চট্টগ্রাম বোর্ড ২০১৬ — স্থির তড়িৎ সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

যেসব অপরিবাহী পদার্থ তড়িৎক্ষেত্রে স্থাপন করলে এদের অণুগুলো পোলারায়িত (মেরুকৃত) হয় কিন্তু এদের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হয় না, তাদেরকে পরাবিদ্যুৎ বা ডাই-ইলেকট্রিক পদার্থ বলে। যেমন: কাচ, মাইকা, কাগজ, মোম ইত্যাদি।

গ্যালভানোমিটারের কুণ্ডলীর সাথে সমান্তরালে যে অল্প মানের রোধ যুক্ত করা হয়, তাকে শান্ট বলে।

গ্যালভানোমিটার অত্যন্ত সুবেদী যন্ত্র; এর মধ্য দিয়ে বেশি প্রবাহ গেলে কুণ্ডলী পুড়ে যেতে পারে বা কাঁটা স্কেলের বাইরে চলে যেতে পারে।

শান্টের রোধ খুব কম হওয়ায় মূল প্রবাহের অধিকাংশ শান্টের মধ্য দিয়ে যায় এবং অতি সামান্য অংশ গ্যালভানোমিটারের মধ্য দিয়ে যায়। ফলে গ্যালভানোমিটার রক্ষা পায়।

গ্যালভানোমিটারের রোধ G, শান্টের রোধ S এবং মূল প্রবাহ I হলে গ্যালভানোমিটারের প্রবাহ,

I_g=SG+SI

এভাবে উপযুক্ত মানের শান্ট ব্যবহার করে গ্যালভানোমিটারকে অ্যামিটারে রূপান্তর করা যায় এবং এর পাল্লা বাড়ানো যায়।

শ্যামলীর বর্তনীতে তিনটি সমান ধারক শ্রেণিতে যুক্ত। প্রথমে তুল্য ধারকত্ব, পরে সঞ্চিত শক্তি নির্ণয় করি।

আমরা জানি,

1C_s=1C₁+1C₂+1C₃

বা, 1C_s=1180+1180+1180=3180

বা, C_s=60 μF=60×10⁻⁶ F

আবার, U=12C_sV²

বা, U=12×60×10⁻⁶×(3)²

∴ U=2.7×10⁻⁴ J

অতএব, শ্যামলীর বর্তনীতে সঞ্চিত বৈদ্যুতিক বিভব শক্তি 2.7×10⁻⁴ J।

কোষগুলোর অভ্যন্তরীণ রোধ দেওয়া নেই বলে নগণ্য ধরা হয়েছে।

শিক্ষক রেশমাকে কোষগুলো সমান্তরালে যুক্ত করতে বলেছিলেন। রেশমার প্রাপ্ত প্রবাহ থেকে তার বর্তনীর তড়িচ্চালক শক্তি নির্ণয় করি।

আমরা জানি,

E=IR

বা, E=0.18×50

∴ E=9 V=3×3 V

অর্থাৎ রেশমার বর্তনীতে মোট তড়িচ্চালক শক্তি ছিল 9 V, যা তিনটি 3 V কোষের যোগফলের সমান। এটি কেবল শ্রেণি সংযোগেই সম্ভব। সুতরাং রেশমা কোষ তিনটিকে সমান্তরালে না জুড়ে ভুলবশত শ্রেণিতে যুক্ত করেছিল।

সঠিক বর্তনীতে তিনটি কোষ সমান্তরালে যুক্ত থাকবে এবং সমবায়ের সাথে 50 Ω রোধ শ্রেণিতে যুক্ত থাকবে:

সমান্তরাল সমবায়ে সমান তড়িচ্চালক শক্তির কোষের তুল্য তড়িচ্চালক শক্তি একটি কোষের তড়িচ্চালক শক্তির সমান, অর্থাৎ E_p=3 V।

আমরা জানি,

I=E_pR

বা, I=350

∴ I=0.06 A

অতএব, রেশমা কোষগুলো সমান্তরালের পরিবর্তে শ্রেণিতে যুক্ত করেছিল বলে 0.18 A প্রবাহ পেয়েছিল; সঠিক (সমান্তরাল) বর্তনীতে প্রবাহমাত্রা হবে 0.06 A।