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।
-
৩০১
একটি দিক পরিবর্তী তড়িৎ প্রবাহের সমীকরণ, I = 14 sin 314t হলে তড়িৎ প্রবাহের কম্পাঙ্ক কত?
- ক 14 Hz
- খ 50 Hz
- গ 100 Hz
- ঘ 314 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 50 Hz
I = I0 sin ωt-এর সাথে তুলনা করে, I = 14 sin 314t থেকে কৌণিক কম্পাঙ্ক ω = 314 rad/s। কম্পাঙ্ক, f = ω(2π) = 314(2 × 3.1416) = 3146.2832 ≈ 50 Hz। -
৩০২
কোনো কুণ্ডলীতে 0.5 As−1 হারে তড়িৎ প্রবাহের পরিবর্তন করলে 2 V তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয়। কুণ্ডলীর স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক কত?
- ক 0.25 H
- খ 1 H
- গ 4 H
- ঘ 10 H
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 4 H
স্বকীয় আবেশের সংজ্ঞা থেকে, ε = L(dIdt), সুতরাং L = ε(dIdt) = 20.5 = 4 H। -
৩০৩
নিচের উদ্দীপকটি পড় এবং ৭৪ ও ৭৫নং প্রশ্নের উত্তর দাও: একটি আয়তাকার কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল 12 × 10−4 m2 এবং এটি একটি 3.0 T চৌম্বক ক্ষেত্রে লম্বভাবে স্থাপন করা হলো। পরবর্তীতে কয়েলটি 3 সেকেন্ডে ঘুরে চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে 30° কোণে অবস্থান করে। প্রাথমিক অবস্থায় কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে অতিক্রান্ত চৌম্বক ফ্লাক্সের মান কত?
- ক 0 Wb
- খ 4.0 × 10−4 Wb
- গ 3.6 × 10−3 Wb
- ঘ 2.5 × 10−3 Wb
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 3.6 × 10−3 Wb
কুণ্ডলীটি প্রাথমিক অবস্থায় চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে লম্বভাবে স্থাপিত, অর্থাৎ কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল-ভেক্টর (normal) চৌম্বক ক্ষেত্রের সমান্তরাল, তাই কোণ θ = 0। সুতরাং প্রাথমিক ফ্লাক্স, Φ1 = BA cos θ = BA cos 0° = BA = 3.0 × (12 × 10−4) = 3.6 × 10−3 Wb। -
৩০৪
নিচের উদ্দীপকের আলোকে ৭৪ ও ৭৫ নং প্রশ্নের উত্তর দাও। কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল, A = 12 × 10−4 m2; চৌম্বক ক্ষেত্র, B = 3.0 T (কুণ্ডলীর তল প্রাথমিকভাবে ক্ষেত্রের সাথে লম্ব)। 3 সেকেন্ডে কুণ্ডলী ঘুরে ক্ষেত্রের সাথে 30° কোণে অবস্থান করে। উদ্দীপক অনুযায়ী আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তির মান কত?
- ক 0.1 mV
- খ 0.13 mV
- গ 0.6 mV
- ঘ 1.2 mV
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.6 mV
কুণ্ডলীটি ঘুরে চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে 30° কোণে অবস্থান করার অর্থ, ক্ষেত্রফল-ভেক্টর (normal) ও চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যবর্তী কোণ হয় (90° - 30°) = 60°। সুতরাং শেষ অবস্থায় ফ্লাক্স, Φ2 = BA cos 60° = 3.6 × 10−3 × 0.5 = 1.8 × 10−3 Wb। প্রাথমিক ফ্লাক্স Φ1 = BA cos 0° = 3.6 × 10−3 Wb (আগের প্রশ্ন অনুযায়ী)। ফ্লাক্সের পরিবর্তন, ΔΦ = |Φ2 - Φ1| = 1.8 × 10−3 Wb এবং এই পরিবর্তন ঘটে Δt = 3 s সময়ে। ফ্যারাডের সূত্র অনুযায়ী, আবিষ্ট emf, ε = ΔΦΔt = (1.8 × 10−3)3 = 0.6 × 10−3 V = 0.6 mV। -
৩০৫
⚠️[যাচাই দরকার] নিম্নের কোনটি আবেশক-এর প্রতীক?
[চিত্র আছে]- ক [চিত্র আছে]
- খ [চিত্র আছে]
- গ [চিত্র আছে]
- ঘ [চিত্র আছে]
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) [চিত্র আছে]
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: চারটি অপশনই ভিন্ন চিত্র, মূল চিত্র ছাড়া সঠিক প্রতীক নিশ্চিত করা অসম্ভব -- ম্যানুয়ালি যাচাই প্রয়োজন। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): প্রশ্নটি সরাসরি একটি প্রতীক (সিম্বল) শনাক্তকরণের প্রশ্ন -- চারটি অপশনই ভিন্ন ভিন্ন চিত্র, টেক্সট থেকে বিচার করার কোনো উপায় নেই। প্রচলিত বর্তনী চিত্রে আবেশক (ইন্ডাক্টর/কুণ্ডলী)-এর প্রতীক সাধারণত কয়েকটি ধারাবাহিক অর্ধবৃত্ত বা প্যাঁচানো (coiled/loop-shaped) রেখা দিয়ে দেখানো হয় (অনেকটা স্প্রিং-এর মতো), যা রোধকের জিগজ্যাগ প্রতীক বা ধারকের সমান্তরাল রেখার প্রতীক থেকে আলাদা। Rafi আসল চিত্র দেখে এই বর্ণনার সাথে মিলিয়ে সঠিক অপশন বেছে নিতে পারবেন। -
৩০৬
স্টেপ ডাউন (অবরোহী) ট্রান্সফরমারের ক্ষেত্রে
(i) Ip > Is
(ii) Np > Ns
(iii) Ep > Es 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
স্টেপ ডাউন (অবরোহী) ট্রান্সফরমারে গৌণ কুণ্ডলীতে ভোল্টেজ কমে এবং প্রবাহ বাড়ে, অর্থাৎ Ns < Np, Es < Ep এবং Is > Ip। বিবৃতিগুলো যাচাই করলে: (i) Ip > Is -- এটি ভুল, কারণ স্টেপ ডাউনে বরং Is > Ip হয় (শক্তি সংরক্ষণ সূত্র EpIp = EsIs অনুযায়ী ভোল্টেজ কমলে প্রবাহ বাড়ে)। (ii) Np > Ns -- এটি সত্য, কারণ স্টেপ ডাউন ট্রান্সফরমারে মুখ্য কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা গৌণ কুণ্ডলীর চেয়ে বেশি থাকে। (iii) Ep > Es -- এটিও সত্য, স্টেপ ডাউনের মূল বৈশিষ্ট্যই হলো আউটপুট ভোল্টেজ ইনপুটের চেয়ে কম হওয়া। সুতরাং সঠিক বিবৃতি হলো (ii) ও (iii)। -
৩০৭
নিচের উদ্দীপকের আলোকে ৭৮ ও ৭৯নং প্রশ্নের উত্তর দাও। Ep = 240 V, Ip = 2 mA, Is = 50 mA, Ns = 50। Np-এর মান কত?
[চিত্র আছে]- ক 1050
- খ 1150
- গ 1250
- ঘ 1350
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1250
প্রথমে শক্তি সংরক্ষণ সূত্র EpIp = EsIs ব্যবহার করে Es নির্ণয় করি: Es = EpIpIs = (240 × 2×10−3)(50×10−3) = 0.480.05 = 9.6 V। এরপর EpEs = NpNs সম্পর্ক থেকে Np = Ns × (EpEs) = 50 × (2409.6) = 50 × 25 = 1250। সুতরাং Np = 1250। -
৩০৮
একটি বৃত্তাকার কুণ্ডলীর গ্যালভানোমিটারের কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল A, পাক সংখ্যা N এবং স্থায়ী চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রাবল্য B। কুণ্ডলীতে প্রবাহমাত্রা I হলে, কুণ্ডলীর ওপর টর্ক কত?
- ক (NAB)2I
- খ NABI
- গ N2ABI
- ঘ NABI
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) NABI
গ্যালভানোমিটারের কুণ্ডলীতে (ক্ষেত্রফল A, পাকসংখ্যা N, প্রবাহ I) সুষম চৌম্বকক্ষেত্র B-তে আবিষ্ট টর্ক τ = NIAB (চৌম্বক ক্ষেত্র কুণ্ডলীতলের সমান্তরাল/রেডিয়াল হওয়ায় সর্বোচ্চ টর্ক পাওয়া যায়, sinθ = 1 ধরা হয়)। তাই টর্ক = NABI। -
৩০৯
একটি l দীর্ঘ তারকে B প্রাবল্যের চৌম্বক ক্ষেত্রের সমকোণে v বেগে চালনা করলে এতে কত তড়িচ্চালক বল আবিষ্ট হবে?
- ক Blv
- খ B2lv
- গ Blv2
- ঘ Blv
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) Blv
চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে সমকোণে (লম্বভাবে) v বেগে গতিশীল l দৈর্ঘ্যের তারে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল ε = Blv, যেখানে B চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রাবল্য, l তারের দৈর্ঘ্য এবং v বেগ। এটি গতিশীল রডে আবেশের প্রমাণিত সূত্র (Motional EMF)। -
৩১০
একটি কুণ্ডলীতে প্রবাহমাত্রা 0.5 sec সময়ে 0 A থেকে 2 A হলে ওই কুণ্ডলীতে 8 V তড়িচ্চালক বল আবিষ্ট হয়। কুণ্ডলীর আবেশ গুণাঙ্ক কত?
- ক 5 H
- খ 4 H
- গ 3 H
- ঘ 2 H
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2 H
স্বকীয় আবেশের সূত্র অনুযায়ী ε = L(dIdt)। এখানে dI = 2 − 0 = 2 A, dt = 0.5 s, তাই dIdt = 20.5 = 4 As। প্রদত্ত ε = 8 V হওয়ায়, L = ε(dIdt) = 84 = 2 H। -
৩১১
প্রদত্ত সমীকরণগুলির মধ্যে কোনটি সঠিক?
- ক μ0 B = ε0 E
- খ μ0ε0 E = B0
- গ E0 = μ0ε0 B
- ঘ μ0ε0 E = ε0 B
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) μ0ε0 E = B0
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গে আলোর বেগ c = EB এবং c = 1μ0ε0। এই দুটি সম্পর্ক সমান করলে EB = 1μ0ε0, অর্থাৎ B = μ0ε0 × E। এটিই বিকল্প (খ)-তে দেওয়া আছে: μ0ε0 E = B0। অন্য বিকল্পগুলোতে রাশিগুলোর মাত্রিক সম্পর্ক সঠিকভাবে মেলে না। -
৩১২
একটি কুণ্ডলীর পাক সংখ্যা 100 এবং কুণ্ডলীর সঙ্গে জড়িত চৌম্বক ফ্লাক্স 0.4 × 10−2 Wbsec হারে পরিবর্তিত হলে কুণ্ডলীতে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল কত?
- ক 0.8 V
- খ 0.8 × 10−2 V
- গ 0.4 V
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.4 V
ফ্যারাডের সূত্র অনুযায়ী ε = N(dΦdt)। এখানে N = 100 এবং dΦdt = 0.4×10−2 Wbsec = 0.004 Wbs। সুতরাং ε = 100 × 0.004 = 0.4 V। -
৩১৩
A ক্ষেত্রফল এবং N পাক সংখ্যার একটি আয়তাকার কুণ্ডলী B প্রাবল্যের চৌম্বক ক্ষেত্রে ω কৌণিক বেগে ঘুরছে। সর্বোচ্চ আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল কত?
- ক NABω
- খ ½NABω
- গ ½N2ABω
- ঘ NABω
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) NABω
চৌম্বকক্ষেত্রে ঘূর্ণায়মান কুণ্ডলীতে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল ε = NABω sin(ωt)। sin(ωt) এর সর্বোচ্চ মান 1 হওয়ায় সর্বোচ্চ (শীর্ষ) তড়িচ্চালক বল ε0 = NABω। -
৩১৪
0.1 m × 0.05 m মানের একটি আয়তাকার কুণ্ডলীর পাক সংখ্যা 100। এটিকে 0.1 Wb m−2 প্রাবল্যের চৌম্বক ক্ষেত্রের সমকোণে রাখার পর ক্ষেত্র প্রাবল্য 0.05 sec-এ কমে 0.05 Wb m−2 হয়। তাহলে কুণ্ডলীতে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল কত?
- ক 5.0 V
- খ 0.5 V
- গ 0.04 V
- ঘ 0.3 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 0.5 V
কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল A = 0.1 × 0.05 = 0.005 m2, পাকসংখ্যা N = 100। চৌম্বক ক্ষেত্র B, ক্ষেত্রের সমকোণে থাকায় Φ = BA। প্রাবল্য পরিবর্তন ΔB = 0.1 − 0.05 = 0.05 Wb m−2, সময় Δt = 0.05 s। তাই ε = N × A × (ΔBΔt) = 100 × 0.005 × (0.050.05) = 100 × 0.005 × 1 = 0.5 V। -
৩১৫
দুটি কুণ্ডলীর পারস্পরিক আবেশ গুণাঙ্ক 2 H। একটি কুণ্ডলীতে প্রবাহমাত্রা 0.1 sec-এ 10 A থেকে শূন্য হলে অন্য কুণ্ডলীতে কত তড়িচ্চালক বল আবিষ্ট হবে?
- ক 2 V
- খ 20 V
- গ 0.2 V
- ঘ 200 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 200 V
পারস্পরিক আবেশের সূত্র ε2 = M(dI1dt)। এখানে M = 2 H, dI1 = 10 − 0 = 10 A, dt = 0.1 s। তাই dI1dt = 100.1 = 100 As। সুতরাং ε2 = 2 × 100 = 200 V। -
৩১৬
একটি কুণ্ডলীর সঙ্গে যে কোনো t সময়ে জড়িত চৌম্বক ফ্লাক্স φ = (10t2 − 50t + 250) Wb; t = 3 s সময়ে কুণ্ডলীতে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল কত?
- ক 190 V
- খ −190 V
- গ −10 V
- ঘ 10 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) −10 V
φ = 10t2 − 50t + 250 হলে dφdt = 20t − 50। ফ্যারাডের সূত্র অনুযায়ী ε = −dφdt = −(20t − 50) = 50 − 20t। t = 3 s বসালে ε = 50 − 20×3 = 50 − 60 = −10 V। ঋণাত্মক চিহ্নটি নির্দেশ করে যে t = 3 s সময়ে ফ্লাক্স হ্রাস পাচ্ছে (dφdt ধনাত্মক), লেঞ্জের সূত্র অনুযায়ী আবিষ্ট emf তার বিরোধিতা করে ঋণাত্মক হয়। -
৩১৭
একটি 220 V পরিবর্তী উৎসের শীর্ষ বিভব
- ক 220 V
- খ প্রায় 160 V
- গ প্রায় 310 V
- ঘ 440 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) প্রায় 310 V
220 V পরিবর্তী উৎসে উল্লেখিত মান rms (কার্যকর) মান হিসেবে ধরা হয়। শীর্ষ বিভব E0 = Erms × 2 = 220 × 1.414 ≈ 311 V, যা প্রায় 310 V (বিকল্প গ-এর সাথে মিলে)। -
৩১৮
বাসাবাড়িতে A.C. সরবরাহ লাইনে ভোল্টেজ 220 V হলেও এর কার্যকর মান কত?
- ক 220 V
- খ 250 V
- গ 311 V
- ঘ 440 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 220 V
বাসাবাড়িতে AC সরবরাহ লাইনে যে 220 V উল্লেখ করা হয়, সেটিই মূলত rms বা কার্যকর মান (এটি শীর্ষ মান নয়, বরং সমমানের DC-এর সমতুল্য কার্যকর মান হিসেবে নির্ধারিত)। তাই কার্যকর মান 220 V-ই। -
৩১৯
কোনো সুষম চৌম্বকক্ষেত্রে স্থাপিত কুণ্ডলীর ঘূর্ণন বেগ বৃদ্ধি করলে নিচের কোন রাশি অপরিবর্তিত থাকবে?
- ক তড়িৎ প্রবাহের শীর্ষমান
- খ তড়িৎ প্রবাহের গড় মান
- গ তড়িৎ প্রবাহের মূল গড় বর্গমান
- ঘ আকৃতি গুণাঙ্ক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আকৃতি গুণাঙ্ক
সুষম চৌম্বকক্ষেত্রে ঘূর্ণায়মান কুণ্ডলীতে emf ε = NABω sin(ωt), যার শীর্ষমান ε0 = NABω। ঘূর্ণন বেগ ω বাড়ালে শীর্ষমান ε0 (এবং সংশ্লিষ্ট প্রবাহের শীর্ষমান I0), rms মান Irms = I02, এবং গড় মান Iavg = 2I0π -- এই সবগুলোই ω-এর সমানুপাতিক হয়ে বৃদ্ধি পায়। কিন্তু আকৃতি গুণাঙ্ক (form factor) = IrmsIavg = π(22) ≈ 1.11, যা শুধুমাত্র তরঙ্গের আকৃতির (sinusoidal shape) উপর নির্ভরশীল, বিস্তার (amplitude) বা কম্পাঙ্কের (frequencyω) উপর নয়। তাই ω পরিবর্তনেও আকৃতি গুণাঙ্ক অপরিবর্তিত থাকে। -
৩২০
নিচের কোনটির কার্যনীতি আবেশ ক্রিয়ার উপর প্রতিষ্ঠিত?
- ক মোটর
- খ ট্রান্সফরমার
- গ জেনারেটর
- ঘ ট্রানজিস্টর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) জেনারেটর
জেনারেটরের কার্যনীতি সরাসরি ফ্যারাডের তড়িৎ চৌম্বক আবেশ সূত্রের উপর প্রতিষ্ঠিত -- কুণ্ডলী চৌম্বকক্ষেত্রে ঘোরানো হলে এর সাথে জড়িত চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তিত হয়, ফলে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল উৎপন্ন হয় (ε = NABω sinωt)। এটিই তড়িৎ চৌম্বক আবেশের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ ও প্রত্যক্ষ ব্যবহারিক প্রয়োগ। অন্যদিকে মোটর কাজ করে এর বিপরীত নীতিতে -- চৌম্বকক্ষেত্রে প্রবাহিত তারে বল ক্রিয়ার (F = BIl) মাধ্যমে, আবেশ ক্রিয়ায় নয়। ট্রানজিস্টর একটি সেমিকন্ডাক্টর ডিভাইস, এর সাথে চৌম্বক আবেশের সম্পর্ক নেই। (উল্লেখ্য, ট্রান্সফরমারও আবেশের একটি রূপ -- পারস্পরিক আবেশ -- এর ওপর ভিত্তি করে কাজ করে, তবে জেনারেটর হলো তড়িৎ চৌম্বক আবেশের সরাসরি ও ধ্রুপদী উদাহরণ।)
তাড়িতচৌম্বক আবেশ ও পরিবর্তী প্রবাহ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।