রাজশাহী বোর্ড ২০২২ — চল তড়িৎ সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

বিশুদ্ধ অর্ধপরিবাহীর পরিবাহিতা বৃদ্ধির জন্য এর মধ্যে নিয়ন্ত্রিত পরিমাণে উপযুক্ত ত্রিযোজী বা পঞ্চযোজী অপদ্রব্য মিশ্রিত করার প্রক্রিয়াকে ডোপিং বলে।

ফিউজ হলো টিন ও সীসার সংকর ধাতুর তৈরি একটি সরু তার, যার গলনাঙ্ক কম ও রোধ তুলনামূলক বেশি। এটি বর্তনীর সাথে শ্রেণিতে যুক্ত থাকে।

শর্ট সার্কিট বা অতিরিক্ত লোডের কারণে বর্তনীতে নিরাপদ মাত্রার চেয়ে বেশি প্রবাহ চললে জুলের সূত্র (H∝I²) অনুসারে ফিউজ তারে অনেক বেশি তাপ উৎপন্ন হয়।

ফলে কম গলনাঙ্কের ফিউজ তারটি দ্রুত গলে গিয়ে বর্তনী বিচ্ছিন্ন করে দেয়।

এতে বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতি পুড়ে যাওয়া, তার গরম হয়ে আগুন লাগা ইত্যাদি দুর্ঘটনা থেকে রক্ষা পাওয়া যায়। তাই নিরাপত্তার জন্য বর্তনীতে ফিউজ ব্যবহার করা হয়।

বর্তনীতে 6 Ω ও 4 Ω রোধ সমান্তরালে এবং এদের তুল্য রোধ 2 Ω রোধের সাথে শ্রেণিতে যুক্ত। 2 Ω রোধের মধ্য দিয়ে মূল প্রবাহ I চলে।

সমান্তরাল অংশের তুল্য রোধ,

R_p=6×46+4=2.4 Ω

মোট রোধ,

R=2+2.4=4.4 Ω

∴ প্রবাহ,

I=ER=1054.4=23.86 A

আমরা জানি,

W=I²R₁t

বা, W=(23.86)²×2×10

∴ W=11389.46 J

অতএব, 10 সেকেন্ডে 2 Ω রোধে 11389.46 J (বা 11389.464.2=2711.78 cal) তাপ উৎপন্ন হয়।

বাল্বটি পূর্ণ উজ্জ্বলতায় জ্বলবে যদি এর দুই প্রান্তে বিভব পার্থক্য 100 V এবং এর ক্ষমতা 40 W হয়। বাল্বটি A ও B এর মধ্যে শ্রেণিতে যুক্ত করে প্রবাহ ও বিভব নির্ণয় করি।

বাল্বের রোধ,

R_b=V²P=(100)²40=250 Ω

বাল্বের নির্ধারিত প্রবাহ,

I₀=PV=40100=0.4 A

বর্তনীর মোট রোধ,

R′=4.4+250=254.4 Ω

বর্তনীর প্রবাহ,

I′=ER′=105254.4=0.413 A

বাল্বের দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য,

V_b=I′R_b=0.413×250=103.18 V

বাল্বের ক্ষমতা,

P′=I′²R_b=(0.413)²×250=42.59 W

দেখা যায়, বাল্বের মধ্য দিয়ে প্রবাহ (0.413 A) নির্ধারিত প্রবাহ (0.4 A) এর চেয়ে বেশি; ফলে বাল্বের দুই প্রান্তে বিভব পার্থক্য 103.18 V>100 V এবং ক্ষমতা 42.59 W>40 W।

অতএব, বাল্বটি নির্ধারিত পূর্ণ উজ্জ্বলতায় নয়, বরং তার চেয়ে কিছুটা বেশি উজ্জ্বলভাবে জ্বলবে; নির্ধারিত মানের বেশি বিভব পাওয়ায় দীর্ঘক্ষণ জ্বললে বাল্বটির ফিলামেন্ট কেটে যাওয়ার আশঙ্কা থাকবে।