সিলেট বোর্ড ২০১৭ — তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া ও চুম্বকত্ব সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

কোনো কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহের পরিবর্তন ঘটলে ঐ কুণ্ডলীর সাথে সংশ্লিষ্ট চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের ফলে সেই কুণ্ডলীতেই যে তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয়, তাকে স্বকীয় আবেশ বলে।

প্রতিটি পরমাণুর ইলেকট্রনগুলো কক্ষপথে ঘূর্ণন ও নিজ অক্ষে স্পিন গতির জন্য চৌম্বক মোমেন্ট সৃষ্টি করে।

ডায়াচৌম্বক পদার্থের পরমাণুতে ইলেকট্রনগুলো জোড়ায় জোড়ায় বিপরীত স্পিন ও বিপরীত কক্ষীয় গতিতে থাকে।

ফলে একটি ইলেকট্রনের চৌম্বক মোমেন্ট জোড়ার অপর ইলেকট্রনের সমান ও বিপরীত চৌম্বক মোমেন্ট দ্বারা প্রশমিত হয়।

তাই পরমাণুর নিট বা স্থায়ী চৌম্বক মোমেন্ট শূন্য হয়। এজন্য ডায়াচৌম্বক পদার্থে (বাহ্যিক চৌম্বকক্ষেত্রের অনুপস্থিতিতে) কোনো চৌম্বক মোমেন্ট থাকে না।

চিত্রে চৌম্বকক্ষেত্র কাগজের তলের লম্বভাবে ভিতরের দিকে এবং কণাটি কাগজের তলে প্রবেশ করে, তাই বেগ ও ক্ষেত্রের মধ্যবর্তী কোণ θ=90^∘।

আমরা জানি,

F=qvBsin θ

বা, F=3.2×10⁻¹⁹×2.5×10⁸×1.6×sin 90^∘

∴ F=1.28×10⁻¹⁰ N

অতএব, কণাটির উপর 1.28×10⁻¹⁰ N বল ক্রিয়াশীল হবে।

চৌম্বকক্ষেত্রে লম্বভাবে প্রবেশকারী আহিত কণার উপর লরেঞ্জ বল কেন্দ্রমুখী বল হিসেবে কাজ করে, অর্থাৎ qvB=mv²r, তাই বৃত্তাকার পথের ব্যাসার্ধ r=mvqB। উভয় কণার জন্য ব্যাসার্ধ নির্ণয় করি।

আমরা জানি,

r=mvqB

প্রথম কণার ক্ষেত্রে,

r₁=6.7×10⁻²⁷×2.5×10⁸3.2×10⁻¹⁹×1.6

∴ r₁=3.27 m

ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে,

r₂=9.1×10⁻³¹×2.5×10⁸1.6×10⁻¹⁹×1.6

∴ r₂=8.89×10⁻⁴ m

∴ r₁r₂=3.278.89×10⁻⁴=3681

দেখা যায়, একই বেগ ও একই চৌম্বকক্ষেত্রে ব্যাসার্ধ mq অনুপাতের সমানুপাতিক। প্রথম কণাটির mq ইলেকট্রনের তুলনায় অনেক বেশি, তাই এর গতিপথের ব্যাসার্ধ (3.27 m) ইলেকট্রনের গতিপথের ব্যাসার্ধের (8.89×10⁻⁴ m) প্রায় 3681 গুণ। তাছাড়া প্রথম কণাটি ধনাত্মক ও ইলেকট্রন ঋণাত্মক আধানযুক্ত হওয়ায় তারা বিপরীত দিকে বেঁকে যাবে।

অতএব, প্রথম কণাটি ও ইলেকট্রনটির গতিপথের ব্যাসার্ধ একই হবে না।