রাজশাহী বোর্ড ২০১৬ — তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া ও চুম্বকত্ব সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

কোনো চৌম্বকক্ষেত্রের লম্ব দিকে 1 m দৈর্ঘ্যের একটি সোজা পরিবাহীতে 1 A তড়িৎ প্রবাহের ফলে পরিবাহীটি যদি 1 N বল অনুভব করে, তবে ঐ চৌম্বকক্ষেত্রের মানকে 1 টেসলা (T) বলে।

কোনো কুণ্ডলীতে প্রবাহের পরিবর্তনের হার dIdt হলে আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তি ε=−LdIdt, যেখানে L স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক।

সুতরাং, L=|ε|dI/dt; অর্থাৎ প্রবাহ পরিবর্তনের হার একক হলে কুণ্ডলীতে আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তির মানই স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক।

কোনো কুণ্ডলীর স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক 5 H বলতে বোঝায়, ঐ কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ প্রতি সেকেন্ডে 1 A হারে পরিবর্তিত হলে কুণ্ডলীতে 5 V তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হবে।

অন্যভাবে, কুণ্ডলীতে 1 A প্রবাহ চললে এর সাথে সংশ্লিষ্ট চৌম্বক ফ্লাক্স হবে 5 Wb।

নিউক্লিয়াসের প্রোটন (+e) ও ইলেকট্রনের (−e) মধ্যে কুলম্ব আকর্ষণ বল ক্রিয়া করে।

আমরা জানি,

F=14πε₀q₁q₂r²

বা, F=9×10⁹×(1.6×10⁻¹⁹)²(5.3×10⁻¹¹)²

∴ F=8.2×10⁻⁸ N

অতএব, কেন্দ্রে কুলম্ব বল 8.2×10⁻⁸ N (আকর্ষণধর্মী)।

ইলেকট্রনটি r ব্যাসার্ধের বৃত্তপথে v দ্রুতিতে ঘুরতে হলে প্রয়োজনীয় কেন্দ্রমুখী বল mv²r। এই বল কুলম্ব আকর্ষণ বল জোগান দেয়। প্রয়োজনীয় কেন্দ্রমুখী বল নির্ণয় করে গ এর কুলম্ব বলের সাথে তুলনা করি।

আমরা জানি,

F_c=mv²r

বা, F_c=9.1×10⁻³¹×(2.185×10⁶)²5.3×10⁻¹¹

∴ F_c=8.2×10⁻⁸ N

গ হতে, কুলম্ব বল,

F=8.2×10⁻⁸ N

∴ F_c=F

দেখা যায়, ইলেকট্রনটিকে বৃত্তপথে ঘোরাতে প্রয়োজনীয় কেন্দ্রমুখী বল (8.2×10⁻⁸ N) প্রোটন ও ইলেকট্রনের মধ্যকার কুলম্ব আকর্ষণ বলের (8.2×10⁻⁸ N) সমান। প্রয়োজনীয় কেন্দ্রমুখী বল কুলম্ব বলের চেয়ে বেশি হলে ইলেকট্রন কক্ষপথ থেকে ছিটকে পড়ত, কিন্তু এখানে কুলম্ব বলই সম্পূর্ণ কেন্দ্রমুখী বল জোগান দেয়।

অতএব, ঘূর্ণনরত ইলেকট্রনটি পরমাণুর কক্ষপথ থেকে ছিটকে পড়বে না; এটি একই বৃত্তাকার কক্ষপথে ঘুরতে থাকবে।