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।
-
৩৪১
বাংলাদেশের বাড়ি ঘরে বিদ্যুৎ এর কম্পাঙ্ক কত?
- ক 100 Hz
- খ 45 Hz
- গ 50 Hz
- ঘ 70 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 50 Hz
বাংলাদেশসহ এশিয়া ও ইউরোপের অধিকাংশ দেশে গৃহস্থালি বিদ্যুৎ 220 V, 50 Hz; আমেরিকায় 110–120 V, 60 Hz।
50 Hz মানে প্রতি সেকেন্ডে 50টি পূর্ণ চক্র, পর্যায়কাল T = 150 = 0.02 s, তড়িৎপ্রবাহ প্রতি সেকেন্ডে 100 বার দিক বদলায়।
220 V হলো rms মান; শীর্ষ মান V0 = 2202 ≈ 311 V। -
৩৪২
কুণ্ডলীর অভ্যন্তরে কিসের মজ্জা থাকলে আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহের মাত্রা বৃদ্ধি পায়?
- ক অ্যালুমিনিয়াম
- খ কাঁচা লোহা
- গ ইস্পাত
- ঘ দস্তা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কাঁচা লোহা
কুণ্ডলীর ভেতরে কাঁচা লোহার মজ্জা দিলে চৌম্বক ভেদনযোগ্যতা μ অনেক বেড়ে যায় (μr প্রায় 1000–5000), ফলে চৌম্বক ফ্লাক্স ও আবেশ (L = μn2Al) বহুগুণ বাড়ে; তাই আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহও বাড়ে।
কাঁচা লোহা সহজে চুম্বকিত ও বিচুম্বকিত হয় (উচ্চ ভেদনযোগ্যতা, কম ধারণক্ষমতা), অস্থায়ী চুম্বক, ট্রান্সফরমার ও ডায়নামোর মজ্জায় ব্যবহৃত।
ইস্পাত ধারণক্ষমতা বেশি হওয়ায় স্থায়ী চুম্বকের জন্য উপযুক্ত; অ্যালুমিনিয়াম ও দস্তা ফেরোচৌম্বক নয়। -
৩৪৩
একটি স্টেপ-আপ ট্রান্সফর্মারকে 100 ভোল্ট সরবরাহ করে গৌণ কুন্ডলীতে 2 অ্যাম্পিয়ার তড়িৎ প্রবাহ পাওয়া যায়। ট্রান্সফর্মারটির মুখ্য ও গৌণ কুন্ডলীর পাকসংখ্যার অনুপাত 1:20 হলে মুখ্য কুন্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ মাত্রা হবে-
- ক 40 amp
- খ 80 amp
- গ 200 amp
- ঘ 100 amp
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 40 amp
এখানে, Np : Ns = 1 : 20, Is = 2 A
আদর্শ ট্রান্সফর্মারে IpIs = NsNp
Ip = Is × (NsNp) = 2 × 20 = 40 A -
৩৪৪
তড়িতচৌম্বক আবেশ ও দিক পরিবর্তী প্রবাহের জন্য নিম্নের কোনটি সঠিক?
- ক ε0 = 0.707 I0
- খ আর্মেচার তৈরিতে ইস্পাত ব্যবহৃত হয়
- গ φ = LI
- ঘ পর্যায়কাল T = ω2π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) φ = LI
স্বকীয় আবেশ: কুণ্ডলীতে I প্রবাহে সংযুক্ত চৌম্বক ফ্লাক্স φ = LI; L স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক, একক হেনরি (H), 1 H = 1 Wb A−1; আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল ε = −L(dIdt)।
পারস্পরিক আবেশে φ2 = MI1; ε2 = −M(dI1dt)।
AC-তে কার্যকর (rms) মান Irms = I02 = 0.707 I0, εrms = 0.707 ε0; গড় মান = 0.637 × শীর্ষ মান।
পর্যায়কাল T = 2πω = 1f; জেনারেটরের আর্মেচার কোর নরম লোহার পাত দিয়ে তৈরি (হিস্টেরিসিস ও ঘূর্ণি প্রবাহের ক্ষয় কমাতে), ইস্পাত দিয়ে নয়। -
৩৪৫
একটি কুন্ডলীর আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তির মান নিম্নের কোনটির উপর নির্ভরশীল নয়?
- ক চৌম্বকীয় ফ্লাক্স - এর পরিবর্তন
- খ সময়
- গ বর্তনীর রোধ
- ঘ কুন্ডলীর পাকের সংখ্যা
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) বর্তনীর রোধ
ফ্যারাডের সূত্র: আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তি ε = −N(dΦdt), এটি কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা N, চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তন dΦ ও পরিবর্তনের সময় dt-এর উপর নির্ভর করে, বর্তনীর রোধের উপর নয়।
রোধ শুধু আবিষ্ট প্রবাহ I = εR = −(NR)(dΦdt)-কে প্রভাবিত করে; আবিষ্ট আধান q = NΔΦR (সময়-নিরপেক্ষ)।
ঋণাত্মক চিহ্ন লেঞ্জের সূত্র নির্দেশ করে, আবিষ্ট প্রবাহ ফ্লাক্স পরিবর্তনের কারণকে বাধা দেয় (শক্তির সংরক্ষণ)। ε-এর একক V, Φ-এর একক Wb, 1 V = 1 Wb s−1। -
৩৪৬
পর্যায়কাল T হলে অর্ধচক্রের জন্য গড় তড়িৎ প্রবাহ নিম্নের কোনটি?
- ক 1π × দিক পরিবর্তী প্রবাহের সর্বোচ্চ মান
- খ 2π × দিক পরিবর্তী প্রবাহের সর্বোচ্চ মান
- গ 3π × দিক পরিবর্তী প্রবাহের সর্বোচ্চ মান
- ঘ 4π × দিক পরিবর্তী প্রবাহের সর্বোচ্চ মান
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 2π × দিক পরিবর্তী প্রবাহের সর্বোচ্চ মান
দিক পরিবর্তী প্রবাহ I = I0 sinωt-এর অর্ধচক্রের (0 থেকে T2) গড় মান Iavg = (2π)I0 = 0.637I0; পূর্ণ চক্রের গড় মান শূন্য।
কার্যকর বা rms মান Irms = I02 = 0.707I0; একইভাবে Vrms = V02, Vavg = (2π)V0। rmsavg = π22 = 1.11 (ফর্ম ফ্যাক্টর)।
AC মিটার সাধারণত rms মান দেখায়; বাংলাদেশে সরবরাহ 220 V rms, 50 Hz → V0 = 311 V। -
৩৪৭
নিম্নের কোনটির ভিত্তিতে ট্রান্সফর্মার এবং জেনারেটর আবিষ্কার করা হয়েছে?
- ক চৌম্বক আবেশ
- খ তড়িৎ আবেশ
- গ তড়িৎ চৌম্বক আবেশ
- ঘ সবকটি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) তড়িৎ চৌম্বক আবেশ
ফ্যারাডের তড়িৎচুম্বকীয় আবেশ: কুণ্ডলীর সাথে যুক্ত চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তিত হলে আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তি ε = −N dΦdt
জেনারেটর: চৌম্বক ক্ষেত্রে কুণ্ডলী ঘুরিয়ে ফ্লাক্স পরিবর্তন, ε = NBAω sinωt (যান্ত্রিক শক্তি → তড়িৎ শক্তি)।
ট্রান্সফর্মার: পারস্পরিক আবেশ, VsVp = NsNp = IpIs, শুধু AC-তে কাজ করে।
মোটর কাজ করে চৌম্বক ক্ষেত্রে প্রবাহবাহী কুণ্ডলীর উপর টর্কের ভিত্তিতে। -
৩৪৮
কোন দিক পরিবর্তী প্রবাহের শীর্ষ মান যদি 5 A হয়, তাহলে তার গড় বর্গের বর্গমূল নিম্নের কত A? [I0 = শীর্ষমান = 5 A]
- ক 0.3535
- খ 35.35
- গ 53.53
- ঘ 3.535
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 3.535
এখানে, I0 = 5 A
Irms = I02 = 52 = 51.414 = 3.535 A
একইভাবে Vrms = V02 = 0.707V0; গড় মান (অর্ধচক্র) = 2I0π = 0.637I0 -
৩৪৯
আমাদের দেশে যে পর্যাবৃত্ত প্রবাহ ব্যবহার করা হয় তা প্রতি সেকেন্ডে কতবার দিক পরিবর্তন করে?
- ক 500
- খ 50
- গ 60
- ঘ 100
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 100
এখানে, বাংলাদেশে ব্যবহৃত AC-এর কম্পাঙ্ক f = 50 Hz
প্রতি পূর্ণ চক্রে প্রবাহ 2 বার দিক পরিবর্তন করে
প্রতি সেকেন্ডে দিক পরিবর্তন = 2f = 2 × 50 = 100 বার
আমেরিকায় f = 60 Hz, সেখানে 120 বার। -
৩৫০
কোনটা তড়িৎ চৌম্বক আবেশ ও দিক পরিবর্তী প্রবাহের জন্য সঠিক নয়?
- ক যে জেনারেটরে অস্থায়ী চুম্বকের সাহায্যে চৌম্বক ক্ষেত্র উৎপন্ন করা হয় তাকে ম্যাগনেটো যন্ত্র বলে
- খ EpEs = NpNs
- গ ট্রান্সফরমার দুই প্রকারঃ আরোহী ও অবরোহী
- ঘ ট্রান্সফরমার কখনো ডি. সি. লাইনে ব্যবহার করা যায় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) যে জেনারেটরে অস্থায়ী চুম্বকের সাহায্যে চৌম্বক ক্ষেত্র উৎপন্ন করা হয় তাকে ম্যাগনেটো যন্ত্র বলে
যে জেনারেটরে স্থায়ী চুম্বকের সাহায্যে চৌম্বক ক্ষেত্র উৎপন্ন করা হয় তাকে ম্যাগনেটো বলে; বড় জেনারেটরে তড়িৎ চুম্বক (ফিল্ড কয়েল) ব্যবহার হয়।
ট্রান্সফরমার: EpEs = NpNs = IsIp (আদর্শ ট্রান্সফরমারে EpIp = EsIs)।
আরোহী ট্রান্সফরমারে Ns > Np, ভোল্টেজ বাড়ে; অবরোহীতে Ns < Np, ভোল্টেজ কমে।
ট্রান্সফরমার পারস্পরিক আবেশের নীতিতে চলে, ফ্লাক্সের পরিবর্তন দরকার, তাই DC-তে কাজ করে না।
ক্ষয়: তাম্র ক্ষয়, লৌহ ক্ষয় (হিস্টেরেসিস ও ঘূর্ণি প্রবাহ), ফ্লাক্স লিকেজ। -
৩৫১
নিম্নের কোনটি যান্ত্রিক শক্তিকে বিদ্যুৎ শক্তিতে পরিণত করে?
- ক অ্যামিটার
- খ অ্যাডাপটার
- গ মটর
- ঘ ডায়নামো
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) ডায়নামো
ডায়নামো বা জেনারেটর তড়িৎচুম্বকীয় আবেশের (ফ্যারাডের সূত্র) নীতিতে যান্ত্রিক শক্তিকে তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তরিত করে: চৌম্বক ক্ষেত্রে কুণ্ডলী ঘোরালে ফ্লাক্স পরিবর্তনে আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তি ε = NBAω sinωt উৎপন্ন হয়।
মোটর এর বিপরীত: তড়িৎ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে (ফ্লেমিংয়ের বামহস্ত সূত্র); ডায়নামোতে ডানহস্ত সূত্র।
অ্যামিটার প্রবাহ মাপে; অ্যাডাপটার AC ভোল্টেজকে প্রয়োজনীয় DC ভোল্টেজে রূপান্তর করে।
AC জেনারেটরে স্লিপ রিং, DC জেনারেটরে কমিউটেটর (স্প্লিট রিং) থাকে। -
৩৫২
বিদ্যুৎ চুম্বকীয় আবেশ কত প্রকার-
- ক 3 প্রকার
- খ 4 প্রকার
- গ 1 প্রকার
- ঘ 2 প্রকার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2 প্রকার
তড়িৎচুম্বকীয় আবেশ 2 প্রকার, স্বকীয় আবেশ ও পারস্পরিক আবেশ।
স্বকীয় আবেশ: কুণ্ডলীর নিজের প্রবাহ পরিবর্তনে কুণ্ডলীতেই তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয়; ε = −L(dIdt), L স্বকীয় আবেশ গুণাঙ্ক, একক হেনরি (H)।
পারস্পরিক আবেশ: এক কুণ্ডলীর প্রবাহ পরিবর্তনে পাশের কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয়; ε = −M(dIdt), M পারস্পরিক আবেশ গুণাঙ্ক, একক হেনরি।
ফ্যারাডের সূত্র: ε = −N(dΦdt); লেঞ্জের সূত্র আবিষ্ট প্রবাহের দিক দেয়, কারণের বিরোধিতা করে। -
৩৫৩
তড়িৎচুম্বকীয় আবেশের আবিষ্কারক-
- ক ফ্যারাডে
- খ ওয়েরেস্টেড
- গ লেনজ
- ঘ ওহম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ফ্যারাডে
তড়িৎচুম্বকীয় আবেশ আবিষ্কার করেন মাইকেল ফ্যারাডে (1831), কুণ্ডলীর সাথে যুক্ত চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তিত হলে তড়িচ্চালক বল আবিষ্ট হয়।
ফ্যারাডের সূত্র: ε = −N(dΦdt); লেনজের সূত্র (1834) আবিষ্ট প্রবাহের দিক নির্দেশ করে, আবিষ্ট প্রবাহ তার কারণকে বাধা দেয়, ঋণচিহ্ন এরই প্রকাশ (শক্তির সংরক্ষণ)।
ওয়েরস্টেড (1820) তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া আবিষ্কার করেন; ওহম প্রবাহ ও বিভব পার্থক্যের সম্পর্ক দেন। -
৩৫৪
অ্যালুমিনিয়াম পাত থেকে কেটে চিত্রে প্রদর্শিত একটি বলয়াকার অ্যালুমিনিয়াম রিং তৈরি করা হয়েছে। এটি গরম করলে কী ঘটে? চিত্রের বর্ণনা: একটি অ্যালুমিনিয়াম পাত থেকে কেটে একটি বলয়াকার রিং তৈরি করা হয়েছে।
- ক অ্যালুমিনিয়াম বাইরের দিক বর্ধিত হয় ও ছিদ্র একই আকারের থাকে
- খ ছিদ্রের ব্যাস কমে যায়
- গ ছিদ্রের ক্ষেত্রফল অ্যালুমিনিয়ামের যেকোনো অংশের ক্ষেত্রফলের সমান অনুপাতে বৃদ্ধি পায়
- ঘ ছিদ্রের ক্ষেত্রফল অ্যালুমিনিয়ামের যেকোনো অংশের ক্ষেত্রফলের চেয়ে বেশি অনুপাতে বৃদ্ধি পায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) ছিদ্রের ক্ষেত্রফল অ্যালুমিনিয়ামের যেকোনো অংশের ক্ষেত্রফলের সমান অনুপাতে বৃদ্ধি পায়
তাপে ছিদ্রটি এমনভাবে প্রসারিত হয় যেন সেখানে ধাতুই থাকতো — অর্থাৎ ছিদ্রের ক্ষেত্রফল অ্যালুমিনিয়াম পাতের অন্য যেকোনো সমআকৃতির অংশের ক্ষেত্রফলের মতোই সমান আনুপাতিক হারে বৃদ্ধি পায় (ছিদ্র কখনো ছোট হয় না)। -
৩৫৫
একটি প্রত্যাবর্তী তড়িৎ প্রবাহকে I = 100 sin 2πt Ampere সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা হয়। তড়িৎ প্রবাহের গড় বর্গী য় বর্গমূলের মান কত?
- ক 70.7 Ampere
- খ 100 Ampere
- গ 50 Ampere
- ঘ 200 Ampere
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 70.7 Ampere
I=100sin(2πt) থেকে সর্বোচ্চ মান I0=100। rms মান Irms=I02=1001.414=70.7 Ampere। -
৩৫৬
একটি আদর্শ ট্রান্সফরমারের মুখ্য ও গৌণকু ন্ডলির পাকের সংখ্যা যথাক্রমে 1000 এবং 100। মুখ্যকু ন্ডলীতে 1.0A মানের তড়িৎ প্রবাহিত হলে গৌণ কু ন্ডলীতে কত তড়িৎ প্রবাহ পাওয়া যাবে?
- ক 1A
- খ 10A
- গ 12A
- ঘ 100A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10A
আদর্শ ট্রান্সফরমারে NpIp=NsIs⇒Is=NpIpNs=1000×1.0100=10 A। -
৩৫৭
দুটি স্পন্দনরত কণার সরণ যথাক্রমে x = A sinωt এবং x = A cosωt হলে, এদের মধ্যেকার দশা পার্থক্য হবে-
- ক 2π
- খ π
- গ π2
- ঘ π4
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) π2
x2=Acosωt=Asin(ωt+π2), তাই x1=Asinωt এর তুলনায় দশা পার্থক্য π2। -
৩৫৮
যদি তড়িৎ প্রবাহের সমীকরণ I(t) = 20 sin(628t) হয়, তাহলে তড়িৎ কম্পাঙ্ক ও rms মান কত?
- ক 100 Hz & 14.14 A
- খ 200 Hz & 15 A
- গ 100 Hz & 20 A
- ঘ 50 Hz & 14.14 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 100 Hz & 14.14 A
I(t)=I0sin(ωt) থেকে ω=628 rad/s, তাই f=ω2π=6282π≈100 Hz। Irms=I02=202≈14.14 A। -
৩৫৯
একটি আদর্শ 1: 8 stop-down ট্রান্সফরমারের মূখ্য কুশুলীর ক্ষমতা 10KW এবং গৌণ কুণ্ডলীতে 25A বিদ্যুৎ প্রবাহিত হচ্ছে। মুখ্য কুণ্ডলীর ভোল্টেজ কত?
- ক 2500V
- খ 3200V
- গ 31250V
- ঘ 400V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3200V
আদর্শ ট্রান্সফরমারে ক্ষমতা সংরক্ষিত থাকে: Ps=Pp=10kW। গৌণ কুণ্ডলীর ভোল্টেজ Vs=PsIs=1000025=400V। 1:8 step-down মানে VpVs=8, তাই Vp=8×400=3200V। -
৩৬০
একটি দিক পরিবর্তী প্রবাহকে I = 500 sin 300πt সমীকরণে প্রকাশ করা হলো। ঐ প্রবাহের কম্পাংক কত হবে?
- ক 450Hz
- খ 400Hz
- গ 220Hz
- ঘ 150Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 150Hz
প্রদত্ত রাশি I=500sin(300πt)-কে I=I0sin(ωt)-এর সাথে তুলনা করলে ω=300π rad/s। কম্পাংক f=ω2π=300π2π=150Hz।
তাড়িতচৌম্বক আবেশ ও পরিবর্তী প্রবাহ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।