধ্যে বিভবপ্রভেদ 100 Volt বলতে কী বোঝায়?

উত্তর: দুটি বিন্দুর মধ্যে বিভবপ্রভেদ 100 volt বলতে বোঝায় যে, 1 C ধনাত্মক আধানকে কোনো তড়িৎক্ষেত্রের বা কোনো পরিবাহীর

এক বিন্দু থেকে অপর বিন্দুতে নিয়ে যেতে 100 J কার্য করতে হয়।

5. তড়িৎপ্রবাহ ও তড়িৎ প্রবাহমাত্রা কি এক? ★

উত্তর: তড়িৎপ্রবাহ কোনো পরিমেয় বৈশিষ্ট্য নয়, একটি ঘটনামাত্র। তাই, একে ভৌতরাশি বলা যায় না। যে ভৌতরাশির সাহায্যে তড়িৎপ্রবাহকে পরিমাণগতভাবে বর্ণনা করা যায়, সেটিই

প্রবাহমাত্রা। তাই স্থূল অর্থে, তড়িৎপ্রবাহ ও প্রবাহমাত্রা শব্দ দুটির অর্থ এক হলেও বাস্তবে তারা এক নয়।

6. পৃথিবীর বিভবের মান শূন্য ধরা হয় কেন? ** 

উত্তর: পৃথিবী একটি সুবিশাল পরিবাহী। তাই, এর আধান গ্রহণ ও ধারণক্ষমতা প্রায় অসীম। ফলে, আধান গ্রহণ বা বর্জনের ফলে পৃথিবীর নিজস্ব বিভবের কোনো উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন ঘটে না। বিষয়টিকে সমুদ্রের জলতলের সঙ্গে তুলনা করা যায়। এক বালতি জল তুলে নিলে বা ঢাললে সমুদ্রের জলতলের উচ্চতা যেমন

অপরিবর্তিত থাকে, তেমনই আধান দেওয়া বা নেওয়ার কারণে পৃথিবীর বিভবও প্রায় অপরিবর্তিত থাকে। তাই, পৃথিবীর বিভবকে

প্রমাণ বা শূন্য বিভব ধরে অপর কোনো আহিত বস্তুর তড়িৎবিভব নির্ণয় করা হয়।

7. ‘'একটি কোশের তড়িৎচালক বল 6 Volt' - এর অর্থ কী ? **

[ME 14]

উত্তর: কোশটির তড়িৎচালক বল 6 Volt বলতে বোঝায় যে, কোশটির পজিটিভ তড়িদ্বার থেকে নেগেটিভ তড়িদ্বারে এক কুলম্ব তড়িৎ আধানকে নিয়ে যেতে 6 J কাজ করতে হয়।

8. তড়িৎচালক বল (Electromotive force) ও বিভবপ্রভেদ (Voltage difference)-এর পার্থক্যগুলি লেখো। [ME 20, 13, 11,6]

9. তড়িৎবিভব (Electric Potential) ও বিভবপ্রভেদ (Potential difference)-এর মধ্যে পার্থক্য লেখো। ★★★

            

          C. গাণিতিক প্রশ্নাবলি

          <1> সূত্র: V= w / q 

    💥Type 1💥

1. 15 C তড়িৎ আধানকে দুটি বিন্দুর একটি থেকে অপরটিতে নিয়ে যেতে 30 J কার্য করতে হলে, বিন্দু দুটির বিভবপার্থক্য কত?

 উত্তর: 

এখানে, W = 30 J, q = 15 C, V = ?

আমরা জানি, V = w / q = 30/15 = 2V

.:. বিন্দু দুটির বিভবপার্থক্য 2 volt

       💥Type 2💥

1. A এবং B বিন্দুর বিভবপার্থক্য 10 Volt। কিছু পরিমাণ আধানকে A থেকে B বিন্দুতে নিয়ে যেতে 50 J কার্য করতে হলে, আধানের পরিমাণ কত?

 উত্তর: 

এখানে, V = 10 volt, W = 50 J, q = ?

আমরা জানি, V = W / q

                বা, q = W / V = 50/10

                বা, q = 5 

:. নির্ণেয় আধানের পরিমাণ 5 C।

          💥 Type 3💥

1. একটি তড়িৎক্ষেত্রের দুটি বিন্দুর বিভব যথাক্রমে 1.5 এবং 2 esu। বিন্দু দুটির একটি থেকে অন্যটিতে 3 x 10-8 C ধনাত্মক আধান বহন করে নিয়ে যেতে কী পরিমাণ কার্য

করতে হবে?

উত্তর. বিন্দু দুটির মধ্যে বিভবপ্রভেদ, 

V = (2 – 1.5) esu

= 0.5 esu = (0.5 × 300) volt = 150 volt

:. নির্ণেয় কৃতকার্য, W = qV = (3 × 10⁸ × 150)J

= 4.5 × 10 - 6 J .

              <2> সূত্র : I = q / t

       💥Type 1💥

1. কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে 5 মিনিটে 5000 C আধান প্রবাহিত হলে, তড়িৎপ্রবাহমাত্রা কত হবে?

Dum Dum Motijheel girls' High School (HS) 16

উত্তর: 

এখানে, q = 5000C, 

             t = 5 min = (5x60) s = 300s,

 আমরা জানি, I = q / t = 5000/300

                                    = 16.67

:. নির্ণেয় তড়িৎপ্রবাহমাত্রা = 16.67AL

[ অনুরূপ প্রশ্ন : কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে 2 মিনিটে 1200C আধান প্রবাহিত হলে, তড়িৎপ্রবাহমাত্রা কত হবে? উত্তর : 10A ]

 

   💥Type 2💥

1. 6A প্রবাহমাত্রা 10 মিনিট ধরে প্রবাহিত হলে, মোট আধানের পরিমাণ কত হবে?

উত্তর: 

 এখানে, q = আধানের পরিমাণ,

I = তড়িৎপ্রবাহমাত্রা = 6A,

t = 10 min = (10x60) s = 600s

এক্ষেত্রে, প্রয়োজনীয় সম্পর্কটি হল,

q = I x t = 6 × 600 A.s

             = 3600 As = 3600 C

.:. নির্ণেয় তড়িদাধান = 3600 C

        💥Type 3💥

1. কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে কত সময়ে 1200C আধান প্রবাহিত হলে প্রবাহমাত্রা 4A হবে?

উত্তর:

এখানে, আধানের পরিমাণ = q = 1200 C,

তড়িৎপ্রবাহমাত্রা = I = 4 A, t = ?

আমরা জানি, I = q / t

                বা, t = q / I

               বা, t = 1200 / 4

              বা, t = 300

.:. নির্ণেয় সময় = 300s = (300÷60) = 5 min.

        💥Master Type💥

1. কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে 3.2 A প্রবাহমাত্রা চলছে। 10s সময়ে কত আধান প্রবাহিত হয়? পরিবাহীতে আধানের বাহক যদি ইলেকট্রন হয়, তবে ওই সময়ে পরিবাহীর কোনো প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে কতগুলি ইলেকট্রন পরিবাহিত হয়?

Prafullanagar Vidyamandir (HS) '16

=

1200

বা, t = 300s

4

300 s = (300 : 60) min = 5 min1

উত্তর: 

 এক্ষেত্রে তড়িৎপ্রবাহমাত্রা, I = 3.2 A;

t = 10 s-এ প্রবাহিত আধান Q হলে,

         I = Q/ t

    বা, Q = It = 3.2 × 10 = 32

মোট প্রবাহিত আধান 32 C

একটি ইলেকট্রনের আধান, e = 1.6 x 10-¹⁹ C

পরিবাহীর কোনো প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত

ইলেকট্রন সংখ্যা, n = Q/e [.. Q = ne ]

                             = 32/1.6 x 10-¹⁹

                             = 2 x 10²⁰

[অনুরূপ প্রশ্ন : একটি পরিবাহীর মধ্য দিয়ে তড়িৎপ্রবাহমাত্রা 0.2 A। ওই পরিবাহীর প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে 30 সেকেন্ডে

কতগুলি ইলেকট্রন প্রবাহিত হবে? একটি ইলেকট্রনের আধান

1.6 x 10-¹⁹C .

Birbhum Zilla School '16

উত্তর : 37.5 ×10¹⁸ টি।]

            D. নৈর্ব্যক্তিক প্রশ্নোত্তর

               সঠিক উত্তরটি নির্বাচন করো:

Update shortly