চল বিদ্যুৎ সম্পর্কে প্রাথমিক ধারণা

বৈদ্যুতিক প্রবাহ হল পরিবাহীর একটি সম্পূর্ণ সার্কিটের মাধ্যমে ইলেকট্রনের প্রবাহ।

তোমার হাতের মোবাইল ফোন, বাসার লাইট, ফ্যান, রেফ্রিজারেটর, এই সবকিছুই বৈদ্যুতিক শক্তি দ্বারা চালিত হচ্ছে।

বৈদ্যুতিক প্রবাহ হল একটি তারের মাধ্যমে ইলেকট্রন চলাচল। বৈদ্যুতিক প্রবাহকে অ্যাম্পিয়ার (amps) এ পরিমাপ করা হয় এবং প্রতি সেকেন্ডে তারের মধ্য দিয়ে চলা চার্জের সংখ্যা বোঝায়।

সূত্রসমূহ

প্রশ্ন সমূহ

  • বিদ্যুৎ প্রবাহ কাকে বলে?
  • বিদ্যুৎ প্রবাহের একক কি?
  • অ্যাম্পিয়ার কাকে বলে?
  • গতিশীল আধান কর্তৃক কিভাবে চলতড়িৎ উৎপন্ন হয় তা ব্যাখ্যা কর।
  • পরিবাহী কাকে বলে?
  • অপরিবাহী কাকে বলে?
  • অর্ধপরিবাহী কাকে বলে?
  • একটি বর্তনী অঙ্কন করে তড়িৎ প্রবাহের দিক এবং ইলেকট্রন প্রবাহের দিক নির্দেশ কর।
  • তড়িৎ চালক শক্তি কাকে বলে?
  • বিভব পার্থক্য কাকে বলে?
  • কোষের তড়িৎ চালক শক্তি 5 V বলতে কি বুঝ?

বিদ্যুৎ প্রবাহ কাকে বলে?

পরিবাহীর কোন প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে অভিলম্বভাবে বাহ্যিক বলের প্রভাবে প্রতি সেকেন্ডে যে পরিমাণ বৈদ্যুতিক চার্জ একটি নির্দিষ্ট দিকে প্রবাহিত হয়, তাকে বিদ্যুৎ প্রবাহ বলে।

বিদ্যুৎ প্রবাহের একক কি?

বিদ্যুৎ প্রবাহের একক অ্যাম্পিয়ার।

অ্যাম্পিয়ার কাকে বলে?

কোনো পরিবাহীর যে কোনো প্রস্তথচ্ছেদের মধ্য দিয়ে এক সেকেন্ডে এক কুলম্ব আধান সুষমভাবে প্রবাহিত হলে যে তড়িৎ প্রবাহ সৃষ্টি হয় তাকে এক অ্যাম্পিয়ার বলে।

রোধ

রোধ ওহম-এ পরিমাপ করা হয় এবং একটি তারে তড়িৎ (ইলেকট্রন) প্রবাহের বিঘ্নিতকারি শক্তিকে বোঝায়।

রোধের মধ্যে হারিয়ে যাওয়া বৈদ্যুতিক শক্তিকে তাপ শক্তিতে (যেমন একটি বৈদ্যুতিক চুলায়), আলোক শক্তি (একটি আলোর বাল্ব), শব্দ শক্তি (রেডিও), যান্ত্রিক শক্তি (বৈদ্যুতিক পাখা) বা চৌম্বকীয় শক্তিতে রূপান্তর করে আমরা দৈনন্দিন কাজে ব্যাবহার করি।

নিচের চিত্রটি দিয়ে রোধ কে সহজে বুঝা এবং মনে রাখা যাবে-

পরিবাহী অপরিবাহী ও অর্ধপরিবাহী

পরিবাহী

যেসব পদার্থের মধ্য দিয়ে আধান সহজে প্রবাহিত হতে পারে সে সব পদার্থকে পরিবাহী বলে , যেমন- সােনা , রুপা , তামা , লােহা ইত্যাদি ।

প্রায় সকল ধাতব পদার্থই পরিবাহী।

পরিবাহী পদার্থে আধান প্রদান করলে আধানগুলাে কোনাে জায়গায় আবদ্ধ না থেকে সমস্ত পরিবাহীতে ছড়িয়ে পরে।

তাই দুটি আহিত বস্তুকে কোনাে পরিবাহী দিয়ে যুক্ত করলে সহজেই আধান এক বস্তু থেকে অপর বস্তুতে সঞ্চালিত হয়ে তড়িৎ প্রবাহের সৃষ্টি করে। পরিবাহী তড়িৎ প্রবাহে বাধা দান করে না বললেই চলে। পরিবাহী পদার্থকে তাপ প্রয়ােগ করলে তড়িৎ প্রবাহে বাধা দান করার ক্ষমতা বৃদ্ধি পায়।

অপরিবাহী

যেসব পদার্থের মধ্য দিয়ে আধান প্রবাহিত হতে পারে সে সব পদার্থকে অপরিবাহী বলে , যেমন – কাচ , কাঠ , প্লাস্টিক রাবার ইত্যাদি ।

অর্ধপরিবাহী

কিছু কিছু পদার্থ আছে যেমন- জার্মেনিয়াম , সিলিকন , যাদের তড়িৎ পরিবহন ক্ষমতা পরিবাহী এবং অপরিবাহী পদার্থের মাঝামাঝি অর্থাৎ যার মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ করতে পারে কিন্তু তা পরিবাহীর চেয়ে অনেক কম , কিন্তু অপরিবাহীর চেয়ে বেশী এদেরকে অর্ধপরিবাহী বলে । সিলিকন , জার্মেনিয়াম , ক্যাডমিয়াম সালফাইড , গ্যালিয়াম আর্সেনাইড ইত্যাদি অর্ধপরিবাহী পদার্থের উদাহরণ ।

তড়িৎ প্রবাহের নৈভিত্তিক প্রশ্নের জন্য নিম্নলিখিত বিষয়গুলো মনে রাখবে।

A ও B দুটি বস্তুর বিভব যথাক্রমে 300V ও 400V হলে ইলেকট্রন কোনদিকে প্রবাহিত হবে?
ক) A থেকে B
খ) B থেকে A
গ) উভয়ই
ঘ) প্রবাহিত হবে না
সঠিক উত্তর: (ক)

তড়িৎ প্রবাহ চলার সম্পূর্ণ পথকে কী বলে?
ক) তড়িৎ ক্ষেত্র
খ) তড়িৎ বলরেখা
গ) তড়িৎ বর্তনী
ঘ) তড়িৎ প্রাবল্য
সঠিক উত্তর: (গ)

প্রশ্ন-০১ঃপাঠ্যবইয়ের সৃজনশীল প্রশ্ন-০১
একটি বৈদ্যুতিক হিটারে ব্যবহৃত নাক্রোম তারের দৈর্ঘ্য ও প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল যথাক্রমে 20 cm এবং 210-7m2 নাইক্রোমের আপেক্ষিক রোধ 10010-8 । নাইক্রোম তারটিকে একই দৈর্ঘ্যের এবং প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলবিশিষ্ট তামার তার দ্বারা প্রতিস্থাপন করা হলো। তামার তারের আপেক্ষিক রোধ 1.710-8 Ωm

ক. রোধ কাকে বলে?

খ. বৈদ্যুতিক হিটারে নাইক্রোম তার ব্যবহার করা হয় কেন?

গ. ব্যবহৃত তামার তারের রোধ নির্ণয় কর।

ঘ. তামার তার ব্যবহারের যৌক্তিকতা বিশ্লেষণ।

০১নং প্রশ্নের উত্তর

পরিবাহকের যে ধর্মের জন্য এর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ বিঘ্নিত হয় তাকে রোধ বলে।

আমরা জানি,যেসব পদার্থের আপেক্ষিক রোধের মান বেশি তাদের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহের সময় প্রচুর তাপ উৎপন্ন হয়। নাইক্রোমের আপেক্ষিক রোধ । ফলে এর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহের সময় প্রচুর তাপ উৎপন্ন হয়।তবে এর গলনাঙ্ক বেশি হওয়ায় উচ্চ তাপেও এটি গলে না।এজন্যই বৈদ্যুতিক হিটারে নাইক্রোম তার ব্যবহার করা হয়।

নাইক্রোম তার ও তামার তারের দৈর্ঘ্য ও প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল সমান। উদ্দীপক হতে পাই, তামার তারের আপেক্ষিক রোধ,p=1.710-8 Ωm
তারের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল, A= 210-7m2 তারের দৈর্ঘ্য, L=20 cm=0.2m ধরি,ব্যবহৃত তামার তারের রোধ, R আমরা জানি,R=pLA =(1.710-8 Ωm)* 0.2m 210-7m2 =0.017 Ω ব্যবহৃত তামার তারের রোধ 0.017 Ω

উদ্দীপক থেকে পাই,নাইক্রোমের আপেক্ষিক রোধ 10010-8 Ωm তামার আপেক্ষিক রোধ 1.7*10-8 Ωm ।অর্থাৎ তামার চেয়ে নাইক্রোমের আপেক্ষিক রোধের মান বেশি।যদিও নাইক্রোমের চেয়ে তামা বেশি সুপরিবাহক কিন্ত বৈদ্যুতিক হিটারে তামার চেয়ে নাইক্রোমের তার ব্যবহার অধিক যুক্তিযুক্ত। কারণ যেসব পদার্থের আপেক্ষিক রোধের মান বেশি সেসব পদার্থের গলনাঙ্কও বেশি। এখানে তামার চেয়ে নাইক্রোমের রোধকত্ব ও গলনাঙ্কের মান অনেক বেশি। উচ্চ রোধকত্বের কারণেই নাইক্রোমের তারের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হলে হলে প্রচুর তাপ উৎপন্ন হয়। তাই বৈদ্যুতিক হিটারে নাইক্রোমের তার ব্যবহার করলে রান্না করা সুবিধাজনক হয় যা তামার তার ব্যবহারের ক্ষেত্রে পাওয়া যায় না। তাই বৈদ্যুতিক হিটারে নাইক্রোম তারের পরিবর্তে তামার তার ব্যবহার যুক্তিসঙ্গত নয়।

প্রশ্ন-০২ঃপাঠ্যবইয়ের সৃজনশীল প্রশ্ন-০২
পড়ার সময় আলভি 220 V-100 W এর একটি বাতি দৈনিক 3 ঘন্টা করে ।অন্যদিকে তার ভাই আলিফ 220 V -40 W একটি টেবিল ল্যম্প দৈনিক 4 ঘন্টা করে ব্যবহার করে। প্রতি ইউনিট বিদ্যুৎ শক্তির মূল্য 3.5 টাকা।
ক. ও’মের সূত্রটি লিখ।
খ. নির্দিষ্ট তাপমাত্রা ,উপাদান ও প্রস্থচ্ছেদের পরিবাহকের দৈর্ঘ্য 5 গুন বড় করলে রোধের কী পরিবর্ত্ন হবে ব্যাখ্যা কর।
ঘ. আর্থিক দিক বিবেচনায় আলভি ও আলিফের মধ্যে কে মিতব্যয়ী? গাণিতিক যুক্তিসহ ব্যাখ্যা কর।


০২নং প্রশ্নের উত্তর


ও’মের সূত্রটি হলো-তাপমাত্রা স্থির থাকলে কোনো নির্দিষ্ট পরিবাহকের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহমাত্রা সেই পরিবাহকের দু’প্রান্তের বিভব পার্থক্যের সমানুপাতিক।
আমরা জানি,তাপমাত্রা, উপাদান ও প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল স্থির থাকলে পরিবাহকের রোধ এর দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক। অর্থাৎ দৈর্ঘ্য বাড়লে রোধ বাড়ে এবং দৈর্ঘ্য কমলে রোধ কমে।
যদি L দৈর্ঘ্যের পরিবাহীর রোধ R হয়, তবে R∞L
অতএব, দৈর্ঘ্যকে 5 গুণ বাড়লে রোধ গুণ 5 বাড়বে।
ধরি,আলিফের বাতির প্রবাহমাত্রা, I
আমরা জানি, P=VI আলিফের ব্যবহৃত বাতিটির,
I = Pয়াতিটির, বিভব পার্থক্য, V=220 V
= 40W/220V ক্ষমতা,P=40 W
=0.182 A
অতব,আলিফের ব্যবহৃত বাতির প্রবাহমাত্রা 0.182 A

আলভির ব্যবহৃত বাতির ক্ষেত্রে,ব্যায়িত শক্তি W1,
আমরা জানি, W1 =Pt ক্ষমতা, P=100 W
= 100 W3h সময়, t=3 h =300/1000 kWh প্রতি ইউনিটের খরচ 3.5 টাকা = 0.3 kWh =0.3 unit আল্ভির ব্যবহৃত বাল্বের জন্য দৈনিক খরচ, C1=(0.33.5) টাকা =1.05 টাকা
আবার,আলিফের ব্যবহৃত বাতির ক্ষেত্রে,
ব্যয়িত শক্তি W2 হলে,
আমরা জানি,
W2=Pt ক্ষমতা, P = 40W
=40W4h=160 Wh সময়, t=4 h =160/1000 kWh প্রতি ইউনিটে খরচ 3.5 টাকা =0.16 kWh=0.16 unit আলিফের ব্যবহৃত ল্যাম্পের জন্য দৈনিক খরচ,C2=(0.163.5) টাকা =0.56 টাকা
এখানে, C1>C2
অতএব, আলভির চেয়ে আলিফের দৈনিক খরচ কম।অর্থাৎ দুজনের মধ্যে আলিফ মিতব্যায়ী

প্রশ্ন-০৩ঃ পাঠ্যবইয়ের সৃজনশীল প্রশ্ন-০৩
আমাদের দেশে বিদ্যুৎ সরবরাহ লাইনের বিভব পার্থক্য 220 ভোল্ট।একটি বৈদ্যুতিক বাল্বের ফিলামেন্টের রোধ 484 Ω । বাল্বের গায়ে লেখা আছে 220 V-100 W।
ক. অয়াম্পিয়ারের সংজ্ঞা দাও।
খ. একটি ড্রাইসেলের তড়িচ্চালক শক্তি 1.5 বলতে কী বোঝায়?
গ. বাল্বটি সরবরাহ লাইনে সংযুক্ত করা হলে তড়িৎ প্রবাহ কত হবে?
ঘ. বাল্বের গায়ে লিখা 220 V-100 W এর সত্যতা যাচাইয়ের জন্য একটি পরীক্ষণ প্রস্তাব কর ।
০৩নং প্রশ্নের উত্তর
ক শূন্যস্থানে 1 মিটার দূরত্বে অবস্থিত অসীম দৈর্ঘ্যের এবং উপক্ষেণীয় বৃত্তাকার প্রস্থচ্ছেদের দুটি সমান্তরাল সরল পরিবাহীর প্রত্যেকটিতে যে পরিমাণ তড়িৎ প্রবাহ চললে পরস্পরের মধ্যে প্রতি মিটার দৈর্ঘ্যে 2*10-7 নিউটন বল উৎপন্ন হয় তাকে 1 অ্যাম্পিয়ার(A) বলে।
খ একটি ড্রাইসেলের তড়িচ্চালক শক্তি 1.5 V দ্বারা বুঝায় 1 C আধানের তড়িৎ প্রবাহ ঐ ড্রাইসেলটি সমেত কোনো বর্তনীর এক বিন্দু হতে সম্পূর্ণ বর্তনী একবার ঘুরিয়ে ঐ বিন্দুতে আনতে 1.5 J কাজ সম্পন্ন হয়।
গ এখানে, ফিলামেন্টের রোধ, R=484 Ω
সরবরাহ লাইনের বিভব পার্থক্য, V=220 V
তড়িৎ প্রবাহ, I=?
আমরা জানি, ও’মের সূত্রানুসারে, V=IR
I=V/R =220/484 A
=5/11 A
অতএব,বাল্বটি সরবরাহ লাইনে সংযুক্ত করলে তড়িৎ প্রবাহ 5/11 A
হবে।
ঘ নিম্নে প্রদর্শিত বর্তনী সংযোগে পরীক্ষায় বাল্বের গায়ে লেখা 220 V-100 W এর সত্যতা যাচাই করা যেতে পারে।
220 V-100 W লেখার অর্থ হচ্ছে বাল্বটিকে 220 V পার্থক্যে সংযুক্ত করলে এটি সর্বোচ্চ 100 W ক্ষমতায় জ্বলবে।বাল্বটিকে একটি 220 V বিদ্যুৎ উৎসের সাথে যুক্ত করে এর মধ্যদিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহ পরিমাপের জন্য এর সাথে শ্রেণি সংযোগে একটি অ্যামিটার যুক্ত করব। অ্যামিটারে প্রাপ্ত পাঠকে P=VI সূত্রানুসারে 220 V দিয়ে গুণ করে গুণফল 100 পেলে 220 V-100 W লেখার সত্যতা প্রমাণিত হবে।