তাড়িতচৌম্বক আবেশ ও পরিবর্তী প্রবাহ — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৫ম অধ্যায়। এখানে ৪৭৩টি প্রশ্ন আছে — বোর্ড, ঢাবি, বুয়েট আর মেডিকেল ভর্তি পরীক্ষা থেকে বাছাই করা, প্রতিটার নিচে পূর্ণ ব্যাখ্যা দেওয়া। উত্তর দেখার আগে নিজে একবার চেষ্টা করে নিও।
-
২২১
একটি AC উৎসের বিস্তার 188 V এবং কম্পাঙ্ক 60 Hz। এ উৎসের সাথে 35 Ω রোধ যুক্ত করা হলো। প্রতি সেকেন্ডে উত্তাপজনিত শক্তিক্ষয় নির্ণয় করো।
- ক 539.2 J
- খ 549.8 watt
- গ 539.84 watt
- ঘ 504.76 watt
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 504.76 watt
Vrms=188/√2≈132.94V। গড় ক্ষমতা P=V²rms/R=132.94²/35≈504.76 watt। -
২২২
যে যন্ত্রের সাহায্যে তড়িৎশক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করা যায় তাকে বলা হয়---
- ক ডায়নামো
- খ গ্যালভানোমিটার
- গ পোটেনশিওমিটার
- ঘ বৈদ্যুতিক মোটর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) বৈদ্যুতিক মোটর
তড়িৎশক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরকারী যন্ত্রকে বৈদ্যুতিক মোটর বলে। -
২২৩
দুটি তড়িৎপ্রবাহ যথাক্রমে I = I₀ sin ωt এবং I = I₀ sin[ωt + π/3] দ্বারা প্রকাশ করা যায়। এদের দশাপার্থক্য কত?
- ক π/2
- খ π/3
- গ 2π/3
- ঘ π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) π/3
দুই প্রবাহের মধ্যে দশা পার্থক্য সরাসরি সমীকরণ থেকেই π/3 (ওমেগা-এর সহগ একই, শুধু দশায় পার্থক্য)। -
২২৪
একটি পূর্ণচক্রের জন্য কোনো পরিবর্তী তড়িৎপ্রবাহের গড়মান---
- ক 0
- খ 2I₀/π
- গ I₀/π
- ঘ I₀
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0
পূর্ণচক্রে ধনাত্মক-ঋণাত্মক অংশ পরস্পরকে বাতিল করায় গড়মান শূন্য হয়। -
২২৫
100 Ω রোধের একটি বৈদ্যুতিক হিটার 160 V বিস্তার এবং প্রায় 60 Hz কম্পাঙ্কের একটি এসি উৎসের সাথে সংযুক্ত করা হলো। এসি উৎসের গড় ভোল্টেজের মান নির্ণয় করো।
- ক 220 V
- খ 220.5 V
- গ 80 V
- ঘ 101.92 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 101.92 V
পূর্ণ-তরঙ্গ AC-এর গড় ভোল্টেজ=2V₀/π=2×160/π≈101.9 V। -
২২৬
একমুখী বিদ্যুৎপ্রবাহের (dc) কম্পাঙ্ক কত?
- ক 100 Hz
- খ 20 Hz
- গ 0 Hz
- ঘ 10⁴ Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0 Hz
একমুখী (DC) প্রবাহ সময়ের সাথে দিক/মান পরিবর্তন করে না, তাই এর কম্পাঙ্ক শূন্য। -
২২৭
ডায়নামোতে শক্তির যে রূপান্তর ঘটে তা হলো---
- ক তড়িৎশক্তি → যান্ত্রিকশক্তি
- খ যান্ত্রিকশক্তি → তাপশক্তি
- গ যান্ত্রিকশক্তি → তড়িৎশক্তি
- ঘ তাপশক্তি → তড়িৎশক্তি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) যান্ত্রিকশক্তি → তড়িৎশক্তি
ডায়নামো (জেনারেটর) যান্ত্রিক শক্তিকে তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তর করে। -
২২৮
একটি প্রত্যাবর্তী তড়িতপ্রবাহকে I = 100 sin 2πt ampere সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা হয়। তড়িৎপ্রবাহের গড় বর্গমূলের মান কত?
- ক 70.7 A
- খ 100 A
- গ 50 A
- ঘ 200 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 70.7 A
I=100 sin2πt থেকে I₀=100A। rms=I₀/√2=100/√2≈70.7 A। -
২২৯
দিক পরিবর্তী প্রবাহের কার্যকর মান ও গড়মানের সঠিক সম্পর্ক কোনটি?
- ক Iᵣₘₛ = π/(2√2) Ī
- খ Iᵣₘₛ = 2/π Ī
- গ Iᵣₘₛ = π/(2√2) I₀
- ঘ Iᵣₘₛ = 2√2 Ī
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Iᵣₘₛ = π/(2√2) Ī
Iavg=2I₀/π এবং Iᵣₘₛ=I₀/√2 হওয়ায় I₀=πIavg/2, ফলে Iᵣₘₛ=(πIavg/2)/√2=π/(2√2)·Ī। -
২৩০
কোনো দিক পরিবর্তী তড়িচ্চালক শক্তির গড়বর্গের বর্গমূল মান 10 V। তড়িচ্চালক শক্তির শীর্ষমান হলো---
- ক 10.00 V
- খ 14.14 V
- গ 5.00 V
- ঘ 1.41 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 14.14 V
rms=10V হলে শীর্ষমান=rms×√2=10×√2≈14.14 V। -
২৩১
45 cm2 ক্ষেত্রফলবিশিষ্ট একটি তল 5 × 10−5 T সুষম চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে 60° কোণ তৈরি করে। তলের মধ্য দিয়ে অতিক্রান্ত ফ্লাক্স বের কর।
- ক 1.95 × 10−7 Tesla
- খ 1.95 × 10−7 Wb
- গ 1.25 × 10−7 Tesla
- ঘ 1.25 × 10−7 Wb
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1.95 × 10−7 Wb
চৌম্বক ফ্লাক্স, Φ = B·A·cosθ, যেখানে θ হলো ক্ষেত্র ও তলের normal-এর মধ্যবর্তী কোণ। এখানে তলটি ক্ষেত্রের সাথে 60° কোণ করে আছে বলা হয়েছে, অর্থাৎ ক্ষেত্র ও তলের normal-এর মধ্যবর্তী কোণ = 90° - 60° = 30°। A = 45 cm2 = 45×10−4 m2, B = 5×10−5 T। সুতরাং Φ = B·A·cos30° = (5×10−5)×(45×10−4)×(32) = 2.25×10−7 × 0.866 ≈ 1.95×10−7 Wb। ফ্লাক্সের একক ওয়েবার (Wb), টেসলা নয় (টেসলা চৌম্বক ক্ষেত্রের একক), তাই একই সংখ্যাসূচক মানের 'ক' অপশন (Tesla একক সহ) ভুল। -
২৩২
মুখ্য বর্তনীতে অসম তড়িৎ প্রবাহের ফলে গৌণ কুণ্ডলীতে যে তড়িৎ চৌম্বক আবেশ ঘটে, তাকে কী বলে?
- ক পারস্পরিক আবেশ
- খ পারস্পরিক আবেশ গুণাঙ্ক
- গ স্বকীয় আবেশ
- ঘ স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) পারস্পরিক আবেশ
মুখ্য (primary) বর্তনীতে তড়িৎ প্রবাহ অসমভাবে (dI1dt ≠ 0) পরিবর্তিত হলে তার পার্শ্ববর্তী গৌণ (secondary) কুণ্ডলীতে যে তড়িৎ চৌম্বক আবেশ ঘটে, তাকে পারস্পরিক আবেশ (mutual induction) বলে। সূত্র: ε2 = -M(dI1dt)। এটি দুটি ভিন্ন কুণ্ডলীর মধ্যে ঘটে বলে একই কুণ্ডলীতে নিজের প্রবাহ পরিবর্তনের কারণে সৃষ্ট 'স্বকীয় আবেশ' থেকে আলাদা। -
২৩৩
একটি বদ্ধ কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক বল আবিষ্ট হয় তখনই যখন
(i) কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ হ্রাস পায়
(ii) কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ স্থির থাকে
(iii) কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ বৃদ্ধি পায় নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) i ও iii
ফ্যারাডের সূত্র অনুযায়ী, ε = -N(dΦdt)। বদ্ধ কুণ্ডলীতে emf তখনই আবিষ্ট হয় যখন কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্স (যা প্রবাহের সমানুপাতিক) পরিবর্তিত হয়। প্রবাহ হ্রাস পেলে (i) বা বৃদ্ধি পেলে (iii), উভয় ক্ষেত্রেই dΦdt ≠ 0, তাই emf আবিষ্ট হয়। কিন্তু প্রবাহ স্থির থাকলে (ii) dΦdt = 0 হওয়ায় কোনো emf আবিষ্ট হয় না। তাই সঠিক উত্তর i ও iii। -
২৩৪
নিচের চিত্রে NS একটি দণ্ড চুম্বক, A একটি বদ্ধ কুণ্ডলী যার সাথে গ্যালভানোমিটার G যুক্ত।
[চিত্র আছে]
(i) চুম্বকের উত্তর মেরুকে ধীরে ধীরে কুণ্ডলীর মধ্যে প্রবেশ করালে গ্যালভানোমিটারের কাঁটা বিক্ষেপ দেখাবে।
(ii) চুম্বককে থামালে গ্যালভানোমিটারের কাঁটা বিক্ষিপ্ত অবস্থানে থাকবে।
(iii) চুম্বককে ধীরে ধীরে কুণ্ডলীর মধ্য হতে বাইরে আনলে গ্যালভানোমিটারের কাঁটা বিপরীত দিকে বিক্ষেপ দেখাবে। নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) i ও iii
(i) সত্য: চুম্বকের উত্তর মেরু কুণ্ডলীর মধ্যে প্রবেশ করালে কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে ফ্লাক্স পরিবর্তিত হয়, ফ্যারাডের সূত্র অনুযায়ী emf ও প্রবাহ আবিষ্ট হয়, ফলে গ্যালভানোমিটারে বিক্ষেপ দেখা যাবে। (ii) মিথ্যা: চুম্বককে থামিয়ে দিলে ফ্লাক্স পরিবর্তন বন্ধ হয়ে যায় (dΦdt = 0), তাই আবিষ্ট emf ও প্রবাহ শূন্য হয়ে যায় এবং গ্যালভানোমিটারের কাঁটা শূন্য অবস্থানে ফিরে আসে, বিক্ষিপ্ত অবস্থায় থাকে না। (iii) সত্য: চুম্বককে ধীরে ধীরে বাইরে আনলে ফ্লাক্স হ্রাস পায় অর্থাৎ পরিবর্তনের দিক আগের বিপরীত হয়, লেঞ্জের সূত্র অনুযায়ী আবিষ্ট প্রবাহের দিকও বিপরীত হয়ে যায়, তাই কাঁটা বিপরীত দিকে বিক্ষেপ দেখাবে। সুতরাং সঠিক উত্তর i ও iii। -
২৩৫
একটি তড়িৎ বর্তনীতে আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহের দিক নির্ণয় করা যায় কোন সূত্র দ্বারা?
- ক ফ্যারাডের সূত্র
- খ নিউটনের সূত্র
- গ ম্যাক্সওয়েলের সূত্র
- ঘ লেনজের সূত্র
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) লেনজের সূত্র
ফ্যারাডের সূত্র আবিষ্ট emf-এর মান নির্ণয় করে, কিন্তু তার দিক (এবং ফলে আবিষ্ট প্রবাহের দিক) নির্ণয় করে লেঞ্জের সূত্র। লেঞ্জের সূত্র অনুযায়ী, আবিষ্ট প্রবাহ সবসময় এমন দিকে প্রবাহিত হয় যা তার সৃষ্টিকারী পরিবর্তনকে বাধা দেয়। তাই বর্তনীতে আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহের দিক নির্ণয় করা হয় লেনজের সূত্র দ্বারা। -
২৩৬
কোনো কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ 1 mA s−1 হারে পরিবর্তনের দরুন আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল 50 μV হলে, কুণ্ডলীর স্বাবেশ গুণাঙ্ক
- ক 50 H
- খ 5 H
- গ 0.5 H
- ঘ 0.05 H
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0.05 H
dIdt = 1 mAs = 1×10−3 As, ε = 50 μV = 50×10−6 V। স্বকীয় আবেশের সূত্র ε = L(dIdt) থেকে, L = ε(dIdt) = (50×10−6)(1×10−3) = 50×10−3 H = 0.05 H। -
২৩৭
স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্কের একক
(i) H
(ii) Wb A−1
(iii) V A−1 নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ i ও iii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক L-এর সংজ্ঞা থেকে, L = ε(dIdt), যেখানে ε-এর একক ভোল্ট (V) এবং dIdt-এর একক As। তাই L-এর একক = V(As) = V·sA। আবার Φ = LI সম্পর্ক থেকে L = ΦI, তাই একক WbA। এই দুটি এবং হেনরি (H) — তিনটিই স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্কের সমতুল্য একক (H = Wb·A−1 = V·s·A−1)। তাই i, ii ও iii — সবগুলোই সঠিক। [নোট: iii নং-এ দেওয়া আছে 'V A−1', যা প্রকৃতপক্ষে ওহম (Ω)-এর একক, হেনরির নয়। স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্কের প্রকৃত একক হলো V·s·A−1 (ভোল্ট-সেকেন্ড/অ্যাম্পিয়ার) — সম্ভবত মূল বইয়ে 's' বাদ পড়ে টাইপো হয়েছে। এটি V·s·A−1 ধরে নিয়ে উত্তর 'ঘ' দেওয়া হলো।] -
২৩৮
কোনটির কার্যনীতি আবেশ ক্রিয়ার ওপর প্রতিষ্ঠিত?
- ক জেনারেটর
- খ ট্রান্সফরমার
- গ মোটর
- ঘ ট্রানজিস্টর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) জেনারেটর
জেনারেটর (ডায়নামো)-এর কার্যনীতি সরাসরি তড়িৎ চৌম্বক আবেশ (electromagnetic induction) নীতির উপর প্রতিষ্ঠিত — চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে কুণ্ডলী ঘোরানো হলে কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে অতিক্রান্ত ফ্লাক্স ক্রমাগত পরিবর্তিত হয় (Φ = NAB cos ωt), ফলে ফ্যারাডের সূত্র অনুযায়ী emf আবিষ্ট হয় (ε = NABω sin ωt)। মোটরের কার্যনীতি ভিন্ন — এটি চৌম্বক ক্ষেত্রে প্রবাহবাহী পরিবাহীর ওপর ক্রিয়াশীল বলের (F = BIL, মোটর ক্রিয়া) ওপর ভিত্তি করে কাজ করে, আবেশের ওপর নয়। ট্রানজিস্টর একটি অর্ধপরিবাহী (সেমিকন্ডাক্টর) যন্ত্র, এর কার্যনীতি আবেশের সাথে সম্পর্কিত নয়। [নোট: উল্লেখ্য, ট্রান্সফরমারও পারস্পরিক আবেশ নীতিতে কাজ করে, কিন্তু প্রশ্নটি সাধারণ 'তড়িৎ চৌম্বক আবেশ' নীতির সরাসরি উদাহরণ হিসেবে জেনারেটরকে বোঝাতে চেয়েছে বলে ধরা হয়েছে (informational note, উত্তর নিয়ে সন্দেহ নয়)।] -
২৩৯
5 H আবেশ গুণাঙ্কের কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে 1 A s−1 হারে বিদ্যুৎ প্রবাহ চলতে থাকলে কুণ্ডলীতে কত তড়িচ্চালক বল আবিষ্ট হবে?
- ক 5 V
- খ 10 V
- গ 15 V
- ঘ 20 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 5 V
স্বকীয় আবেশের সূত্র ε = L(dIdt) থেকে, ε = 5 H × 1 As = 5 V। -
২৪০
⚠️[যাচাই দরকার] উপরের কুণ্ডলীতে
[চিত্র আছে]
(i) তড়িৎ প্রবাহ বৃদ্ধি পায়
(ii) ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে তড়িৎ প্রবাহিত হবে
(iii) চুম্বকটি আকর্ষণ অনুভব করবে নিচের কোনটি সঠিক?- ক i
- খ i ও ii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: কুণ্ডলীর প্যাঁচের দিক (winding sense) ছবি থেকে নিশ্চিতভাবে বোঝা যাচ্ছে না, তাই (ii)-এ আবিষ্ট প্রবাহের দিক নির্ণয় করা সম্ভব হয়নি এবং তার ফলে 'ক' ও 'খ' অপশনের মধ্যে নিশ্চিত সিদ্ধান্তে আসা যাচ্ছে না। তবে (iii) 'চুম্বকটি আকর্ষণ অনুভব করবে' লেঞ্জের সূত্র অনুযায়ী সর্বদা ভুল। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): S-N চুম্বকের উত্তর মেরু কুণ্ডলীর দিকে এগিয়ে আসছে, ফলে কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে ফ্লাক্স ক্রমাগত বৃদ্ধি পাচ্ছে — তাই (i) 'তড়িৎ প্রবাহ বৃদ্ধি পায়' সঠিক। (ii) আবিষ্ট প্রবাহ ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে হবে না ঘড়ির কাঁটার দিকে হবে তা নির্ভর করে কুণ্ডলীর প্যাঁচ কোন দিকে জড়ানো (winding sense) তার ওপর — চিত্র থেকে এটি নিশ্চিতভাবে বোঝা যাচ্ছে না। (iii) লেঞ্জের সূত্র অনুযায়ী আবিষ্ট প্রভাব সবসময় পরিবর্তনের কারণকে বাধা দেয়, তাই এগিয়ে আসা চুম্বক সবসময় কুণ্ডলী থেকে বিকর্ষণ অনুভব করবে, আকর্ষণ নয় — অর্থাৎ (iii) সর্বদা ভুল, তাই এটি-সংবলিত অপশন 'গ' ও 'ঘ' বাতিল হয়ে যায়। বাকি থাকে 'ক' (শুধু i) অথবা 'খ' (i ও ii), যা winding sense না জেনে নির্ধারণ করা যাচ্ছে না।
তাড়িতচৌম্বক আবেশ ও পরিবর্তী প্রবাহ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।