Capacitors: capacitance and induced charge
ধারক: ধারকত্ব ও আবিষ্ট আধান
ধারক হলো এমন একটি ব্যবস্থা যা তড়িৎ আধান সঞ্চয় করে রাখে, আর ধারকত্ব বলতে বোঝায় একক বিভব পার্থক্যে কতটা আধান সঞ্চিত হয়। সমান্তরাল পাত ধারকের ধারকত্ব পাতের ক্ষেত্রফলের সমানুপাতিক, পাত দুটির মধ্যবর্তী দূরত্বের ব্যস্তানুপাতিক, এবং মাঝের ডাইইলেকট্রিক মাধ্যমের উপর নির্ভরশীল। তাই পাত কাছাকাছি আনলে বা মাঝে ডাইইলেকট্রিক ঢোকালে ধারকত্ব বাড়ে। একটি বহুল-জিজ্ঞাসিত পরিস্থিতি হলো ব্যাটারি বিচ্ছিন্ন করে পাত সরানো — তখন আধান আটকে থাকে অপরিবর্তিত, কিন্তু ধারকত্ব কমে যায়, তাই বিভব পার্থক্য বেড়ে যায়। ব্যাটারি যুক্ত থাকলে ঘটনাটি উল্টো: বিভব স্থির থাকে, আধান বদলায়।
ধারকত্ব = একক বিভব পার্থক্যে সঞ্চিত আধান; একক ফ্যারাড
সমান্তরাল পাত ধারকের ধারকত্ব ক্ষেত্রফলের সমানুপাতিক
ধারকত্ব পাতের মধ্যবর্তী দূরত্বের ব্যস্তানুপাতিক
ডাইইলেকট্রিক ঢোকালে ধারকত্ব বাড়ে
ব্যাটারি বিচ্ছিন্ন করে পাত সরালে: আধান স্থির, ধারকত্ব কমে, বিভব বাড়ে
ব্যাটারি যুক্ত রেখে পাত সরালে: বিভব স্থির, ধারকত্ব কমে, আধান কমে
আবিষ্ট আধান আবেশক আধানের উপর নির্ভর করে, পরিবাহীর উপাদানের উপর নয়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
পাত সরানোর প্রশ্নে আগে দেখো ব্যাটারি যুক্ত আছে কি না — উত্তর সম্পূর্ণ উল্টে যায়।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·ব্যাটারি বিচ্ছিন্ন অবস্থাতেও বিভব স্থির ধরা
- ·ধারকত্বকে পাতের দূরত্বের সমানুপাতিক ধরা
- ·আবিষ্ট আধান পরিবাহীর উপাদানের উপর নির্ভর করে ধরা
Identifying conductors, semiconductors and insulators
পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী ও অন্তরক শনাক্তকরণ
কোনটি পরিবাহী, কোনটি অর্ধপরিবাহী আর কোনটি অন্তরক — এই সরাসরি শনাক্তকরণের প্রশ্ন নিয়মিত আসে এবং উত্তর দেওয়া সহজ যদি প্রতিটি শ্রেণির চেনা উদাহরণগুলো মুখস্থ থাকে। পরিবাহীর মধ্যে ধাতুগুলো পড়ে — রূপা, তামা, অ্যালুমিনিয়াম, লোহা। অর্ধপরিবাহীর প্রধান দুটি উদাহরণ সিলিকন ও জার্মেনিয়াম; এগুলো চতুর্থ শ্রেণির মৌল, অর্থাৎ যোজনী চার। অন্তরকের মধ্যে কাচ, রাবার, প্লাস্টিক, শুকনো কাঠ। একটি গুরুত্বপূর্ণ পার্থক্য তাপমাত্রার আচরণে: ধাতুর তাপমাত্রা বাড়লে রোধ বাড়ে, কিন্তু অর্ধপরিবাহীর তাপমাত্রা বাড়লে রোধ কমে — এই উল্টো আচরণই অর্ধপরিবাহী চেনার সবচেয়ে নির্ভরযোগ্য সূত্র।
পরিবাহী: রূপা, তামা, অ্যালুমিনিয়াম, লোহা — সাধারণভাবে ধাতু
অর্ধপরিবাহী: সিলিকন ও জার্মেনিয়াম, দুটিই যোজনী চারবিশিষ্ট মৌল
অন্তরক: কাচ, রাবার, প্লাস্টিক, শুকনো কাঠ
ধাতুতে তাপমাত্রা বাড়লে রোধ বাড়ে
অর্ধপরিবাহীতে তাপমাত্রা বাড়লে রোধ কমে
বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীকে ইনট্রিনসিক, ভেজাল মেশানো অর্ধপরিবাহীকে এক্সট্রিনসিক বলে
ভেজাল মেশানোর প্রক্রিয়াকে ডোপিং বলে, যা পরিবাহিতা বাড়ায়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
তাপমাত্রা বাড়লে রোধ কমে — এটাই অর্ধপরিবাহীর নিশ্চিত চিহ্ন, ধাতুতে ঠিক উল্টো।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·অর্ধপরিবাহীতেও তাপমাত্রা বাড়লে রোধ বাড়ে ধরা
- ·কার্বন বা গ্রাফাইটকে অর্ধপরিবাহী তালিকায় প্রথমে বেছে নেওয়া — প্রশ্নে সাধারণত সিলিকন ও জার্মেনিয়ামই অভীষ্ট
- ·অন্তরককে অর্ধপরিবাহী ধরা
Coulomb's law, electric field and permittivity
কুলম্বের সূত্র, তড়িৎ ক্ষেত্র ও প্রবেশ্যতা
দুটি বিন্দু আধানের মধ্যবর্তী বল আধান দুটির গুণফলের সমানুপাতিক এবং তাদের দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক — এটিই কুলম্বের সূত্র, আর এর গঠন মহাকর্ষ সূত্রের সঙ্গে হুবহু মেলে। পার্থক্য দুটি: কুলম্ব বল আকর্ষণ ও বিকর্ষণ দুটোই হতে পারে, আর এটি মহাকর্ষ বলের তুলনায় অসম্ভব রকম শক্তিশালী। বলটি মাধ্যমের উপরেও নির্ভর করে, আর সেই নির্ভরতা প্রকাশ পায় প্রবেশ্যতার মাধ্যমে; শূন্য মাধ্যমের প্রবেশ্যতা একটি মৌলিক ধ্রুবক। কোনো মাধ্যমে বল শূন্য মাধ্যমের তুলনায় কমে যায়, আর কত গুণ কমে তা ঠিক করে ওই মাধ্যমের আপেক্ষিক প্রবেশ্যতা বা ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক।
কুলম্ব বল আধানের গুণফলের সমানুপাতিক, দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক
কুলম্ব বল আকর্ষণ ও বিকর্ষণ দুই-ই হতে পারে; মহাকর্ষ বল কেবল আকর্ষণ
কুলম্ব বল মহাকর্ষ বলের তুলনায় বহু গুণ শক্তিশালী
মাধ্যমে বল শূন্য মাধ্যমের তুলনায় কমে যায়
ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক একটি অনুপাত, তাই এর কোনো একক নেই
তড়িৎ ক্ষেত্র প্রাবল্য একক ধনাত্মক আধানের উপর ক্রিয়াশীল বল
গাউসের সূত্র দিয়ে সুষম প্রতিসম আধান বণ্টনে ক্ষেত্র সহজে নির্ণয় করা যায়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবক একটি অনুপাত — 'একক কী' জিজ্ঞাসা করলে উত্তর 'কোনো একক নেই'।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·কুলম্ব বলকে দূরত্বের ব্যস্তানুপাতিক ধরা — বর্গের ব্যস্তানুপাতিক
- ·ডাইইলেকট্রিক ধ্রুবকের একক আছে ধরা
- ·মাধ্যম বদলালে কুলম্ব বল অপরিবর্তিত থাকে ধরা
Current, charge, potential difference and the electron
তড়িৎপ্রবাহ, আধান, বিভব পার্থক্য ও ইলেকট্রন
তড়িৎপ্রবাহ হলো একক সময়ে কোনো প্রস্থচ্ছেদ দিয়ে প্রবাহিত আধানের পরিমাণ, আর এর একক অ্যাম্পিয়ার। বিভব পার্থক্য হলো একক ধনাত্মক আধানকে এক বিন্দু থেকে অন্য বিন্দুতে নিতে কৃত কাজ, একক ভোল্ট। প্রচলিত প্রবাহের দিক ধনাত্মক আধানের গতির দিকে ধরা হয়, যা ইলেকট্রনের প্রকৃত গতির ঠিক উল্টো — এটি একটি পুরনো রীতি, ভুল নয়, তবে প্রশ্নে ফাঁদ হিসেবে আসে। শক্তির একক হিসেবে ইলেকট্রন-ভোল্ট ব্যবহৃত হয়: একটি ইলেকট্রনকে এক ভোল্ট বিভব পার্থক্যের মধ্য দিয়ে ত্বরিত করলে যে শক্তি অর্জিত হয়। এটি একটি ব্যবহারিক একক, এসআই একক নয়।
তড়িৎপ্রবাহের একক অ্যাম্পিয়ার; এটি এসআই মৌলিক একক
বিভব পার্থক্যের একক ভোল্ট; আধানের একক কুলম্ব
প্রচলিত প্রবাহের দিক ইলেকট্রনের গতির বিপরীত
ইলেকট্রন-ভোল্ট শক্তির একক, ব্যবহারিক একক — এসআই একক নয়
ইলেকট্রনের আধান ঋণাত্মক এবং এটি মৌলিক আধানের একক
ইলেকট্রনের ভর প্রোটনের ভরের প্রায় ১৮৩৬ ভাগের এক
পরিবাহীর ভিতরে স্থিতাবস্থায় নিট আধান শূন্য; অতিরিক্ত আধান পৃষ্ঠে অবস্থান করে
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
ইলেকট্রন-ভোল্ট শক্তির একক, বিভবের নয় — নামে 'ভোল্ট' থাকলেও।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·ইলেকট্রন-ভোল্টকে বিভবের একক ধরা
- ·প্রচলিত প্রবাহের দিক ইলেকট্রনের গতির দিকে ধরা
- ·অতিরিক্ত আধান পরিবাহীর ভিতরে সমভাবে ছড়িয়ে থাকে ধরা — আধান পৃষ্ঠে থাকে
Electromagnetic waves and their everyday uses
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ ও তার ব্যবহার
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ পরস্পর লম্ব একটি তড়িৎ ক্ষেত্র ও একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের দোলন নিয়ে গঠিত, আর দুটিই তরঙ্গের চলার দিকের লম্বে দোলে — অর্থাৎ এগুলো অনুপ্রস্থ তরঙ্গ। এই তরঙ্গ চলতে কোনো মাধ্যম লাগে না, তাই শূন্য মাধ্যমেও চলে, এবং শূন্যে সবগুলোর দ্রুতি একই। তরঙ্গদৈর্ঘ্য অনুসারে সাজালে পাওয়া যায় বেতার তরঙ্গ, মাইক্রোওয়েভ, অবলোহিত, দৃশ্যমান আলো, অতিবেগুনি, এক্স-রশ্মি ও গামা রশ্মি। ব্যবহারের প্রশ্নে সবচেয়ে বেশি আসে মাইক্রোওয়েভ — যা মূলত রাডার, উপগ্রহ যোগাযোগ, মোবাইল যোগাযোগ ও মাইক্রোওয়েভ ওভেনে ব্যবহৃত হয়। অবলোহিত রশ্মি তাপীয় প্রভাব, রিমোট কন্ট্রোল ও রাত্রিকালীন দর্শনে কাজে লাগে।
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ অনুপ্রস্থ; তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্র পরস্পর লম্ব
চলতে কোনো মাধ্যম লাগে না; শূন্য মাধ্যমেও চলে
শূন্যে সব তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের দ্রুতি সমান
তরঙ্গদৈর্ঘ্যের ক্রম: বেতার > মাইক্রোওয়েভ > অবলোহিত > দৃশ্যমান > অতিবেগুনি > এক্স-রশ্মি > গামা
মাইক্রোওয়েভ: রাডার, উপগ্রহ ও মোবাইল যোগাযোগ, মাইক্রোওয়েভ ওভেন
অবলোহিত: রিমোট কন্ট্রোল, তাপীয় চিত্রগ্রহণ, রাত্রিকালীন দর্শন
ক্লাসিক্যাল তড়িৎচুম্বকীয় তত্ত্বের প্রবক্তা ম্যাক্সওয়েল
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
শূন্যে সবগুলোর দ্রুতি সমান — 'কোনটির দ্রুতি বেশি' প্রশ্নে শূন্য মাধ্যম বলা থাকলে উত্তর 'সবগুলোর সমান'।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ চলতে মাধ্যম লাগে ধরা
- ·শূন্যেও গামা রশ্মির দ্রুতি বেশি ধরা — সব একই
- ·মাইক্রোওয়েভ ও অবলোহিতের ব্যবহার অদলবদল করা
Cells: emf, terminal voltage and internal resistance
তড়িৎ কোষ: তড়িচ্চালক শক্তি, প্রান্তীয় বিভব ও অভ্যন্তরীণ রোধ
তড়িচ্চালক শক্তি হলো কোষ থেকে একক আধান বর্তনী ঘুরে আসতে যে শক্তি পায় — নামে 'বল' থাকলেও এটি আসলে শক্তি, বল নয়, এবং এর একক ভোল্ট। খোলা বর্তনীতে অর্থাৎ প্রবাহ না থাকলে কোষের প্রান্তীয় বিভব তার তড়িচ্চালক শক্তির সমান। প্রবাহ চললে কোষের নিজের অভ্যন্তরীণ রোধে কিছু বিভব খরচ হয়ে যায়, তাই প্রান্তীয় বিভব তড়িচ্চালক শক্তির চেয়ে কম হয়। অভ্যন্তরীণ রোধ কোষের পাতের ক্ষেত্রফলের ব্যস্তানুপাতিক — পাত বড় হলে অভ্যন্তরীণ রোধ কমে। কোষ শ্রেণিতে যুক্ত করলে মোট তড়িচ্চালক শক্তি যোগ হয়, আর সমান্তরালে যুক্ত করলে ভোল্টেজ একটি কোষের সমানই থাকে কিন্তু অভ্যন্তরীণ রোধ কমে যায়।
তড়িচ্চালক শক্তি প্রকৃতপক্ষে শক্তি, বল নয়; একক ভোল্ট
খোলা বর্তনীতে প্রান্তীয় বিভব = তড়িচ্চালক শক্তি
প্রবাহ চললে প্রান্তীয় বিভব < তড়িচ্চালক শক্তি
অভ্যন্তরীণ রোধ কোষের পাতের ক্ষেত্রফলের ব্যস্তানুপাতিক
শ্রেণি সমবায়ে কোষের তড়িচ্চালক শক্তি যোগ হয়
সমান্তরাল সমবায়ে কার্যকর ভোল্টেজ একটি কোষের সমান, অভ্যন্তরীণ রোধ কমে
লেকল্যান্স কোষ একটি প্রাথমিক কোষ — পুনরায় চার্জ করা যায় না
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
সমান্তরালে কোষ যোগ করলে ভোল্টেজ বাড়ে না — বাড়ে কেবল কারেন্ট দেওয়ার ক্ষমতা।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·সমান্তরাল সমবায়ে কোষের ভোল্টেজ যোগ করে ফেলা
- ·তড়িচ্চালক শক্তিকে বল ধরা — এটি শক্তি, একক ভোল্ট
- ·প্রবাহ চলাকালেও প্রান্তীয় বিভবকে তড়িচ্চালক শক্তির সমান ধরা
Electromagnetic induction and alternating current
তড়িৎচৌম্বকীয় আবেশ ও পরিবর্তী প্রবাহ
কোনো বদ্ধ কুণ্ডলীর সঙ্গে জড়িত চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তিত হলে সেই কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয় — এটিই ফ্যারাডের আবেশ সূত্রের মূল কথা, আর আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তির মান ফ্লাক্স পরিবর্তনের হারের উপর নির্ভর করে। খেয়াল রাখতে হবে ফ্লাক্সের মান নয়, তার পরিবর্তনের হারই গুরুত্বপূর্ণ; ফ্লাক্স বড় হলেও স্থির থাকলে কোনো তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হবে না। লেঞ্জের সূত্র আবিষ্ট প্রবাহের দিক ঠিক করে দেয়: আবিষ্ট প্রবাহ সবসময় এমন দিকে বইবে যাতে তা তার সৃষ্টির কারণকেই বাধা দেয়। এই বাধা দেওয়ার ধর্মটি আসলে শক্তির নিত্যতার সূত্রেরই ফল। পরিবর্তী প্রবাহে মান ও দিক দুটোই সময়ের সঙ্গে বদলায়, তাই তার কার্যকর মান প্রকাশে বর্গমূলীয় গড় মান ব্যবহার করা হয়।
আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তি চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তনের হারের সমানুপাতিক
ফ্লাক্স স্থির থাকলে কোনো তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয় না
লেঞ্জের সূত্র: আবিষ্ট প্রবাহ তার সৃষ্টির কারণকে বাধা দেয়
লেঞ্জের সূত্র শক্তির নিত্যতার সূত্র মেনে চলে
স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্কের একক হেনরি
পরিবর্তী প্রবাহে মান ও দিক দুটোই সময়ের সঙ্গে বদলায়
পরিবর্তী প্রবাহের কার্যকর মান প্রকাশে বর্গমূলীয় গড় মান ব্যবহৃত হয়
ট্রান্সফরমার কেবল পরিবর্তী প্রবাহে কাজ করে, সরাসরি প্রবাহে নয়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
ট্রান্সফরমার সরাসরি প্রবাহে চলে না — ফ্লাক্স পরিবর্তিত না হলে আবেশই হয় না।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·ফ্লাক্সের মান বড় হলেই তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয় ধরা — পরিবর্তনের হার লাগে
- ·ট্রান্সফরমার সরাসরি প্রবাহেও কাজ করে ধরা
- ·স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্কের একক ওয়েবার ধরা — একক হেনরি
Joule heating and electrical power
জুলের তাপীয় ক্রিয়া ও বৈদ্যুতিক ক্ষমতা
কোনো রোধের মধ্য দিয়ে তড়িৎপ্রবাহ গেলে তাপ উৎপন্ন হয়, আর জুলের সূত্র অনুযায়ী উৎপন্ন তাপ প্রবাহের বর্গের সমানুপাতিক, রোধের সমানুপাতিক এবং সময়ের সমানুপাতিক। প্রবাহের সঙ্গে সম্পর্কটি বর্গের — এটাই মূল কথা, কারণ প্রবাহ দ্বিগুণ হলে তাপ চারগুণ হয়। বৈদ্যুতিক ক্ষমতা প্রকাশ করা যায় তিনভাবে: বিভব ও প্রবাহের গুণফল হিসেবে, প্রবাহের বর্গ ও রোধের গুণফল হিসেবে, অথবা বিভবের বর্গ ভাগ রোধ হিসেবে। কোন রূপটি ব্যবহার করতে হবে তা নির্ভর করে কোন দুটি রাশি প্রশ্নে দেওয়া আছে তার উপর। যন্ত্রের গায়ে লেখা ওয়াট ও ভোল্ট থেকে তার রোধ বের করা যায়, আর নির্ধারিত ভোল্টেজের চেয়ে কম ভোল্টেজে চালালে উৎপন্ন তাপ বর্গ অনুপাতে কমে যায়।
জুলের সূত্র: উৎপন্ন তাপ প্রবাহের বর্গের সমানুপাতিক
উৎপন্ন তাপ রোধ ও সময়েরও সমানুপাতিক
প্রবাহ দ্বিগুণ হলে উৎপন্ন তাপ চারগুণ হয়
ক্ষমতার তিনটি রূপ: বিভব×প্রবাহ, প্রবাহের বর্গ×রোধ, বিভবের বর্গ÷রোধ
যন্ত্রের রোধ নির্ণয়ে বিভবের বর্গ ভাগ ক্ষমতা সূত্রটি সবচেয়ে কাজে লাগে
ভোল্টেজ অর্ধেক করলে স্থির রোধে উৎপন্ন তাপ এক-চতুর্থাংশ হয়
বিদ্যুৎ বিলের একক কিলোওয়াট-ঘণ্টা, যা শক্তির একক — ক্ষমতার নয়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
কিলোওয়াট-ঘণ্টা শক্তির একক, ক্ষমতার নয় — এই ফাঁদটি নিয়মিত আসে।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·তাপকে প্রবাহের সমানুপাতিক ধরা — সম্পর্কটি বর্গের
- ·কিলোওয়াট-ঘণ্টাকে ক্ষমতার একক ধরা
- ·ভোল্টেজ অর্ধেক হলে তাপও অর্ধেক ধরা — তাপ এক-চতুর্থাংশ হয়
Magnetic field, flux and field lines
চৌম্বক ক্ষেত্র, ফ্লাক্স ও বলরেখা
চৌম্বক বলরেখা দিয়ে চৌম্বক ক্ষেত্রের চিত্র আঁকা হয়, আর এই ধারণাটি প্রবর্তন করেন মাইকেল ফ্যারাডে। বলরেখার কয়েকটি ধর্ম প্রশ্নে ঘুরেফিরে আসে: এগুলো চুম্বকের উত্তর মেরু থেকে বেরিয়ে দক্ষিণ মেরুতে প্রবেশ করে, চুম্বকের ভিতরে দক্ষিণ থেকে উত্তরে যায়, কখনো একে অপরকে ছেদ করে না, এবং প্রতিটি রেখা একটি বদ্ধ লুপ তৈরি করে। ছেদ না করার কারণটি সরল — ছেদ বিন্দুতে ক্ষেত্রের দুটি দিক থাকত, যা অসম্ভব। চৌম্বক ফ্লাক্স হলো কোনো তলের মধ্য দিয়ে যাওয়া মোট বলরেখার পরিমাপ, এবং এর এসআই একক ওয়েবার।
চৌম্বক বলরেখার ধারণা প্রবর্তন করেন মাইকেল ফ্যারাডে
বলরেখা বাইরে উত্তর থেকে দক্ষিণ, চুম্বকের ভিতরে দক্ষিণ থেকে উত্তর
বলরেখা কখনো পরস্পরকে ছেদ করে না
প্রতিটি চৌম্বক বলরেখা একটি বদ্ধ লুপ — একক চৌম্বক মেরু নেই
চৌম্বক ফ্লাক্সের এসআই একক ওয়েবার
চৌম্বক ক্ষেত্র প্রাবল্যের এসআই একক টেসলা
বলরেখা যত ঘন, ক্ষেত্র তত শক্তিশালী
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
চৌম্বক ফ্লাক্সের একক ওয়েবার, ক্ষেত্র প্রাবল্যের একক টেসলা — দুটি আলাদা রাশি, আলাদা একক।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·ফ্লাক্স ও ক্ষেত্র প্রাবল্যের একক অদলবদল করা
- ·বলরেখা চুম্বকের ভিতরে থাকে না ধরা — লুপ বদ্ধ, ভিতর দিয়েও যায়
- ·একক চৌম্বক মেরু সম্ভব ধরা
Classification of magnetic materials
চৌম্বক পদার্থের শ্রেণিবিভাগ
চৌম্বক ক্ষেত্রে রাখলে পদার্থ কেমন আচরণ করে, তার ভিত্তিতে তিনটি প্রধান শ্রেণি আছে। ডায়াচৌম্বক পদার্থ চৌম্বক ক্ষেত্র সামান্য বিকর্ষণ করে — যেমন বিসমাথ, তামা, পানি। প্যারাচৌম্বক পদার্থ দুর্বলভাবে আকৃষ্ট হয় — যেমন অ্যালুমিনিয়াম, প্ল্যাটিনাম। ফেরোচৌম্বক পদার্থ প্রবলভাবে আকৃষ্ট হয় এবং ক্ষেত্র সরিয়ে নিলেও চুম্বকত্ব ধরে রাখতে পারে — লোহা, নিকেল, কোবাল্ট। ফেরোচৌম্বক পদার্থের একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রা আছে, কুরী বিন্দু, যার উপরে গেলে তা ফেরোচৌম্বক ধর্ম হারিয়ে প্যারাচৌম্বকে পরিণত হয়। প্রশ্নে প্রায়ই বলা হয় ফেরোচৌম্বক পদার্থের কুরী বিন্দু নেই — সেটি ভুল বিবৃতি।
ডায়াচৌম্বক: দুর্বলভাবে বিকর্ষিত — বিসমাথ, তামা, পানি
প্যারাচৌম্বক: দুর্বলভাবে আকৃষ্ট — অ্যালুমিনিয়াম, প্ল্যাটিনাম
ফেরোচৌম্বক: প্রবলভাবে আকৃষ্ট — লোহা, নিকেল, কোবাল্ট
ফেরোচৌম্বক পদার্থের কুরী বিন্দু আছে; তার উপরে তা প্যারাচৌম্বক হয়ে যায়
চৌম্বক ডোমেইন কেবল ফেরোচৌম্বক পদার্থে থাকে
নরম লোহা অস্থায়ী চুম্বক তৈরিতে উপযোগী, কারণ তা সহজে চুম্বকিত ও বিচুম্বকিত হয়
ইস্পাত স্থায়ী চুম্বকের উপযোগী, কারণ তা চুম্বকত্ব ধরে রাখে
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
নরম লোহা অস্থায়ী চুম্বকের জন্য, ইস্পাত স্থায়ী চুম্বকের জন্য — এই জোড়াটি প্রায় প্রতি বছর আসে।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·ফেরোচৌম্বক পদার্থের কুরী বিন্দু নেই বলা — কুরী বিন্দু আছে
- ·নরম লোহা ও ইস্পাতের ব্যবহার অদলবদল করা
- ·ডায়াচৌম্বক পদার্থকে আকৃষ্ট হয় ধরা — এগুলো বিকর্ষিত হয়
Ammeter, voltmeter, shunt and bridge circuits
অ্যামিটার, ভোল্টমিটার, শান্ট ও ব্রিজ বর্তনী
মাপার যন্ত্র বর্তনীতে বসানোর নিয়ম আর তার রোধের শর্ত — এই দুটি একসঙ্গে মনে রাখতে হয়, কারণ একটি থেকে অন্যটি বেরিয়ে আসে। অ্যামিটার প্রবাহ মাপে, তাই এটি শ্রেণিতে বসাতে হয় এবং এর রোধ যত কম হয় তত ভালো, নইলে সে নিজেই প্রবাহ কমিয়ে দেবে। আদর্শ অ্যামিটারের রোধ শূন্য। ভোল্টমিটার বিভব পার্থক্য মাপে, তাই সমান্তরালে বসাতে হয় এবং এর রোধ যত বেশি হয় তত ভালো, নইলে সে নিজেই কিছু প্রবাহ টেনে নেবে। আদর্শ ভোল্টমিটারের রোধ অসীম। গ্যালভানোমিটারকে অ্যামিটারে রূপান্তর করতে সমান্তরালে অল্প রোধ যোগ করা হয়, যাকে শান্ট বলে; আর ভোল্টমিটারে রূপান্তর করতে শ্রেণিতে বড় রোধ যোগ করা হয়।
অ্যামিটার শ্রেণিতে বসে; আদর্শ অ্যামিটারের রোধ শূন্য
ভোল্টমিটার সমান্তরালে বসে; আদর্শ ভোল্টমিটারের রোধ অসীম
শান্ট হলো গ্যালভানোমিটারের সমান্তরালে যুক্ত অল্প রোধ
গ্যালভানোমিটারকে ভোল্টমিটার বানাতে শ্রেণিতে উচ্চ রোধ যোগ করা হয়
মিটার ব্রিজ ও হুইটস্টোন ব্রিজ অজানা রোধ নির্ণয়ে ব্যবহৃত হয়
পোটেনশিওমিটার দিয়ে তড়িচ্চালক শক্তি মাপা যায়, কারণ এতে কোষ থেকে প্রবাহ টানা হয় না
AVO মিটারের তিনটি অক্ষর অ্যাম্পিয়ার, ভোল্ট ও ওহম বোঝায়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
সংযোগ মনে থাকলে রোধ মনে রাখতে হয় না — শ্রেণিতে বসে বলে অ্যামিটারের রোধ কম, সমান্তরালে বসে বলে ভোল্টমিটারের রোধ বেশি।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·অ্যামিটার সমান্তরালে ও ভোল্টমিটার শ্রেণিতে বসানো
- ·আদর্শ ভোল্টমিটারের রোধ শূন্য ধরা — অসীম হওয়া উচিত
- ·শান্টকে শ্রেণিতে যুক্ত রোধ ধরা — শান্ট সমান্তরালে বসে
Force on a moving charge and the Hall effect
গতিশীল আধানের উপর বল ও হল প্রভাব
চৌম্বক ক্ষেত্রে কোনো আধান স্থির থাকলে তার উপর চৌম্বক বল কাজ করে না — বল পেতে হলে আধানকে চলতে হবে। বলের মান আধানের পরিমাণ, বেগ, ক্ষেত্র প্রাবল্য এবং বেগ ও ক্ষেত্রের মধ্যবর্তী কোণের উপর নির্ভর করে। আধান যদি ক্ষেত্রের সমান্তরালে চলে তবে বল শূন্য, আর লম্বভাবে চললে বল সর্বাধিক। এই বল সর্বদা বেগের লম্ব দিকে ক্রিয়া করে, তাই এটি আধানের দ্রুতি বদলায় না, শুধু দিক বদলায় — ফলে সমসত্ত্ব ক্ষেত্রে আধান বৃত্তাকার পথে ঘোরে এবং চৌম্বক বল কোনো কাজ করে না। হল প্রভাব এই বলেরই একটি ফল: প্রবাহবাহী পরিবাহীকে চৌম্বক ক্ষেত্রে রাখলে প্রবাহ ও ক্ষেত্র দুটোরই লম্ব দিকে একটি বিভব পার্থক্য সৃষ্টি হয়, যাকে হল ভোল্টেজ বলে।
স্থির আধানের উপর চৌম্বক বল শূন্য — আধানকে গতিশীল হতে হবে
বেগ ক্ষেত্রের সমান্তরাল হলে বল শূন্য; লম্ব হলে বল সর্বাধিক
চৌম্বক বল সর্বদা বেগের লম্ব দিকে, তাই দ্রুতি বদলায় না
চৌম্বক বল আধানের উপর কোনো কাজ করে না
সমসত্ত্ব ক্ষেত্রে লম্বভাবে প্রবেশ করা আধান বৃত্তাকার পথে চলে
হল প্রভাব: প্রবাহ ও চৌম্বক ক্ষেত্র উভয়ের লম্ব দিকে বিভব পার্থক্য সৃষ্টি হয়
হল প্রভাব থেকে আধানবাহকের প্রকৃতি ধনাত্মক না ঋণাত্মক তা জানা যায়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
চৌম্বক বল কাজ করে না — শক্তি বা দ্রুতি বাড়ার কথা বললে সেই বিকল্প বাদ।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·স্থির আধানের উপরেও চৌম্বক বল কাজ করে ধরা
- ·চৌম্বক বল আধানের দ্রুতি বাড়ায় ধরা — কেবল দিক বদলায়
- ·হল ভোল্টেজের দিক প্রবাহের সমান্তরাল ধরা — এটি প্রবাহ ও ক্ষেত্র দুটোরই লম্ব
Ohm's law and what resistance depends on
ওহমের সূত্র ও রোধের নির্ভরশীলতা
স্থির তাপমাত্রায় একটি পরিবাহীর দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য তার মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎপ্রবাহের সমানুপাতিক — এটিই ওহমের সূত্র, আর সমানুপাতিক ধ্রুবকটিই রোধ। শর্তটি খেয়াল করা জরুরি: তাপমাত্রা স্থির থাকতে হবে, নইলে সূত্রটি খাটে না। রোধ নিজে কীসের উপর নির্ভর করে সেটি আলাদা প্রশ্ন, আর এখানেই সবচেয়ে বেশি নম্বর কাটা যায়। একটি তারের রোধ তার দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক এবং প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলের ব্যস্তানুপাতিক; অর্থাৎ তার লম্বা হলে রোধ বাড়ে, মোটা হলে রোধ কমে। এর সঙ্গে যুক্ত হয় উপাদানের নিজস্ব ধর্ম, যাকে বলা হয় আপেক্ষিক রোধ।
ওহমের সূত্র প্রযোজ্য শুধু স্থির তাপমাত্রায়
রোধ দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক — তার লম্বা হলে রোধ বাড়ে
রোধ প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলের ব্যস্তানুপাতিক — তার মোটা হলে রোধ কমে
রোধ উপাদানের উপর নির্ভর করে, আপেক্ষিক রোধের মাধ্যমে
ধাতুর ক্ষেত্রে তাপমাত্রা বাড়লে রোধ বাড়ে; অর্ধপরিবাহীতে উল্টো, তাপমাত্রা বাড়লে রোধ কমে
রোধের একক ওহম; পরিবাহিতা রোধের বিপরীত রাশি
একই তারকে টেনে দৈর্ঘ্য বাড়ালে প্রস্থচ্ছেদ কমে, তাই রোধ দৈর্ঘ্যের বর্গের সমানুপাতিক হারে বাড়ে
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
তার টেনে লম্বা করার প্রশ্নে রোধ দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক নয়, বর্গের সমানুপাতিক — আয়তন অপরিবর্তিত থাকে বলে প্রস্থচ্ছেদও কমে।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·রোধকে প্রস্থচ্ছেদের সমানুপাতিক ধরা — সম্পর্কটি ব্যস্তানুপাতিক
- ·অর্ধপরিবাহীতেও তাপমাত্রা বাড়লে রোধ বাড়ে ধরা — অর্ধপরিবাহীতে রোধ কমে
- ·তার টেনে লম্বা করার ক্ষেত্রে কেবল দৈর্ঘ্যের প্রভাব ধরা, প্রস্থচ্ছেদের পরিবর্তন বাদ দেওয়া
Resistivity, conductivity and their units
আপেক্ষিক রোধ, পরিবাহিতা ও একক
আপেক্ষিক রোধ হলো উপাদানের নিজস্ব ধর্ম — একক দৈর্ঘ্য ও একক প্রস্থচ্ছেদের একটি নমুনার রোধ কত হবে তা এই রাশিই ঠিক করে। তারের আকার বদলালে রোধ বদলায়, কিন্তু আপেক্ষিক রোধ বদলায় না; সেটি বদলায় কেবল উপাদান বা তাপমাত্রা বদলালে। এসআই পদ্ধতিতে আপেক্ষিক রোধের একক ওহম-মিটার। এর বিপরীত রাশি আপেক্ষিক পরিবাহিতা, আর রোধের বিপরীত রাশি পরিবাহিতা, যার এসআই একক সিমেন্স। এককের প্রশ্নে সিজিএস পদ্ধতির কথাও আসে, তাই কোন পদ্ধতিতে জিজ্ঞাসা করা হয়েছে তা পড়ে নেওয়া জরুরি।
আপেক্ষিক রোধ উপাদানের ধর্ম, তারের আকারের উপর নির্ভর করে না
আপেক্ষিক রোধের এসআই একক ওহম-মিটার
পরিবাহিতা রোধের বিপরীত; এসআই একক সিমেন্স
আপেক্ষিক পরিবাহিতা আপেক্ষিক রোধের বিপরীত
রূপা সবচেয়ে ভালো পরিবাহী, এরপর তামা; তাই তার তৈরিতে তামা ব্যবহৃত হয়
নাইক্রোম ও ম্যাঙ্গানিনের আপেক্ষিক রোধ বেশি, তাই এগুলো হিটিং এলিমেন্ট ও প্রমাণ রোধে ব্যবহৃত হয়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
রোধের একক ওহম, আপেক্ষিক রোধের একক ওহম-মিটার — 'মিটার' আছে কিনা দেখেই উত্তর আলাদা করা যায়।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·রোধ ও আপেক্ষিক রোধের একক অদলবদল করা
- ·আপেক্ষিক রোধকে তারের দৈর্ঘ্য বা মোটার উপর নির্ভরশীল ধরা
- ·সবচেয়ে ভালো পরিবাহী হিসেবে তামা বলা — রূপা তামার চেয়ে ভালো, তামা ব্যবহৃত হয় দামের কারণে
Resistors in series and parallel
রোধের শ্রেণি ও সমান্তরাল সমবায়
রোধ যুক্ত করার দুটি মৌলিক উপায় আছে এবং প্রশ্নে প্রায়ই তুল্য রোধ বের করতে বলা হয়। শ্রেণি সমবায়ে রোধগুলো পরপর বসে, একই প্রবাহ সবগুলোর মধ্য দিয়ে যায়, আর তুল্য রোধ হয় সবগুলোর যোগফল — অর্থাৎ তুল্য রোধ সবচেয়ে বড় রোধটির চেয়েও বড় হয়। সমান্তরাল সমবায়ে রোধগুলো পাশাপাশি বসে, প্রত্যেকের দুই প্রান্তে একই বিভব পার্থক্য থাকে, আর তুল্য রোধের বিপরীত মান হয় প্রতিটি রোধের বিপরীত মানের যোগফল — ফলে তুল্য রোধ সবচেয়ে ছোট রোধটির চেয়েও ছোট হয়। এই দুটি সীমা মনে রাখলে হিসাব না করেও ভুল বিকল্প বাদ দেওয়া যায়।
শ্রেণি সমবায়ে প্রবাহ সমান, বিভব পার্থক্য ভাগ হয়ে যায়
শ্রেণি সমবায়ে তুল্য রোধ = রোধগুলোর যোগফল, তাই বৃহত্তম রোধের চেয়েও বড়
সমান্তরাল সমবায়ে বিভব পার্থক্য সমান, প্রবাহ ভাগ হয়ে যায়
সমান্তরাল সমবায়ে তুল্য রোধের বিপরীত = প্রতিটি রোধের বিপরীতের যোগফল
সমান্তরাল তুল্য রোধ সর্বদা ক্ষুদ্রতম রোধের চেয়ে ছোট
n টি সমান রোধ শ্রেণিতে দিলে তুল্য রোধ n গুণ, সমান্তরালে দিলে n ভাগের এক
একই n টি রোধের শ্রেণি ও সমান্তরাল তুল্য রোধের অনুপাত n²
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
হিসাব করার আগে সীমা দেখো — সমান্তরালে উত্তর ক্ষুদ্রতম রোধের চেয়ে বড় হলে সেটি নিশ্চিত ভুল।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·সমান্তরাল সমবায়ে রোধগুলো যোগ করে ফেলা
- ·সমান্তরালে বিপরীত মান যোগ করার পর আবার বিপরীত নিতে ভুলে যাওয়া
- ·শ্রেণিতে বিভব সমান ধরা — শ্রেণিতে প্রবাহ সমান, বিভব ভাগ হয়
Thermocouple and the Seebeck effect
তাপযুগল ও সিবেক ক্রিয়া
দুটি ভিন্ন ধাতুর তার দুই প্রান্তে জোড়া দিয়ে যদি জোড়া দুটিকে ভিন্ন তাপমাত্রায় রাখা হয়, তবে বর্তনীতে একটি ক্ষুদ্র তড়িচ্চালক শক্তি সৃষ্টি হয় এবং প্রবাহ চলে। এই ঘটনাকে বলে সিবেক ক্রিয়া, আর ব্যবস্থাটিকে বলে তাপযুগল বা থার্মোকাপল। উৎপন্ন তড়িচ্চালক শক্তি দুই জোড়ার তাপমাত্রার পার্থক্যের উপর নির্ভর করে, তাই এই নীতিতেই তাপমাত্রা মাপার যন্ত্র তৈরি হয়। তাপমাত্রা পার্থক্য বাড়াতে থাকলে তড়িচ্চালক শক্তি প্রথমে বাড়ে, একটি সর্বোচ্চ মানে পৌঁছায়, তারপর কমতে থাকে এবং শেষে দিক পাল্টে যায় — অর্থাৎ সম্পর্কটি সরলরৈখিক নয়, প্যারাবোলিক। যে তাপমাত্রায় তড়িচ্চালক শক্তি সর্বোচ্চ হয় তাকে নিরপেক্ষ তাপমাত্রা বলে।
সিবেক ক্রিয়ায় দুই ভিন্ন ধাতুর জোড়ায় তাপমাত্রা পার্থক্য থেকে তড়িচ্চালক শক্তি সৃষ্টি হয়
তাপযুগলে দুটি ভিন্ন ধাতু লাগে — একই ধাতু হলে কাজ করবে না
তড়িচ্চালক শক্তি বনাম তাপমাত্রার লেখচিত্র প্যারাবোলিক, সরলরেখা নয়
যে তাপমাত্রায় তড়িচ্চালক শক্তি সর্বোচ্চ তাকে নিরপেক্ষ তাপমাত্রা বলে
তার উপরে গেলে তড়িচ্চালক শক্তি কমতে থাকে এবং শেষে দিক উল্টে যায়
লোহা-তামা ও অ্যান্টিমনি-বিসমাথ প্রচলিত তাপযুগল জোড়া
তাপযুগল তাপমাত্রা পরিমাপে ব্যবহৃত হয়
পরীক্ষায় যেভাবে আসে
সম্পর্কটি সরলরৈখিক নয় — 'তাপমাত্রা বাড়লে তড়িচ্চালক শক্তি বাড়তেই থাকে' বিকল্পটি ভুল।
এখানে ভুল হয় (৩)
- ·তড়িচ্চালক শক্তি ও তাপমাত্রার সম্পর্ককে সরলরৈখিক ধরা
- ·একই ধাতুর দুই তার দিয়ে তাপযুগল সম্ভব ধরা
- ·নিরপেক্ষ তাপমাত্রা ও বিপরীত তাপমাত্রা গুলিয়ে ফেলা