রাজশাহী, কুমিল্লা, বরিশাল, চট্টগ্রাম ও যশোর বোর্ড ২০১৮ — তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া ও চুম্বকত্ব সৃজনশীল প্রশ্ন ও সমাধান

ফটোতড়িৎ ক্রিয়ায় অ্যানোডে যে ন্যূনতম ঋণাত্মক বিভব প্রয়োগ করলে সর্বোচ্চ গতিশক্তিসম্পন্ন ফটোইলেকট্রনও অ্যানোডে পৌঁছাতে পারে না, অর্থাৎ ফটোতড়িৎ প্রবাহ শূন্য হয়ে যায়, তাকে নিবৃত্তি বিভব বলে। নিবৃত্তি বিভব V₀ হলে eV₀=12mv2max।

ট্রানজিস্টরের ইমিটারের কাজ হলো বেসের মধ্য দিয়ে কালেক্টরে প্রচুর সংখ্যাগুরু আধান বাহক সরবরাহ করা। এজন্য ইমিটারকে অধিক মাত্রায় ডোপায়িত করা হয়।

অপরদিকে বেস খুব পাতলা ও অল্প মাত্রায় ডোপায়িত রাখা হয়, যাতে ইমিটার থেকে আসা বাহকগুলোর খুব সামান্য অংশ বেসে বিপরীত বাহকের সাথে পুনর্মিলিত হয় এবং অধিকাংশ (95% এর বেশি) বাহক কালেক্টরে পৌঁছায়।

ফলে বেস প্রবাহ I_B খুব ক্ষুদ্র হয় এবং কালেক্টর প্রবাহ I_C প্রায় ইমিটার প্রবাহ I_E এর সমান হয়, যা উচ্চ প্রবাহ বিবর্ধন (β=I_CI_B) নিশ্চিত করে।

ইমিটার ও বেস সমপরিমাণ ডোপায়িত হলে বেসে ব্যাপক পুনর্মিলন ঘটত, বেস প্রবাহ বেড়ে যেত এবং ট্রানজিস্টর বিবর্ধক হিসেবে কাজ করত না। তাই ইমিটার ও বেস সমপরিমাণ ডোপায়িত থাকে না।

A তারে প্রবাহ ডানদিকে ও B তারে প্রবাহ বামদিকে। ডানহাতি মুষ্টি নিয়ম অনুসারে P বিন্দুতে উভয় তারের দরুন চৌম্বকক্ষেত্র কাগজের তল থেকে লম্বভাবে উপরের দিকে (পাঠকের দিকে) ক্রিয়া করে, তাই ক্ষেত্র দুটি যোগ হবে।

আমরা জানি,

B=μ₀I2πd

A তারের দরুন,

B_A=4π×10⁻⁷×202π×0.05=8×10⁻⁵ T

B তারের দরুন,

B_B=4π×10⁻⁷×152π×0.05=6×10⁻⁵ T

∴ B_P=B_A+B_B=8×10⁻⁵+6×10⁻⁵

∴ B_P=1.4×10⁻⁴ T

অতএব, P বিন্দুতে লব্ধি চৌম্বকক্ষেত্রের মান 1.4×10⁻⁴ T, যার দিক কাগজের তলের লম্ব বরাবর উপরের দিকে।

তার দুটিতে প্রবাহ বিপরীতমুখী, তাই এরা পরস্পরকে বিকর্ষণ করে; অর্থাৎ A তার উপরের B তারকে উপরের দিকে ঠেলে। খুঁটি সরিয়ে নিলে B তারের একক দৈর্ঘ্যের উপর এই বিকর্ষণ বল ও তারের ওজন সমান হলে তারটি শূন্যে ভাসমান থাকবে।

একক দৈর্ঘ্যে বিকর্ষণ বল,

Fl=μ₀I_AI_B2πd

বা, Fl=4π×10⁻⁷×20×152π×0.1

∴ Fl=6×10⁻⁴ N m⁻¹

একক দৈর্ঘ্যের ওজন,

Wl=λg=6.122×10⁻⁵×9.8

∴ Wl=6×10⁻⁴ N m⁻¹

দেখা যায়, B তারের প্রতি একক দৈর্ঘ্যে ঊর্ধ্বমুখী বিকর্ষণ বল (6×10⁻⁴ N m⁻¹) এবং নিম্নমুখী ওজন (6×10⁻⁴ N m⁻¹) সমান ও বিপরীতমুখী, ফলে তারটির উপর লব্ধি বল শূন্য।

অতএব, অন্তরক খুঁটি সরিয়ে নিলেও B তারটি A তারের উপরে 10 cm উচ্চতায় শূন্যে ভাসমান থাকবে।