ভূমিকা
পদার্থবিজ্ঞানের অন্যতম গুরুত্বপূর্ণ একটি অধ্যায় হলো বিদ্যুৎ ও এর বিভিন্ন ধর্ম। বিদ্যুৎ প্রবাহের ধারণা বুঝতে হলে প্রথমেই ও'মের সূত্র, আপেক্ষিক রোধ, এবং তড়িৎ প্রবাহের পরিমাপ সম্পর্কে জ্ঞান থাকা প্রয়োজন। এই বিষয়গুলোকে নিয়ে প্রাথমিক ধারনা ও তাদের বিভিন্ন উপাদানের সম্পর্ক বিশ্লেষণ করতে পারলেই তড়িৎ প্রবাহের বৈচিত্র্যপূর্ণ রূপ সম্পর্কে ধারনা পাওয়া যায়।
নিচের চিত্রটি লক্ষ করো এবং প্রশ্নগুলোর উত্তর দাওঃ
- ক. ও’মের সূত্রটি লেখ।
- খ. আপেক্ষিক রোধ বলতে কী বুঝায়?
- গ. প্রত্যেক রোধের মধ্যদিয়ে তড়িৎ প্রবাহমাত্রা নির্ণয় করো।
- ঘ. উল্লেখিত বর্তনীতে সর্বোচ্চ \(0.25 A \) প্রবাহমাত্রা বজায় রাখতে প্রয়োজনীয় পরিবর্তন বিশ্লেষণ করো।
সৃজনশীল প্রশ্নের সমাধান
ক. নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় কোনো পরিবাহকের মধ্যদিয়ে যে তড়িৎ প্রবাহ চলে তা ঐ পরিবাহকের দু’প্রান্তের বিভব পার্থক্যের সমানুপাতিক।
খ. রোধের ১ম ও ২য় সূত্র থেকে আমরা পাই,
\(R = \rho \frac{L}{A}\)
এখানে, \( \rho \) একটি সমানুপাতিক ধ্রুবক। এর মান পরিবাহীর উপাদান ও তাপমাত্রার ওপর নির্ভর করে। একে নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় পরিবাহীর উপাদানের আপেক্ষিক রোেধ বা রোধাঙ্ক বলে।
যখন \(L = 1\) একক, \(A = 1\) একক, তখন উপরোক্ত সমীকরণ অনুসারে \(R = \rho \) । এখান থেকে আপেক্ষিক রোধের নিম্নোক্ত সংজ্ঞা দেওয়া যায়, নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় একক দৈর্ঘ্য ও একক প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলবিশিষ্ট কোনো পরিবাহীর রোধকে আপেক্ষিক রোধ বা রোধাঙ্ক বলা হয়।
তড়িৎ প্রবাহমাত্রা নির্ণয়ঃ
গ. উদ্দীপক অনুসারে,
রোধ, \(R_{1}=5 \Omega\)
রোধ, \(R_{2}= 15
\Omega\)
অভ্যন্তরীণ রোধ, \(r= 0.25 \Omega\)
তড়িচ্চালক শক্তি, \(E =
2 V\)
এখানে, রোধ \(R_{1}\)ও \(R_{2}\) সমান্তরালে যুক্ত।
এদের তুল্য
রোধ \(R_{p}\) হলে,
বা, \( \frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{5} + \frac{1}{15} \)
বা, \( \frac{1}{R_{p}} = \frac{3 + 1}{15 \Omega} \)
বা, \( \frac{1}{R_{p}} = \frac{4}{15 \Omega} \)
বা, \( R_{p} = \frac{15 \Omega}{3 + 1} = 3.75 \Omega\)
এখন, বর্তনীর মূল প্রবাহমাত্রা \(I\) হলে,
\(I = \frac{2 V}{3.75 \Omega + 0.25 \Omega} = \frac{2 V}{4 \Omega} = 0.5 A\)
এখন, \(A\) ও \(B\) বিন্দুর বিভব পার্থক্য, \( V = I R_{p} = 0.5 A \times 3.75 \Omega = 1.875 V\)
\( \therefore \) \( R_{1} \) রোধের মধ্য দিয়ে প্রবাহমাত্রঅ, \( I = \frac{1.875 V}{5 \Omega} = 0.375 A \)
এবং \( R_{2} \) রোধের মধ্য দিয়ে প্রবাহমাত্রঅ, \( I = \frac{1.875 V}{15 \Omega} = 0.125 A \)
অতএব, \( R_{1} \) ও \( R_{2} \) মধ্য দিয়ে প্রবাহমাত্রা যথাক্রমে \( 0.3875 A \) ও \( 0.125 A \)
সর্বোচ্চ \(0.25 A \) প্রবাহমাত্রা বজায় রাখতে প্রয়োজনীয় পরিবর্তন বিশ্লেষণ
ঘ. 'গ' নং থেকে পাই,
বর্তনীর মূল প্রবাহ মাত্রা, \(I = 0.5 A \),
এখন, বর্তনীতে সর্বোচ্চ প্রবাহমাত্রা \(0.25 A\) বজায় রাখতে হলে, অর্থাৎ প্রবাহ
হ্রাস করতে হলে, বর্তনীতে শ্রেণি সমবায়ে রোধ যুক্ত করতে হবে। এখন প্রয়োজনীয়
রোধটির মান \(R^{'}\) হলে,
বা, \( (R^{'} + R_{p}+r) = \frac{E}{I}\)
বা, \( R^{'} = \frac{E}{I} - R_{p} - r\)
বা, \( R^{'} = \frac{2}{0.25} - 3.75 - 0.25 \)
বা, \( R^{'} = 8 - 4 \)
বা, \( R^{'} = 4 \Omega \)
অর্থাৎ বর্তনীটির শ্রেণিতে \( 4 \Omega \) মানের রোধ যুক্ত করলে বর্তনীতে সর্বোচ্চ \( 0.25 A \) প্রবাহমাত্রা বজায় থাকবে।
উপসংহার
ও'মের সূত্র, আপেক্ষিক রোধ এবং তড়িৎ প্রবাহের বিভিন্ন পরিবর্তনের সংযোগে বিদ্যুতের আচরণ ও এর ব্যবহারিক দিক সম্পর্কে গভীরভাবে বোঝা সম্ভব। সৃজনশীল প্রশ্নের মাধ্যমে এই ধারণাগুলো আরও বিস্তারিতভাবে বিশ্লেষণ করা যেতে পারে, যা শিক্ষার্থীদের তড়িৎ প্রবাহ ও রোধ সম্পর্কিত বিভিন্ন জটিলতা সম্পর্কে বিশ্লেষণী দক্ষতা বৃদ্ধিতে সহায়তা করবে।
