বরিশাল বোর্ড ২০১৯ — তাড়িতচৌম্বক আবেশ ও পরিবর্তী প্রবাহ সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

কোনো তড়িৎবাহী পরিবাহী বা অর্ধপরিবাহীকে প্রবাহের লম্ব দিকে চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন করলে প্রবাহ ও চৌম্বক ক্ষেত্র উভয়ের লম্ব দিকে পরিবাহীর দুই প্রান্তের মধ্যে একটি বিভব পার্থক্য সৃষ্টি হয়। এ ঘটনাকে হল প্রভাব বলে।

কোনো চৌম্বক পদার্থকে চুম্বকায়ন বলের এক পূর্ণ চক্রের মধ্য দিয়ে নিলে চৌম্বক আবেশ B বনাম চুম্বকায়ন বল H এর লেখচিত্র একটি বদ্ধ লুপ তৈরি করে, একে হিস্টেরিসিস লুপ বলে।

লুপের ক্ষেত্রফল এক চক্রে একক আয়তনে শক্তিক্ষয়ের সমানুপাতিক; আর লুপ থেকে ধারণক্ষমতা (রিটেনটিভিটি) ও সহনশীলতা (কোয়ারসিভিটি) জানা যায়।

যে পদার্থের হিস্টেরিসিস লুপ প্রশস্ত ও ক্ষেত্রফল বেশি, তার ধারণক্ষমতা ও সহনশীলতা বেশি; এরা সহজে চুম্বকত্ব হারায় না। এদের কঠিন চৌম্বক পদার্থ বলে (যেমন: ইস্পাত), যা স্থায়ী চুম্বক তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

যে পদার্থের লুপ সরু ও ক্ষেত্রফল কম, তার সহনশীলতা কম এবং প্রতি চক্রে শক্তিক্ষয় কম। এদের কোমল চৌম্বক পদার্থ বলে (যেমন: কাঁচা লোহা), যা ট্রান্সফর্মারের কোর ও তড়িৎচুম্বক তৈরিতে ব্যবহৃত হয়।

এভাবে হিস্টেরিসিস লুপের আকৃতি দেখে কঠিন ও কোমল চৌম্বক পদার্থ নির্ধারণ করা যায়।

প্রবাহের সমীকরণ i=5sin 100πt কে i=I₀sin ωt এর সাথে তুলনা করে শীর্ষমান I₀=5 A পাওয়া যায়।

আমরা জানি,

I_rms=I₀2

বা, I_rms=52

∴ I_rms=3.54 A

অতএব, মুখ্য কুণ্ডলীতে কার্যকর প্রবাহমাত্রা 3.54 A।

ট্রান্সফর্মারটি আদর্শ ধরলে মুখ্য ও গৌণ কুণ্ডলীর ক্ষমতা সমান। গৌণ কুণ্ডলীর প্রবাহ ও বিভব নির্ণয় করে মুখ্য কুণ্ডলীর সাথে তুলনা করি।

গৌণ কুণ্ডলীতে,

P=I2sR_s

বা, I_s=PR_s=15020=2.74 A

গৌণ বিভব,

V_s=I_sR_s=2.74×20=54.77 V

মুখ্য বিভব,

V_p=PI_p=1503.54=42.43 V

আবার, N_sN_p=V_sV_p=I_pI_s

বা, N_sN_p=3.542.74

∴ N_sN_p=1.29

দেখা যায়, গৌণ কুণ্ডলীর প্রবাহ (2.74 A) মুখ্য কুণ্ডলীর প্রবাহের (3.54 A) চেয়ে কম এবং গৌণ বিভব (54.77 V) মুখ্য বিভবের (42.43 V) চেয়ে বেশি। অর্থাৎ N_sN_p=1.29>1, গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা মুখ্য কুণ্ডলীর চেয়ে বেশি।

অতএব, উদ্দীপকের ট্রান্সফর্মারটি একটি উচ্চধাপী (স্টেপ-আপ) ট্রান্সফর্মার।