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।
-
২৪১
কুণ্ডলীতে যদি 300 পাক থাকে তবে 0.05 সেকেন্ডে 50 × 10−4 ওয়েবার ফ্লাক্স পরিবর্তন করা হলে কুণ্ডলীতে কত তড়িচ্চালক বল আবিষ্ট হবে?
- ক 360 V
- খ 300 V
- গ 100 V
- ঘ 30 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 30 V
N = 300, ΔΦ = 50×10−4 Wb = 5×10−3 Wb, Δt = 0.05 s। ফ্যারাডের সূত্র অনুযায়ী, ε = N(ΔΦΔt) = 300 × (5×10−30.05) = 300 × 0.1 = 30 V। -
২৪২
তোমার কলেজে দিক পরিবর্তী বৈদ্যুতিক সরবরাহ লাইনের কম্পাঙ্ক কত?
- ক 50 Hz
- খ 100 Hz
- গ 150 Hz
- ঘ 220 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 50 Hz
বাংলাদেশে গৃহস্থালি দিক পরিবর্তী (AC) বৈদ্যুতিক সরবরাহ লাইনের কম্পাঙ্ক 50 Hz এবং rms ভোল্টেজ 220 V। -
২৪৩
লেনজের সূত্র থেকে জানা যায়
(i) আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল
(ii) আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহ
(iii) আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহের দিক 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: গ) ii ও iii
লেঞ্জের সূত্র বলে, আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহ সবসময় এমন দিকে প্রবাহিত হয় যা তার সৃষ্টিকারী পরিবর্তনকে (ফ্লাক্স পরিবর্তনকে) বাধা দেয়। অর্থাৎ এই সূত্র থেকে সরাসরি জানা যায় যে আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহ সৃষ্টি হচ্ছে এবং তার দিক কেমন হবে — তাই (ii) ও (iii) সঠিক। কিন্তু আবিষ্ট তড়িচ্চালক বলের মান (কত ভোল্ট আবিষ্ট হবে) লেঞ্জের সূত্র থেকে জানা যায় না, তার মান নির্ণীত হয় ফ্যারাডের সূত্র ε = -N(dΦdt) থেকে — তাই (i) সঠিক নয়। -
২৪৪
দিক পরিবর্তী প্রবাহের অর্ধ চক্রের জন্য প্রবাহের গড় মান 1.6 A হলে প্রবাহের শীর্ষ মান কত?
- ক 1.6 A
- খ 2.512 A
- গ 1.3 A
- ঘ 12 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2.512 A
অর্ধ চক্রের গড় মান, Iavg = 2I0π। এখানে Iavg = 1.6 A, সুতরাং I0 = (Iavg × π)2 = (1.6 × 3.1416)2 ≈ 2.512 A। -
২৪৫
স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্কের একক হলো
- ক হার্টজ
- খ হেনরি
- গ ওয়েবার
- ঘ টেসলা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) হেনরি
স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক L-এর SI একক হেনরি (H)। হার্টজ কম্পাঙ্কের একক, ওয়েবার চৌম্বক ফ্লাক্সের একক এবং টেসলা চৌম্বক ক্ষেত্রের (চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্বের) একক। -
২৪৬
⚠️[যাচাই দরকার] দণ্ড চুম্বকটি কুণ্ডলীর কাছে নিতে থাকলে কুণ্ডলীতে---
[চিত্র আছে]- ক উত্তর মেরু, তড়িৎ প্রবাহের দিক ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে
- খ উত্তর মেরু, তড়িৎ প্রবাহের দিক ঘড়ির কাঁটার দিকে
- গ দক্ষিণ মেরু, তড়িৎ প্রবাহের দিক ঘড়ির কাঁটার দিকে
- ঘ দক্ষিণ মেরু, তড়িৎ প্রবাহের দিক ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) উত্তর মেরু, তড়িৎ প্রবাহের দিক ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: প্রশ্ন ১৫-এর প্রকৃত ছবি (দণ্ড চুম্বক কুণ্ডলীর কাছে আসছে — কোন মেরু, কোন দিক থেকে) নথিতে পাওয়া যায়নি; এর জায়গায় ভুলবশত প্রশ্ন ১৬-এর গ্রাফ-অপশনের ছবি বসানো আছে। ছবি ছাড়া চুম্বকের মেরু ও আবিষ্ট প্রবাহের দিক — দুটোই নিশ্চিতভাবে নির্ণয় করা সম্ভব নয়। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): লেঞ্জের সূত্র অনুযায়ী, চুম্বক কুণ্ডলীর কাছে এগিয়ে গেলে কুণ্ডলীর যে প্রান্ত চুম্বকের দিকে মুখ করে থাকে, সেখানে চুম্বকের এগিয়ে আসা মেরুর মতোই মেরু (সদৃশ মেরু) সৃষ্টি হয়, যাতে বিকর্ষণজনিত বাধা তৈরি হয়ে পরিবর্তনকে প্রতিরোধ করে (উদাহরণস্বরূপ, উত্তর মেরু এগিয়ে এলে কুণ্ডলীর কাছের প্রান্তেও উত্তর মেরু সৃষ্টি হবে) এবং কুণ্ডলীর প্যাঁচের দিক অনুযায়ী ডান হাতের নিয়ম প্রয়োগ করে প্রবাহের দিক (ঘড়ির কাঁটার দিকে/বিপরীতে) নির্ণয় করা হয়। কিন্তু এই প্রশ্নে চুম্বকের কোন মেরু (উত্তর/দক্ষিণ) কুণ্ডলীর দিকে এগিয়ে আসছে এবং কুণ্ডলীর প্যাঁচ কোন দিকে, তা ছবি ছাড়া জানা সম্ভব নয়। -
২৪৭
কুণ্ডলীটিকে সামনে রেখে দণ্ড চুম্বকটিকে দুলতে দিলে সময়ের সাথে কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহের লেখচিত্র হবে
- ক ধ্রুব/স্থির মানের সরল রেখা
- খ সময় বৃদ্ধির সাথে সরলরেখায় বৃদ্ধি
- গ সময় বৃদ্ধির সাথে সরলরেখায় হ্রাস
- ঘ পর্যায়বৃত্ত (সাইনোসয়েডাল) পরিবর্তন
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) পর্যায়বৃত্ত (সাইনোসয়েডাল) পরিবর্তন
দণ্ড চুম্বকটি কুণ্ডলীর সামনে দোলকের মতো দুলতে থাকলে চুম্বক কখনো কুণ্ডলীর কাছে আসে, কখনো দূরে যায় — এই গতি পর্যায়বৃত্ত (periodic) হওয়ায় কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্সও পর্যায়বৃত্তভাবে বৃদ্ধি-হ্রাস পায়, ফলে আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহও সময়ের সাথে পর্যায়বৃত্তভাবে (প্রায় সাইনোসয়েডাল ধরনে) পরিবর্তিত হবে — দিক পরিবর্তী প্রবাহের মতো। -
২৪৮
চিত্রে i0 = 2 A হলে irms-এর মান কত?
[চিত্র আছে]- ক 12 A
- খ 1 A
- গ 2 A
- ঘ 2 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 1 A
rms মানের সূত্র, Irms = I02। এখানে I0 = 2 A, সুতরাং Irms = 22 = 1 A। -
২৪৯
⚠️[যাচাই দরকার] A ও B বিন্দুতে কোন কোন মেরু উৎপন্ন হবে?
[চিত্র আছে]- ক A-তে উত্তর মেরু, B-তে দক্ষিণ মেরু
- খ A-তে দক্ষিণ মেরু, B-তে দক্ষিণ মেরু
- গ A-তে দক্ষিণ মেরু, B-তে উত্তর মেরু
- ঘ A-তে উত্তর মেরু, B-তে উত্তর মেরু
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) A-তে উত্তর মেরু, B-তে দক্ষিণ মেরু
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: এই প্রশ্নের জন্য প্রয়োজনীয় চিত্র (নির্দিষ্ট সলিনয়েড/কুণ্ডলী, যাতে A ও B প্রান্তে প্রবাহের দিক দেখানো থাকে) বইয়ে/ইনপুটে পাওয়া যায়নি। A ও B-তে কোন মেরু সৃষ্টি হবে তা নির্ণয় করতে প্রবাহের দিক ও প্যাঁচের বিন্যাস জানা আবশ্যক, যা চিত্র ছাড়া জানা সম্ভব নয়। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): একটি প্রবাহবাহী কুণ্ডলী বা সলিনয়েডের যে প্রান্তে প্রবাহ (দর্শকের দৃষ্টিকোণ থেকে) ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে প্রবাহিত হয়, সেই প্রান্তে উত্তর মেরু এবং যে প্রান্তে ঘড়ির কাঁটার দিকে প্রবাহিত হয় সেখানে দক্ষিণ মেরু সৃষ্টি হয় (ডান হাতের নিয়ম প্রয়োগ করে)। কিন্তু A ও B প্রান্তে প্রকৃত প্রবাহের দিক দেখানো নির্দিষ্ট চিত্র না থাকায় কোন প্রান্তে কোন মেরু হবে তা নির্দিষ্টভাবে বলা সম্ভব নয়। -
২৫০
একটি দিক পরিবর্তী প্রবাহমাত্রার কম্পাঙ্ক 25 Hz। শীর্ষ মানে পৌঁছাতে এর কত সময় লাগবে?
- ক 0.04 sec
- খ 0.03 sec
- গ 0.02 sec
- ঘ 0.01 sec
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0.01 sec
কম্পাঙ্ক f = 25 Hz হলে পর্যায়কাল T = 1f = 125 = 0.04 s। দিক পরিবর্তী প্রবাহ I = I0 sin(ωt) শূন্য থেকে শুরু হয়ে প্রথম শীর্ষ মানে পৌঁছাতে এক পূর্ণচক্রের চার ভাগের এক ভাগ সময় লাগে, অর্থাৎ t = T4 = 0.044 = 0.01 s। -
২৫১
⚠️[যাচাই দরকার] উপরের চিত্রে চুম্বকের N-pole-কে কুণ্ডলীর মধ্যে প্রবেশ করালে
[চিত্র আছে]
(i) গ্যালভানোমিটারের কাঁটা ডানাবর্তে ঘুরবে
(ii) গ্যালভানোমিটারের কাঁটা বামাবর্তে ঘুরবে
(iii) কাঁটার ঘূর্ণন হবে ক্ষণিকের 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: ক) i ও ii
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: কুণ্ডলীর প্যাঁচের দিক (winding sense) চিত্র থেকে নিশ্চিতভাবে নির্ধারণ করা যাচ্ছে না, তাই (i) না (ii) সঠিক তা নির্ণয় করা সম্ভব হয়নি এবং তার ফলে সঠিক উত্তর 'খ' (i ও iii) না 'গ' (ii ও iii) তা নিশ্চিত করা যাচ্ছে না। তবে (iii) সঠিক এবং অপশন 'ক' (i ও ii, পরস্পরবিরোধী) নিশ্চিতভাবে ভুল। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): N-pole কুণ্ডলীতে প্রবেশ করালে কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে ফ্লাক্স পরিবর্তিত হয়, ফলে emf ও প্রবাহ আবিষ্ট হয় এবং গ্যালভানোমিটারের কাঁটা ঘুরবে — এই ঘূর্ণন প্রবাহের দিক অনুযায়ী ঘড়ির কাঁটার দিকে (i) অথবা বিপরীত দিকে (ii) হতে পারে। যেহেতু (i) ও (ii) পরস্পর বিপরীত ঘটনা, দুটো একসাথে সত্য হতে পারে না, তাই অপশন 'ক' (i ও ii) ভৌতভাবেই ভুল, তা প্যাঁচের দিক না জেনেও বলা যায়। প্রকৃত দিক (ঘড়ির কাঁটার দিকে না বিপরীতে) নির্ভর করে কুণ্ডলীর প্যাঁচ কোনদিকে জড়ানো আছে তার ওপর, যা চিত্র থেকে নিশ্চিতভাবে বোঝা যাচ্ছে না। (iii) সঠিক: যেহেতু আবিষ্ট প্রবাহ কেবল ফ্লাক্স পরিবর্তনের সময়ই (চুম্বক প্রবেশ করানোর মুহূর্তে) সৃষ্টি হয় এবং চুম্বক কুণ্ডলীর ভেতরে স্থির হয়ে গেলে প্রবাহ শূন্য হয়ে যায়, তাই কাঁটার ঘূর্ণন ক্ষণস্থায়ী (momentary) হবে। -
২৫২
2000 পাকবিশিষ্ট আবেশকের মধ্য দিয়ে 20 A প্রবাহমাত্রা প্রবাহিত হচ্ছে। আবেশকের আবেশ গুণাঙ্ক 20 mH। আবিষ্ট চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিমাণ কত?
- ক 0.2 Wb
- খ 0.4 Wb
- গ 2.0 Wb
- ঘ 40 Wb
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.4 Wb
স্বকীয় আবেশের সম্পর্ক NΦ = LI থেকে, মোট ফ্লাক্স-লিংকেজ = L × I = 20×10−3 H × 20 A = 0.4 H·A = 0.4 Wb (যেহেতু H·A = Wb)। [নোট: L×I থেকে সরাসরি 0.4 Wb পাওয়া যায়, যা অপশন 'খ'-এর সাথে মেলে। লক্ষণীয়, যদি প্রতি-পাক ফ্লাক্স Φ = LIN ব্যবহার করা হয় তাহলে মান হয় 2×10−4 Wb, যা কোনো অপশনের সাথে মেলে না — তাই প্রশ্নের অভিপ্রেত সমাধানে N = 2000 এই হিসাবে ব্যবহৃত হয়নি (অতিরিক্ত তথ্য হিসেবে দেওয়া হয়েছে)।] -
২৫৩
কুণ্ডলীতে শক্তি সঞ্চিত হবে
(i) চৌম্বক শক্তি
(ii) বৈদ্যুতিক শক্তি
(iii) যান্ত্রিক শক্তি নিচের কোনটি সঠিক?- ক i
- খ ii
- গ iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) i
প্রবাহবাহী কুণ্ডলীর চারপাশে সৃষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্রে শক্তি সঞ্চিত থাকে, U = ½LI2 — এটি চৌম্বক শক্তি (i)। কুণ্ডলীতে ক্যাপাসিটরের মতো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি (ii) বা কোনো যান্ত্রিক শক্তি (iii) সঞ্চিত হয় না। -
২৫৪
আবেশহীন কুণ্ডলী তৈরি হয়
- ক দুই ভাঁজ করে
- খ তিন ভাঁজ করে
- গ পাঁচ ভাঁজ করে
- ঘ সাত ভাঁজ করে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) দুই ভাঁজ করে
আবেশহীন (non-inductive) কুণ্ডলী তৈরি করতে তারকে মাঝ বরাবর দুই ভাঁজ করে (দ্বিগুণ করে) পরস্পরের সাথে জড়ানো হয়, যাতে পাশাপাশি অবস্থিত পাকগুলোতে প্রবাহ বিপরীত দিকে প্রবাহিত হয়। ফলে প্রতিটি পাকের সৃষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্র পার্শ্ববর্তী পাকের ক্ষেত্র দ্বারা প্রায় নিষ্ক্রিয় (বাতিল) হয়ে যায়, এবং কুণ্ডলীর নিট স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক প্রায় শূন্য হয়। -
২৫৫
পারস্পরিক আবেশ গুণাঙ্কের একক কোনটি?
- ক Henry
- খ Weber
- গ Tesla
- ঘ Hertz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Henry
পারস্পরিক আবেশ গুণাঙ্ক M-এর সম্পর্ক ε2 = -M(dI1dt) থেকে, M-এর একক V(As) = V·sA = হেনরি (H), যা স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্কের এককের অনুরূপ। -
২৫৬
স্টেপ আপ ট্রান্সফরমারের ক্ষেত্রে
(i) Ns > Np
(ii) Es > Ep
(iii) Ip > Is নিচের কোনটি সঠিক?- ক i ও ii
- খ ii ও iii
- গ i ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমারে গৌণ কুণ্ডলীর পাক সংখ্যা মুখ্য কুণ্ডলীর চেয়ে বেশি থাকে, অর্থাৎ Ns > Np (i সঠিক)। ট্রান্সফরমারের সূত্র EpEs = NpNs অনুযায়ী Ns > Np হলে Es > Ep (ii সঠিক)। আবার শক্তির নিত্যতা সূত্র অনুযায়ী EpIp = EsIs, এবং Es > Ep হওয়ায় Ip > Is হতে হবে (iii সঠিক)। সুতরাং i, ii ও iii — সবগুলোই সঠিক। -
২৫৭
পরিবর্তী চৌম্বক ফ্লাক্স দ্বারা বদ্ধ কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হওয়াকে বলে
- ক স্বকীয় আবেশ
- খ পারস্পরিক আবেশ
- গ তড়িৎ আবেশ
- ঘ তড়িৎ চৌম্বক আবেশ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তড়িৎ চৌম্বক আবেশ
পরিবর্তী চৌম্বক ফ্লাক্স দ্বারা বদ্ধ কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক শক্তি (ও প্রবাহ) আবিষ্ট হওয়ার এই সাধারণ ঘটনাকে তড়িৎ চৌম্বক আবেশ (electromagnetic induction) বলা হয়, যার মধ্যে স্বকীয় আবেশ ও পারস্পরিক আবেশ উভয়ই বিশেষ ক্ষেত্র হিসেবে অন্তর্ভুক্ত। -
২৫৮
কোনো তলকে অতিক্রমকারী চৌম্বক ক্ষেত্র রেখার সংখ্যাকে বলা হয় ওই তলের সাথে সংশ্লিষ্ট
- ক চৌম্বক আবেশ
- খ চৌম্বক ফ্লাক্স
- গ তড়িৎ আবেশ
- ঘ তড়িৎ ফ্লাক্স
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) চৌম্বক ফ্লাক্স
কোনো তলকে লম্বভাবে অতিক্রমকারী চৌম্বক ক্ষেত্র রেখার সংখ্যাকে ওই তলের সাথে সংশ্লিষ্ট চৌম্বক ফ্লাক্স (Φ = B·A·cosθ) বলা হয়। -
২৫৯
এক পাকের একটি কুণ্ডলীর সাথে 1 Wb পরিমাণ চৌম্বক ফ্লাক্স 1 সেকেন্ডে সুষমভাবে হ্রাস পেয়ে শূন্যে নেমে আসলে ওই কুণ্ডলীতে 1 ভোল্ট তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয়, সেই পরিমাণ চৌম্বক ফ্লাক্সকে কী বলে?
- ক 1 টেসলা
- খ 1 হেনরি
- গ 1 ওয়েবার
- ঘ 1 ম্যাক্সওয়েল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1 ওয়েবার
এটি ওয়েবারের সংজ্ঞা: এক পাকের কোনো কুণ্ডলীর সাথে সংশ্লিষ্ট চৌম্বক ফ্লাক্স যদি 1 সেকেন্ডে সুষমভাবে হ্রাস পেয়ে শূন্যে নেমে আসার ফলে কুণ্ডলীতে 1 ভোল্ট তড়িচ্চালক বল আবিষ্ট হয়, তাহলে ওই ফ্লাক্সের পরিমাণকে 1 ওয়েবার (Wb) বলা হয়। -
২৬০
অর্ধ চক্রের জন্য দিক পরিবর্তী প্রবাহের গড় মান
- ক 1.57 × I0
- খ 0.9 × Imax
- গ 0.637 × I0
- ঘ 0.707 × I0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.637 × I0
দিক পরিবর্তী প্রবাহের অর্ধ চক্রের জন্য গড় মান, Iavg = 2I0π ≈ 0.637 I0।
তাড়িতচৌম্বক আবেশ ও পরিবর্তী প্রবাহ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।