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।
-
৩২১
যদি তড়িৎ প্রবাহের সমীকরণ I(t) = 20 sin(628t) হয়, তাহলে তড়িতের কম্পাঙ্ক ও rms মান কত?
- ক 100 Hz, 14.14 A
- খ 200 Hz, 15 A
- গ 100 Hz, 20 A
- ঘ 50 Hz, 14.15 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 100 Hz, 14.14 A
I(t) = 20 sin(628t) থেকে I0 = 20 A এবং ω = 628 rad/s। কম্পাঙ্ক f = ω2π = 6286.2832 ≈ 100 Hz। rms মান Irms = I02 = 201.414 ≈ 14.14 A। সুতরাং কম্পাঙ্ক 100 Hz এবং rms মান 14.14 A। -
৩২২
⚠️[যাচাই দরকার] নিচের কোন গ্রাফটি স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক নির্দেশ করে?
[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 গ্রাফ, মূল চিত্র ছাড়া সঠিক উত্তর নিশ্চিত করা অসম্ভব -- ম্যানুয়ালি যাচাই প্রয়োজন। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): চারটি অপশনই ভিন্ন গ্রাফ, মূল চিত্র ছাড়া কোনটি সঠিক তা নিশ্চিত করা যাচ্ছে না। তবে ধারণা হিসেবে বলা যায়, স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক L ধ্রুব হওয়ায় Φ = LI সম্পর্ক অনুযায়ী কুণ্ডলীর সাথে যুক্ত চৌম্বক ফ্লাক্স-সংযোগ (flux linkage, NΦ) বনাম প্রবাহ I -এর লেখচিত্র মূলবিন্দুগামী একটি সরলরেখা হয়, যার ঢাল (slope) = L। Rafi আসল চারটি গ্রাফ দেখে এই বৈশিষ্ট্যের (মূলবিন্দুগামী সরলরেখা) সাথে মিলিয়ে সঠিক অপশন বেছে নিতে পারবেন। -
৩২৩
আবেশহীন কুণ্ডলীর কাজ কী?
- ক বর্তনীর মূল প্রবাহকে বাধা দেওয়া
- খ প্রবাহের বিপরীতে একটি তড়িচ্চালক বল উৎপন্ন করে
- গ নিট চৌম্বক ফ্লাক্সের কোনো পরিবর্তন ঘটায় না
- ঘ বর্তনীর রোধের মান বৃদ্ধি করে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) নিট চৌম্বক ফ্লাক্সের কোনো পরিবর্তন ঘটায় না
আবেশহীন কুণ্ডলী (non-inductive coil) বিশেষভাবে এমনভাবে প্যাঁচানো হয় (যেমন তারকে দ্বিগুণ করে উল্টোদিকে ভাঁজ করে পেঁচিয়ে) যাতে পাশাপাশি প্যাঁচের চৌম্বক ক্ষেত্র পরস্পর বিপরীতমুখী হয়ে একে অপরকে বাতিল করে দেয়। ফলে প্রবাহ পরিবর্তিত হলেও কুণ্ডলীর সাথে যুক্ত নিট চৌম্বক ফ্লাক্সের কোনো পরিবর্তন ঘটে না, তাই কোনো স্ব-আবিষ্ট emf উৎপন্ন হয় না (স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক প্রায় শূন্য)। এই বৈশিষ্ট্যের কারণেই একে রোধ বাক্স বা মাপনযন্ত্রে ব্যবহার করা হয়, যেখানে অবাঞ্ছিত স্ব-আবেশ এড়ানো প্রয়োজন। -
৩২৪
2 mH বিশিষ্ট স্বকীয় আবেশের কোনো আবেশকে কোনো সময়ে প্রবাহমাত্রা I = t2e 1−t হলে কত সময়ে তড়িচ্চালক শক্তি শূন্য হবে?
- ক 1 sec
- খ 2 sec
- গ 3 sec
- ঘ 4 sec
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2 sec
কুণ্ডলীতে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল ε = −L(dIdt)। প্রদত্ত I = t2e1−t। dIdt নির্ণয় করতে গুণজ নিয়ম (product rule) প্রয়োগ করি: dIdt = 2t·e1−t + t2·e1−t·(−1) = e1−t(2t − t2) = e1−t·t·(2 − t)। emf শূন্য হবে যখন dIdt = 0, অর্থাৎ t·(2 − t) = 0, যা থেকে t = 0 অথবা t = 2। t = 0 হলো প্রারম্ভিক (তুচ্ছ) অবস্থা, তাই কার্যকর উত্তর t = 2 sec। -
৩২৫
কোনো আবদ্ধ কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক বল
- ক চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হারের ধনাত্মক মানের সমানুপাতিক
- খ চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হারের ঋণাত্মক মানের সমানুপাতিক
- গ চৌম্বক ফ্লাক্সের ঋণাত্মক মানের সমানুপাতিক
- ঘ চৌম্বক ফ্লাক্সের ঋণাত্মক মানের ব্যস্তানুপাতিক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হারের ঋণাত্মক মানের সমানুপাতিক
ফ্যারাডের সূত্র ও লেঞ্জের সূত্রের সমন্বিত রূপ হলো ε = −N(dΦdt), অর্থাৎ আবদ্ধ কুণ্ডলীতে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল সর্বদা চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হার (dΦdt)-এর ঋণাত্মক মানের সমানুপাতিক -- ঋণাত্মক চিহ্নটি লেঞ্জের সূত্রকে নির্দেশ করে, যা বলে আবিষ্ট emf সর্বদা ফ্লাক্স পরিবর্তনের কারণকে বাধা দেওয়ার দিকে কাজ করে। -
৩২৬
⚠️[যাচাই দরকার] উপরের O বিন্দুতে দিক পরিবর্তী প্রবাহের সময়
[চিত্র আছে]- ক T4
- খ 3T4
- গ 5T4
- ঘ 7T4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) T4
⚠️ এই প্রশ্নটা যাচাই দরকার -- কারণ: উদ্দীপকের গ্রাফে O বিন্দুর অবস্থান বইয়ে উল্লেখ নেই, তাই নির্দিষ্ট উত্তর নির্ণয় করা সম্ভব নয় -- Rafi মূল চিত্র দেখে সমাধান করবেন। | সম্ভাব্য ব্যাখ্যা (নিশ্চিত না): প্রশ্নে একটি দিক পরিবর্তী প্রবাহের গ্রাফ ও তাতে চিহ্নিত 'O' বিন্দুর প্রসঙ্গ দেওয়া আছে, কিন্তু বইয়ের উৎস টেক্সটে O বিন্দুটি গ্রাফের ঠিক কোথায় অবস্থিত (কোন দশা/phase-এ) তা উল্লেখ নেই। T/4, 3T/4, 5T/4, 7T/4 -- এই সময়গুলো সাধারণত sin তরঙ্গের বিভিন্ন বৈশিষ্ট্যপূর্ণ বিন্দু (সর্বোচ্চ, শূন্য-অতিক্রম, সর্বনিম্ন ইত্যাদি) নির্দেশ করে, কিন্তু O বিন্দুর প্রকৃতি (এটি কি সর্বোচ্চ মান, নাকি ঋণাত্মক দিকে শূন্য অতিক্রমের বিন্দু) না জানা থাকলে নির্দিষ্টভাবে উত্তর নির্ণয় সম্ভব নয়। -
৩২৭
E = 5 sin 50πt volt-এর কার্যকরী তড়িচ্চালক বলের গড় বর্গমূল মান?
- ক 25 V
- খ 52 V
- গ 25 V
- ঘ 52 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 52 V
E = 5 sin(50πt) V কে E = E0 sin(ωt) এর সাথে তুলনা করে পাই E0 = 5 V। rms (মূল গড় বর্গ) মান Erms = E02 = 52 V। -
৩২৮
কোনো AC প্রবাহের অর্ধ চক্রের জন্য প্রবাহের গড় মান 1.6 A হলে প্রবাহের শীর্ষ মান কত?
- ক 2.512 A
- খ 1.34 A
- গ 42 A
- ঘ 12 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2.512 A
অর্ধচক্রের গড় মান Iavg = (2π)I0। প্রদত্ত Iavg = 1.6 A, তাই I0 = Iavg × π2 = 1.6 × 3.14162 = 1.6 × 1.5708 ≈ 2.513 A ≈ 2.512 A (বিকল্প ক-এর সাথে মিলে)। -
৩২৯
একমুখী তড়িৎ প্রবাহের (DC) কম্পাঙ্ক-
- ক 100 Hz
- খ 60 Hz
- গ 50 Hz
- ঘ 0 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0 Hz
DC (একমুখী প্রবাহ) সময়ের সাথে দিক পরিবর্তন করে না, তাই এর কম্পাঙ্ক 0 Hz।
AC (পরিবর্তী প্রবাহ) i = i0 sin ωt, প্রতি পর্যায়ে দুইবার দিক বদলায়; বাংলাদেশে সরবরাহ কম্পাঙ্ক 50 Hz, আমেরিকায় 60 Hz।
ব্যাটারি, ডিসি জেনারেটর DC উৎস; AC-এর জন্য f = 1T, ω = 2πf। -
৩৩০
একটি 200 V পরিবর্তী উৎসের শীর্ষ বিভব-
- ক 220 V
- খ প্রায় 160 V
- গ প্রায় 310 V
- ঘ 440 প্রায় 160 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) প্রায় 310 V
এখানে, Vrms = 220 V (পরিবর্তী উৎসের মান সাধারণত rms)
V0 = 2 × Vrms = 1.414 × 220 ≈ 311 V ≈ প্রায় 310 V
200 V হলে V0 = 2 × 200 = 283 V; rms মান = শীর্ষ মান/2 = 0.707V0, গড় মান (অর্ধচক্র) = 2V0π = 0.637V0। -
৩৩১
একটি ট্রান্সফর্মারের মূখ্য কুন্ডলীর পাক সংখ্যা 50, ভোল্টেজ 200 V। এর গৌণ কুন্ডলীর পাক সংখ্যা 100 হলে, ভোল্টেজ কত?
- ক 100 V
- খ 200 V
- গ 300 V
- ঘ 400 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 400 V
এখানে, Np = 50, Vp = 200 V, Ns = 100
VsVp = NsNp ⇒ Vs = Vp × NsNp = 200 × 10050 = 400 V
Ns > Np হওয়ায় এটি উচ্চধাপী (step-up) ট্রান্সফর্মার; আদর্শ ট্রান্সফর্মারে Vp Ip = Vs Is। -
৩৩২
তড়িৎ বর্তনীতে আবিষ্ট (induced) তড়িৎ প্রবাহের দিক নির্ণয়ের সূত্র কোনটি?
- ক ফ্যারাডের সূত্র
- খ লেঞ্জের সূত্র
- গ লেঞ্জের সূত্র/ফ্লেমিং এর বাম হস্ত সূত্র
- ঘ লেঞ্জের সূত্র/ফ্লেমিং এর ডান হস্ত সূত্র
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) লেঞ্জের সূত্র/ফ্লেমিং এর ডান হস্ত সূত্র
আবিষ্ট তড়িৎপ্রবাহের দিক নির্ণয়ের সূত্র: লেঞ্জের সূত্র ও ফ্লেমিংয়ের ডান হস্ত সূত্র (জেনারেটর নিয়ম)।
লেঞ্জের সূত্র: আবিষ্ট প্রবাহের দিক এমন হয় যে এটি যে কারণে সৃষ্টি, সেই কারণকেই বাধা দেয় — এটি শক্তির সংরক্ষণ সূত্রের ফল; ε = −dΦdt-এর ঋণাত্মক চিহ্ন এটিই।
ফ্লেমিংয়ের ডান হস্ত: বৃদ্ধাঙ্গুলি = পরিবাহীর গতি, তর্জনী = চৌম্বকক্ষেত্র, মধ্যমা = আবিষ্ট প্রবাহ।
ফ্লেমিংয়ের বাম হস্ত সূত্র প্রবাহবাহী পরিবাহীর উপর বলের দিক দেয় (মোটর নিয়ম); ফ্যারাডের সূত্র আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তির মান দেয়, দিক নয়। -
৩৩৩
ডায়নামো কে আবিষ্কার করেন?
- ক নিউটন
- খ নীলস বোর
- গ মাইকেল ফ্যারাডে
- ঘ রাদার ফোর্ড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) মাইকেল ফ্যারাডে
ডায়নামো (জেনারেটর) আবিষ্কার করেন মাইকেল ফ্যারাডে (1831) — তড়িৎচুম্বকীয় আবেশ আবিষ্কারের পর প্রথম ডিস্ক ডায়নামো তৈরি করেন।
ডায়নামো যান্ত্রিক শক্তিকে তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তর করে; কার্যনীতি তড়িৎচুম্বকীয় আবেশ, ε = NBAω sin ωt।
নিউটন গতির সূত্র ও মহাকর্ষ, নীলস বোর পরমাণু মডেল, রাদারফোর্ড নিউক্লিয়াস আবিষ্কারের জন্য পরিচিত। -
৩৩৪
পরিবর্তী চৌম্বক ফ্লাক্স দ্বারা বদ্ধ কুণ্ডলীর তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হওয়াকে বলে—
- ক পারস্পরিক আবেশ
- খ তড়িৎ আবেশ
- গ স্বকীয় আবেশ
- ঘ তড়িৎ চৌম্বক আবেশ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) তড়িৎ চৌম্বক আবেশ
পরিবর্তী চৌম্বক ফ্লাক্সের কারণে বদ্ধ কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হওয়ার ঘটনাই তড়িৎ চৌম্বক আবেশ।
ফ্যারাডের সূত্র: E = −N dφdt, লেঞ্জের সূত্র অনুযায়ী ঋণাত্মক চিহ্ন বাধাদানকে বোঝায় এবং এটি শক্তির সংরক্ষণ মেনে চলে।
একই কুণ্ডলীর নিজস্ব প্রবাহের পরিবর্তনে আবেশ হলে স্বকীয় আবেশ (E = −L didt), পাশের কুণ্ডলীতে হলে পারস্পরিক আবেশ (E = −M didt)।
এগুলো তড়িৎ চৌম্বক আবেশেরই বিশেষ রূপ; ডায়নামো, ট্রান্সফরমার এই নীতিতে চলে। -
৩৩৫
তড়িৎচুম্বকীয় আবেশের ক্ষেত্রে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল নির্ভর করে না -
- ক চৌম্বক আবেশের উপর
- খ কুণ্ডলী পাক সংখ্যার উপর
- গ কুণ্ডলীর রোধের উপর
- ঘ সময়ের উপর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কুণ্ডলীর রোধের উপর
ফ্যারাডের আবেশ সূত্র অনুসারে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল e = −N dΦdt, যেখানে Φ = BA cosθ।
তাই e নির্ভর করে চৌম্বক আবেশ B, ক্ষেত্রফল A, পাক সংখ্যা N এবং সময় t-এর উপর (ফ্লাক্স পরিবর্তনের হার),
কিন্তু কুণ্ডলীর রোধ R-এর উপর নির্ভর করে না।
রোধ কেবল আবিষ্ট প্রবাহ নির্ধারণ করে: i = eR, আর আবিষ্ট আধান q = NΔΦR।
লেঞ্জের সূত্র (ঋণাত্মক চিহ্ন) বলে আবিষ্ট প্রবাহের দিক এমন যে তা কারণকে বাধা দেয়। -
৩৩৬
কোন ট্রান্সফরমারের মুখ্য কুণ্ডলী ও গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যার অনুপাত 1:6 এবং গৌণ কুণ্ডলীর প্রবাহমাত্রা 12 A হলে মুখ্য কুণ্ডলীতে কত হবে?
- ক 2 A
- খ 72 A
- গ 0 A
- ঘ 12 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 72 A
এখানে, Np : Ns = 1 : 6, is = 12 A
আদর্শ ট্রান্সফরমারে Npip = Nsis
ip = (NsNp) × is = 6 × 12 = 72 A -
৩৩৭
কোন সূত্রানুসারে ট্রান্সফর্মার তৈরি হয়?
- ক কুলম্ব
- খ ফ্যারাডে
- গ ওহম
- ঘ প্ল্যাঙ্ক
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ফ্যারাডে
ট্রান্সফর্মার ফ্যারাডের তড়িৎচুম্বকীয় আবেশের সূত্র ও পারস্পরিক আবেশ নীতিতে কাজ করে, মুখ্য কুণ্ডলীর পরিবর্তী প্রবাহে চৌম্বক ফ্লাক্স বদলায়, গৌণ কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক বল আবিষ্ট হয় (ε = −N dΦdt)।
EsEp = NsNp = IpIs; Ns > Np হলে উচ্চধাপী (step-up), Ns < Np হলে নিম্নধাপী (step-down)।
শুধু AC-তে কাজ করে, DC-তে নয়; ক্ষতি: কপার ক্ষতি (I2R), ঘূর্ণি প্রবাহ, হিস্টেরেসিস, ফ্লাক্স লিকেজ, ঘূর্ণি প্রবাহ কমাতে পাতলা পাত (লেমিনেটেড) কোর।
কুলম্বের সূত্র স্থির আধানের বল, ওহমের সূত্র V = IR, প্ল্যাঙ্কের সূত্র E = hf। -
৩৩৮
আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহমাত্রা নিচের কোনটির উপর নির্ভর করে না?
- ক কুণ্ডলীর পাক সংখ্যা
- খ চুম্বকের মেরু শক্তি
- গ চুম্বকের আপেক্ষিক বেগ
- ঘ কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল
ফ্যারাডের সূত্রানুসারে আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল ε = −N dΦdt, ফ্লাক্স পরিবর্তনের হারের সমানুপাতিক; আবিষ্ট প্রবাহ I = εR।
ফ্যারাডের পরীক্ষায় দেখা যায় আবিষ্ট প্রবাহ নির্ভর করে: (i) কুণ্ডলী ও চুম্বকের আপেক্ষিক বেগ, বেগ বেশি হলে dΦdt বেশি, (ii) কুণ্ডলীর পাক সংখ্যা N, (iii) চুম্বকের মেরু শক্তি (ক্ষেত্রের প্রাবল্য B) ও (iv) কুণ্ডলীর রোধ।
কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল ফ্লাক্স Φ = BA cosθ-এর মান ঠিক করে, কিন্তু ফ্যারাডের পরীক্ষার তালিকায় আবিষ্ট প্রবাহের নিয়ামক হিসেবে একে ধরা হয় না; নির্দিষ্ট কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল স্থির।
আবিষ্ট প্রবাহের দিক লেঞ্জের সূত্র দেয়, আবিষ্ট প্রবাহ সর্বদা ফ্লাক্স পরিবর্তনকে বাধা দেয় (শক্তির সংরক্ষণ সূত্রের ফল)। -
৩৩৯
নিচের কোনটির কার্যনীতি আবেশক্রিয়ার উপর প্রতিষ্ঠিত?
- ক মোটর
- খ ট্রান্সফর্মার
- গ জেনারেটর
- ঘ ট্রানজিস্টর
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) ট্রান্সফর্মার
ট্রান্সফর্মার পারস্পরিক আবেশ নীতিতে কাজ করে: মুখ্য কুণ্ডলীর পরিবর্তী প্রবাহে পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্স গৌণ কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট করে। EsEp = NsNp = IpIs।
শুধু AC-তে কাজ করে; স্টেপ-আপ (Ns > Np) ও স্টেপ-ডাউন (Ns < Np) ট্রান্সফর্মার।
জেনারেটর তড়িৎ চুম্বকীয় আবেশ (কুণ্ডলী ঘুরিয়ে ফ্লাক্স পরিবর্তন) নীতিতে যান্ত্রিক শক্তিকে তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তর করে; মোটর চৌম্বক ক্ষেত্রে প্রবাহবাহী কুণ্ডলীর উপর টর্কের নীতিতে চলে।
ট্রানজিস্টর p-n জংশনের বাহক প্রবাহ নীতিতে কাজ করে। -
৩৪০
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।
তাড়িতচৌম্বক আবেশ ও পরিবর্তী প্রবাহ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।