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।
৪৭৩ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৫
পাতা ৮/২৪
-
১৪১
একটি বৈদ্যুতিক বর্তনীর সুইচ হঠাৎ বন্ধ করলে সুইচের সংস্পর্শে স্ফুলিঙ্গ দেখা যায় কেন?
- ক প্রবাহ খুব দ্রুত শূন্যে নামায় কুণ্ডলীতে বিশাল ব্যাক-ইএমএফ আবিষ্ট হয়
- খ সুইচের রোধ হঠাৎ শূন্য হয়ে যায়
- গ বর্তনীর ধারকত্ব হঠাৎ বেড়ে যায়
- ঘ তারের তাপমাত্রা হঠাৎ কমে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) প্রবাহ খুব দ্রুত শূন্যে নামায় কুণ্ডলীতে বিশাল ব্যাক-ইএমএফ আবিষ্ট হয়
E = LdIdt — সুইচ খোলার সময় Δt প্রায় শূন্য ⟹ dIdt বিশাল ⟹ E হাজার ভোল্ট পর্যন্ত উঠতে পারে।
এই উচ্চ বিভব বাতাসকে আয়নিত করে — তাই স্ফুলিঙ্গ।
এটি ঠেকাতে বাস্তব বর্তনীতে কুণ্ডলীর সাথে সমান্তরালে একটি ফ্রি-হুইলিং ডায়োড বা ধারক বসানো হয়, যাতে প্রবাহ ধীরে নামার পথ পায়। -
১৪২
দুটি কুণ্ডলীর আবেশ গুণাঙ্ক 3 H ও 5 H। এদের শ্রেণিতে এমনভাবে যুক্ত করা হলো যে পারস্পরিক আবেশের প্রভাব উপেক্ষণীয়। সমবায়ের আবেশ গুণাঙ্ক কত?
- ক 1.875 H
- খ 15 H
- গ 2 H
- ঘ 8 H
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 8 H
পারস্পরিক আবেশ না থাকলে শ্রেণিতে L রোধের মতোই যোগ হয়
L = 3 + 5 = 8 H
সমান্তরালে হতো 3 × 58 = 1.875 H — এখানেও রোধের নিয়মই খাটে।
ধারকের ক্ষেত্রে ঠিক উল্টো — সেখানে শ্রেণিতে অন্যোন্যক যোগ হয়। L ও C গুলিয়ে ফেলা যাবে না। -
১৪৩
একটি সলিনয়েডের ভেতরে নরম লোহার কোর ঢোকালে তার স্ব-আবেশ গুণাঙ্ক কেমন হয়?
- ক অপরিবর্তিত থাকে
- খ μr গুণ বেড়ে যায়
- গ μr গুণ কমে যায়
- ঘ শূন্য হয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) μr গুণ বেড়ে যায়
L = μN2Al = μr × μ0N2Al
⟹ L μr গুণ বাড়ে
নরম লোহার μr কয়েকশ থেকে কয়েক হাজার — তাই ছোট কুণ্ডলীতেও বড় L পাওয়া যায়।
ধারকে ডাইইলেকট্রিক ঢোকালে C εr গুণ বাড়ে — গঠনটা হুবহু একই। -
১৪৪
একটি কুণ্ডলীতে প্রবাহ I = 2 sin(50t) A এবং কুণ্ডলীর আবেশ গুণাঙ্ক 0.1 H। আবিষ্ট তড়িচ্চালক শক্তির সর্বোচ্চ মান কত?
- ক 5 V
- খ 10 V
- গ 20 V
- ঘ 0.2 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10 V
dIdt = 2 × 50 cos(50t) = 100 cos(50t)
সর্বোচ্চ মান 100 A s−1 (যখন cos = 1)
Emax = L × 100 = 0.1 × 100 = 10 V
খেয়াল করো — প্রবাহ যখন সর্বোচ্চ (sin = 1), তখন ঢাল শূন্য, তাই তড়িচ্চালক শক্তিও শূন্য। আর প্রবাহ যখন শূন্য, তখনই ঢাল সর্বোচ্চ — এখানেই দশা পার্থক্য 90°-এর মূল। -
১৪৫
একটি সলিনয়েডকে টেনে দৈর্ঘ্য দ্বিগুণ করা হলো, পাক সংখ্যা ও ক্ষেত্রফল অপরিবর্তিত। স্ব-আবেশ গুণাঙ্ক কেমন হবে?
- ক অর্ধেক হবে
- খ দ্বিগুণ হবে
- গ চারগুণ হবে
- ঘ এক-চতুর্থাংশ হবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) অর্ধেক হবে
L = μ0N2Al ⟹ L ∝ 1l
l দ্বিগুণ ⟹ L অর্ধেক
কারণ পাক ছড়িয়ে পড়ায় প্রতি একক দৈর্ঘ্যে পাক n অর্ধেক হয়ে যায়, ফলে ভেতরের ক্ষেত্রও অর্ধেক। -
১৪৬
একটি ট্রান্সফরমারের মুখ্য কুণ্ডলীর পাক 500 এবং গৌণ কুণ্ডলীর পাক 100। মুখ্যে 220 V দিলে গৌণে কত ভোল্ট পাওয়া যাবে?
- ক 1100 V
- খ 110 V
- গ 44 V
- ঘ 22 V
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 44 V
VsVp = NsNp
Vs = 220 × 100500 = 44 V
গৌণে পাক কম ⟹ এটি স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফরমার। ভোল্টেজ কমলেও ক্ষমতা প্রায় একই থাকে, তাই গৌণে প্রবাহ বেড়ে যায়। -
১৪৭
একটি আদর্শ ট্রান্সফরমারের মুখ্যে 220 V ও 2 A এবং গৌণে 44 V পাওয়া গেল। গৌণ কুণ্ডলীতে প্রবাহ কত?
- ক 2 A
- খ 10 A
- গ 0.4 A
- ঘ 5 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10 A
আদর্শ ট্রান্সফরমারে VpIp = VsIs
220 × 2 = 44 × Is ⟹ Is = 44044 = 10 A
ভোল্টেজ ৫ গুণ কমেছে, তাই প্রবাহ ঠিক ৫ গুণ বেড়েছে। ট্রান্সফরমার শক্তি বাড়ায় না — কেবল ভোল্টেজ ও প্রবাহের ভাগাভাগি বদলে দেয়। -
১৪৮
ট্রান্সফরমার DC উৎসে কাজ করে না কেন?
- ক DC-র বিভব সবসময় খুব কম থাকে
- খ DC-তে কোরের রোধ অসীম হয়ে যায়
- গ DC কেবল অর্ধপরিবাহীতেই চলে
- ঘ DC-তে প্রবাহ স্থির থাকায় কোরে ফ্লাক্স বদলায় না, তাই গৌণে কোনো তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয় না
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) DC-তে প্রবাহ স্থির থাকায় কোরে ফ্লাক্স বদলায় না, তাই গৌণে কোনো তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয় না
ট্রান্সফরমারের ভিত্তি পারস্পরিক আবেশ — গৌণে তড়িচ্চালক শক্তি আসে dφdt থেকে।
DC-তে স্থির অবস্থায় I ধ্রুবক ⟹ φ ধ্রুবক ⟹ dφdt = 0 ⟹ Es = 0
কেবল সুইচ অন বা অফ করার মুহূর্তে ক্ষণিকের জন্য গৌণে ঝটকা পাওয়া যায় — তারপরই শূন্য।
উল্টো বিপদও আছে: DC দিলে মুখ্য কুণ্ডলীতে কেবল তার-রোধই থাকে (কোনো রিয়্যাক্ট্যান্স নেই), তাই বিশাল প্রবাহ চলে কুণ্ডলী পুড়ে যেতে পারে। -
১৪৯
একটি ট্রান্সফরমারের দক্ষতা 90 % এবং মুখ্যে দেওয়া ক্ষমতা 500 W। গৌণে প্রাপ্ত ক্ষমতা কত এবং কত ক্ষমতা নষ্ট হলো?
- ক 450 W পাওয়া গেল, 450 W নষ্ট
- খ 550 W পাওয়া গেল, 50 W নষ্ট
- গ 450 W পাওয়া গেল, 50 W নষ্ট
- ঘ 400 W পাওয়া গেল, 100 W নষ্ট
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 450 W পাওয়া গেল, 50 W নষ্ট
η = PoutPin ⟹ Pout = 0.9 × 500 = 450 W
ক্ষয় = 500 − 450 = 50 W
এই 50 W যায় — তামার ক্ষয় (I²R), এডি প্রবাহ, হিস্টেরেসিস ও ফ্লাক্স লিকেজে। ভালো ট্রান্সফরমারের দক্ষতা 97–99 % পর্যন্ত হয়, কারণ এতে ঘূর্ণায়মান কোনো অংশ নেই। -
১৫০
ট্রান্সফরমারের কোর একখণ্ড লোহা না বানিয়ে পাতলা পাত জোড়া দিয়ে (laminated) বানানো হয় কেন?
- ক কোরের ওজন কমাতে
- খ কোরে আবিষ্ট এডি প্রবাহের বদ্ধ পথ ছোট করে তাপক্ষয় কমাতে
- গ কোরের চৌম্বক প্রবেশ্যতা কমাতে
- ঘ কোরে হিস্টেরেসিস ক্ষয় সম্পূর্ণ দূর করতে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) কোরে আবিষ্ট এডি প্রবাহের বদ্ধ পথ ছোট করে তাপক্ষয় কমাতে
পরিবর্তনশীল ফ্লাক্স কোরের ভেতরেও তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট করে ⟹ এডি প্রবাহ ⟹ তাপক্ষয়।
পাতলা পাত ব্যবহার করে মাঝে বার্নিশের অপরিবাহী স্তর দিলে বদ্ধ লুপগুলো ছোট হয়ে যায় ⟹ প্রবাহ ও ক্ষয় দুটোই অনেক কমে।
তবে হিস্টেরেসিস ক্ষয় এতে কমে না — সেটি কমাতে কম ধারণক্ষমতার সিলিকন-স্টিল ব্যবহার করা হয়। দুটি ভিন্ন ক্ষয়, ভিন্ন সমাধান। -
১৫১
একটি স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমারে পাক অনুপাত 1 : 20। গৌণ কুণ্ডলীর তারের বেধ মুখ্যের চেয়ে কেমন হওয়া উচিত?
- ক অনেক মোটা, কারণ গৌণে প্রবাহ অনেক বেশি চলে
- খ ঠিক একই বেধের, কারণ প্রবাহ একই
- গ বেধের সাথে কোনো সম্পর্ক নেই
- ঘ অনেক সরু, কারণ গৌণে প্রবাহ অনেক কম চলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) অনেক সরু, কারণ গৌণে প্রবাহ অনেক কম চলে
স্টেপ-আপে Vs 20 গুণ ⟹ Is প্রায় 120 গুণ
প্রবাহ কম মানে তারের তাপক্ষয়ও কম ⟹ সরু তারই যথেষ্ট।
স্টেপ-ডাউনে ঠিক উল্টো — গৌণে বিশাল প্রবাহ চলে বলে মোটা তার লাগে। ট্রান্সফরমার দেখলেই কোন দিকের তার মোটা তা থেকে বোঝা যায় সেটি স্টেপ-আপ না স্টেপ-ডাউন। -
১৫২
একটি আদর্শ ট্রান্সফরমারের গৌণ কুণ্ডলীর সাথে 10 Ω রোধ যুক্ত এবং পাক অনুপাত Np : Ns = 2 : 1। মুখ্যে 100 V দিলে মুখ্য কুণ্ডলীতে প্রবাহ কত?
- ক 2.5 A
- খ 5 A
- গ 10 A
- ঘ 1.25 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2.5 A
Vs = 100 × 12 = 50 V
Is = 5010 = 5 A
ক্ষমতা সংরক্ষণ: 100 × Ip = 50 × 5 = 250 W
Ip = 2.5 A
সরাসরিও পাওয়া যায়: Ip = Is × NsNp = 5 × 12 = 2.5 A ✓। -
১৫৩
একটি ট্রান্সফরমারের গৌণ কুণ্ডলীতে কিছুই যুক্ত না থাকলে (খোলা অবস্থায়) মুখ্য কুণ্ডলীতে কী ঘটে?
- ক বিশাল প্রবাহ চলে এবং কুণ্ডলী পুড়ে যায়
- খ খুব সামান্য প্রবাহ চলে, কারণ কুণ্ডলীর নিজস্ব ব্যাক-ইএমএফ প্রায় পুরো ভোল্টেজকেই ভারসাম্য দেয়
- গ কোনো প্রবাহই চলে না
- ঘ গৌণে ভোল্টেজ শূন্য হয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) খুব সামান্য প্রবাহ চলে, কারণ কুণ্ডলীর নিজস্ব ব্যাক-ইএমএফ প্রায় পুরো ভোল্টেজকেই ভারসাম্য দেয়
গৌণ খোলা ⟹ গৌণে প্রবাহ শূন্য ⟹ মুখ্য থেকে কোনো ক্ষমতা টানা হচ্ছে না।
মুখ্য কুণ্ডলীতে তখন কেবল সামান্য চুম্বকায়ন প্রবাহ চলে — কারণ কুণ্ডলীর স্ব-আবেশ প্রায় পুরো প্রয়োগকৃত ভোল্টেজকেই ব্যাক-ইএমএফ দিয়ে ভারসাম্য দেয়।
গৌণে ভোল্টেজ কিন্তু পূর্ণ মাত্রায়ই থাকে — কেবল প্রবাহ শূন্য, ঠিক যেমন খোলা বর্তনীতে ব্যাটারির প্রান্তীয় বিভব থাকে।
DC দিলে ব্যাক-ইএমএফ থাকত না, তখনই কুণ্ডলী পুড়ত। -
১৫৪
একটি ট্রান্সফরমারের মুখ্য পাক 200, গৌণ পাক 1000 এবং গৌণে 2 A প্রবাহ চলছে। মুখ্যে প্রবাহ কত? (আদর্শ ধরো)
- ক 10 A
- খ 0.4 A
- গ 2 A
- ঘ 5 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 10 A
NpIp = NsIs
200 × Ip = 1000 × 2 ⟹ Ip = 10 A
পাক অনুপাত 1 : 5 ⟹ ভোল্টেজ 5 গুণ বাড়ে, প্রবাহ 5 গুণ কমে ⟹ মুখ্যে প্রবাহ গৌণের 5 গুণ।
প্রবাহের সম্পর্কটি ভোল্টেজের ঠিক উল্টো — এই জায়গাতেই বেশি ভুল হয়। -
১৫৫
একটি স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফরমারে 2200 V থেকে 220 V পাওয়া যায় এবং গৌণে 20 A প্রবাহ চলে। দক্ষতা 80 % হলে মুখ্য কুণ্ডলীতে প্রবাহ কত?
- ক 2 A
- খ 1.6 A
- গ 2.5 A
- ঘ 20 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2.5 A
Pout = 220 × 20 = 4400 W
Pin = 44000.8 = 5500 W
Ip = 55002200 = 2.5 A
ফাঁদ: আদর্শ ধরে 44002200 = 2 A লেখা। দক্ষতা 100 %-এর কম হলে মুখ্যে বেশি ক্ষমতা দিতে হয়, তাই প্রবাহও বেশি লাগে — কম নয়।
দক্ষতা কমলে Ip আরও বাড়ে; 100 % হলে ঠিক 2 A হতো। -
১৫৬
এক পাকের একটি কুণ্ডলীর সাথে সংশ্লিষ্ট যে পরিমাণ চৌম্বক ফ্লাক্স 1 সেকেন্ডে সুষমভাবে হ্রাস পেয়ে শূন্যে নেমে আসলে ঐ কুণ্ডলীতে 1 volt তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয়, সেই পরিমাণ চৌম্বক ফ্লাক্সকে কী বলে?
- ক এক টেসলা
- খ এক হেনরি
- গ এক ওয়েবার
- ঘ এক ম্যাক্সওয়েল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) এক ওয়েবার
এক পাকের কুণ্ডলীতে সংশ্লিষ্ট চৌম্বক ফ্লাক্স 1 সেকেন্ডে সুষমভাবে শূন্যে নামলে যদি 1 volt tড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয়, সেই ফ্লাক্সের পরিমাণকে 1 ওয়েবার বলে — এটিই ওয়েবারের সংজ্ঞা। -
১৫৭
নিচের কোনটি চৌম্বক ফ্লাক্সের রাশিমালা নয়?
- ক Φ = AB sin θ
- খ Φ = AB
- গ Φ = AB cos θ
- ঘ Φ = A⃗ · B⃗
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) Φ = AB sin θ
চৌম্বক ফ্লাক্সের প্রমিত রাশিমালা Φ=BAcosθ (θ ক্ষেত্রফলের অভিলম্বের সাথে ক্ষেত্রের কোণ) — একেই Φ=A⃗·B⃗ (dot product) হিসেবেও লেখা যায়, এবং θ=0° হলে Φ=AB হয়। কিন্তু Φ=ABsinθ প্রমিত রাশিমালা নয়। -
১৫৮
কোনো কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে অতিক্রান্ত চৌম্বকক্ষেত্র রেখার সংখ্যাকে বলা হয় ঐ কুণ্ডলীর সাথে সংশ্লিষ্ট---
- ক চৌম্বক আবেশ
- খ চৌম্বক ফ্লাক্স
- গ তড়িৎ আবেশ
- ঘ তড়িৎ ফ্লাক্স
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) চৌম্বক ফ্লাক্স
কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে অতিক্রান্ত চৌম্বকক্ষেত্র রেখার সংখ্যাকে চৌম্বক ফ্লাক্স বলে। -
১৫৯
4 × 10⁻⁵ T-এর একটি চৌম্বকক্ষেত্রের সাথে 0.4 m² ক্ষেত্রফলের একটি তল 30° কোণ উৎপন্ন করে। তলের মধ্য দিয়ে অতিক্রান্ত চৌম্বক ফ্লাক্স কত?
- ক 4 × 10⁻⁶ Wb
- খ 6 × 10⁻⁶ Wb
- গ 8 × 10⁻⁶ Wb
- ঘ 10 × 10⁻⁶ Wb
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 8 × 10⁻⁶ Wb
Φ=BAcosθ=4×10⁻⁵×0.4×cos60°(তল ক্ষেত্রের সাথে 30° কোণ করায় অভিলম্বের সাথে কোণ=60°)=8×10⁻⁶ Wb। -
১৬০
45 cm² ক্ষেত্রফলবিশিষ্ট একটি তল 5 × 10⁻⁵ T সুষম চৌম্বকক্ষেত্রের সাথে 60° কোণ তৈরি করে। তলের মধ্য দিয়ে অতিক্রান্ত ফ্লাক্স বের করো।
- 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
Φ=BAcosθ=5×10⁻⁵×45×10⁻⁴×cos30°(তল ক্ষেত্রের সাথে 60° কোণ করায় অভিলম্বের সাথে কোণ=30°)≈1.95×10⁻⁷ Wb।
তাড়িতচৌম্বক আবেশ ও পরিবর্তী প্রবাহ নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।