তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া ও চুম্বকত্ব — বহুনির্বাচনি প্রশ্ন ও সমাধান
HSC পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্রের ৪র্থ অধ্যায়। এখানে ৬৬৫টি 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।
৬৬৫ প্রশ্ন
২য় পত্র
অধ্যায় ৪
পাতা ১৩/৩৪
-
২৪১
0.2 T ক্ষেত্রে একটি ইলেকট্রন বৃত্তাকার পথে ঘুরছে। ইলেকট্রনের ঘূর্ণন কম্পাঙ্ক (সাইক্লোট্রন কম্পাঙ্ক) প্রায় কত? (e/m = 1.76 × 1011 C kg−1)
- ক 5.6 × 109 Hz
- খ 3.5 × 1010 Hz
- গ 1.76 × 1010 Hz
- ঘ 2.8 × 109 Hz
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 5.6 × 109 Hz
f = qB2πm = 1.76 × 1011 × 0.22π
= 3.52 × 10106.28 ≈ 5.6 × 109 Hz
এটি বেগ বা ব্যাসার্ধের ওপর নির্ভর করে না — কেবল q/m ও B-এর ওপর। তাই এই কম্পাঙ্ক মেপে কণা শনাক্ত করা যায়। -
২৪২
একটি ধনাত্মক আধান পূর্ব দিকে চলছে এবং চৌম্বক ক্ষেত্র উত্তর দিকে। আধানের ওপর বলের দিক কোনটি?
- ক উলম্বভাবে নিচের দিকে
- খ পশ্চিম দিকে
- গ দক্ষিণ দিকে
- ঘ উলম্বভাবে উপরের দিকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) উলম্বভাবে উপরের দিকে
F = qv × B
ডান হাতের নিয়ম: আঙুল পূর্ব দিকে (v) রেখে উত্তর দিকে (B) বাঁকালে বৃদ্ধাঙ্গুলি উপরের দিকে যায়।
যাচাই (ভেক্টর): পূর্ব = î, উত্তর = ĵ ⟹ î × ĵ = k̂ = উপরে ✓
আধান ঋণাত্মক হলে বল ঠিক উল্টো — নিচের দিকে হতো। -
২৪৩
একটি আধানের বেগ দ্বিগুণ এবং চৌম্বক ক্ষেত্র অর্ধেক করা হলো। বৃত্তাকার পথের ব্যাসার্ধ কতগুণ হবে?
- ক 2 গুণ
- খ 4 গুণ
- গ 1 গুণ
- ঘ 14 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 4 গুণ
r = mvqB ⟹ r ∝ vB
v ×2, B ×12 ⟹ r × 212 = 4 গুণ
পর্যায়কাল কিন্তু দ্বিগুণ হবে (T ∝ 1/B), যদিও ব্যাসার্ধ চারগুণ — দুটো আলাদা নির্ভরতা। -
২৪৪
একটি আধান তড়িৎ ক্ষেত্র E ও চৌম্বক ক্ষেত্র B-এর মধ্য দিয়ে বিচ্যুত না হয়ে সরলরেখায় চলছে, যেখানে E, B ও বেগ পরস্পর লম্ব। কণাটির দ্রুতি কত?
- ক E2B
- খ BE
- গ EB2
- ঘ EB
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) EB
বিচ্যুতি শূন্য ⟹ তড়িৎ বল = চৌম্বক বল
qE = qvB ⟹ v = EB
লক্ষ করো — শর্তটিতে q কেটে যায়, তাই আধানের মান বা চিহ্ন কোনোটাই ব্যাপার নয়। নির্দিষ্ট এই দ্রুতির কণাই কেবল সোজা যায়, বাকিরা বেঁকে যায়।
একক যাচাই: V m−1T = m s−1 ✓। -
২৪৫
একটি প্রোটন ও একটি আলফা কণা একই বিভব পার্থক্যে ত্বরিত হয়ে একই চৌম্বক ক্ষেত্রে লম্বভাবে প্রবেশ করল। তাদের বৃত্তাকার পথের ব্যাসার্ধের অনুপাত কত?
- ক 1 : 2
- খ 1 : 8
- গ 1 : 4
- ঘ 2 : 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 1 : 2
r = 1B2mVq ⟹ r ∝ mq
আলফা কণা: m = 4mp, q = 2e
rprα = mpe4mp2e = 12 = 1 : 2
ভর চারগুণ হলেও আধান দ্বিগুণ — তাই অনুপাত 2 নয়, 2। -
২৪৬
একটি ইলেকট্রন পশ্চিম থেকে পূর্ব দিকে চলছে এবং সেখানে পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রের অনুভূমিক উপাংশ উত্তর দিকে। ইলেকট্রনটি কোন দিকে বিচ্যুত হবে?
- ক উলম্বভাবে উপরের দিকে
- খ উলম্বভাবে নিচের দিকে
- গ উত্তর দিকে
- ঘ দক্ষিণ দিকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) উলম্বভাবে নিচের দিকে
ধনাত্মক আধান হলে v × B = পূর্ব × উত্তর = উপরের দিকে
কিন্তু ইলেকট্রন ঋণাত্মক ⟹ বল ঠিক উল্টো ⟹ নিচের দিকে
ইলেকট্রনের ক্ষেত্রে প্রচলিত প্রবাহের দিক আর গতির দিক বিপরীত — এই দুই জায়গায় চিহ্ন উল্টানোর কথা ভুলে গেলেই উত্তর উল্টো হয়ে যায়। -
২৪৭
একটি আধানের ওপর চৌম্বক বল সর্বোচ্চ হয় কোন অবস্থায়?
- ক বেগ ক্ষেত্রের লম্ব হলে
- খ বেগ ক্ষেত্রের সমান্তরাল হলে
- গ বেগ ক্ষেত্রের সাথে 45° কোণ করলে
- ঘ আধান স্থির থাকলে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) বেগ ক্ষেত্রের লম্ব হলে
F = qvB sin θ ⟹ sin θ সর্বোচ্চ θ = 90°-এ
⟹ Fmax = qvB (লম্ব অবস্থায়)
সমান্তরালে বল শূন্য, 45°-এ qvB2, আর স্থির আধানে (v = 0) বল শূন্য।
স্থির আধানে চৌম্বক বল না থাকাটাই তড়িৎ ক্ষেত্রের সাথে সবচেয়ে বড় পার্থক্য। -
২৪৮
0.5 m দৈর্ঘ্যের একটি তারে 4 A প্রবাহ চলছে এবং এটি 0.3 T ক্ষেত্রে ক্ষেত্রের সাথে 30° কোণে রাখা। তারটির ওপর বল কত?
- ক 0.3 N
- খ 0.6 N
- গ 0.52 N
- ঘ 0.15 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.3 N
F = BIL sin θ
= 0.3 × 4 × 0.5 × sin 30° = 0.6 × 0.5 = 0.3 N
এখানে θ হলো তারের সাথে ক্ষেত্রের কোণ (আধানের বলের সূত্রের মতোই)। তার ক্ষেত্রের সমান্তরাল হলে বল শূন্য, লম্ব হলে সর্বোচ্চ 0.6 N। -
২৪৯
দুটি দীর্ঘ সমান্তরাল তারে যথাক্রমে 5 A ও 10 A প্রবাহ একই দিকে চলছে এবং তাদের দূরত্ব 20 cm। প্রতি মিটার দৈর্ঘ্যে বল কত এবং প্রকৃতি কী?
- ক 5 × 10−5 N m−1, বিকর্ষণ
- খ 5 × 10−5 N m−1, আকর্ষণ
- গ 1 × 10−4 N m−1, আকর্ষণ
- ঘ 2.5 × 10−5 N m−1, বিকর্ষণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 5 × 10−5 N m−1, আকর্ষণ
FL = μ0I1I22πd = 2 × 10−7 × 5 × 100.2
= 2 × 10−7 × 250 = 5 × 10−5 N m−1
প্রবাহ একই দিকে ⟹ আকর্ষণ
মনে রাখার কৌশল: বন্ধুত্বপূর্ণ প্রবাহ (একই দিক) কাছে আসে; বিপরীত প্রবাহ দূরে সরে। তড়িৎ আধানের ঠিক উল্টো নিয়ম! -
২৫০
অ্যাম্পিয়ারের সংজ্ঞা অনুসারে দুটি অসীম দীর্ঘ সমান্তরাল তার 1 m দূরত্বে থাকলে এবং প্রতিটিতে 1 A প্রবাহ চললে প্রতি মিটারে বল কত হবে?
- ক 1 × 10−7 N
- খ 4π × 10−7 N
- গ 2 × 10−7 N
- ঘ 2 × 10−5 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2 × 10−7 N
FL = μ02π × 1 × 11 = 2 × 10−7 N m−1
এই মানটিই অ্যাম্পিয়ারের পুরনো (SI পুনঃসংজ্ঞার আগের) সংজ্ঞা ছিল।
সংখ্যাটি সহজ হওয়ার কারণ — μ0-এর মান ঠিক 4π × 10−7 ধরা হয়েছিল যাতে μ02π = 2 × 10−7 হয়। -
২৫১
একটি U-আকৃতির চুম্বকের মেরুদ্বয়ের মাঝে অনুভূমিকভাবে ঝুলন্ত একটি তারে প্রবাহ চালালে তার উপরের দিকে সরে যায়। প্রবাহের দিক উল্টে দিলে এবং একই সাথে চুম্বকের মেরু দুটিও অদলবদল করলে তার কোন দিকে সরবে?
- ক নিচের দিকে
- খ আগের মতোই উপরের দিকে
- গ সরবে না
- ঘ পাশের দিকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) আগের মতোই উপরের দিকে
F = IL × B
প্রবাহের দিক উল্টালে বল উল্টায় (× −1)
মেরু অদলবদল করলে B উল্টায়, বলও উল্টায় (× −1)
দুটি উল্টানো মিলে (−1) × (−1) = +1 ⟹ বল আগের দিকেই
একটিমাত্র উল্টালে দিক পাল্টাত — দুটোই উল্টালে ফল অপরিবর্তিত। এটিই DC মোটরে কমিউটেটরের কাজের যুক্তি (সেখানে প্রতি অর্ধ-আবর্তনে প্রবাহ উল্টে বল একমুখী রাখা হয়)। -
২৫২
20 cm দৈর্ঘ্যের একটি তারে 5 A প্রবাহ চলছে এবং তারটি 0.5 T ক্ষেত্রে লম্বভাবে রাখা। তারটির ভর কত হলে চৌম্বক বল ঠিক তার ওজনকে ভারসাম্য দেবে? (g = 10 m s−2)
- ক 25 g
- খ 100 g
- গ 5 g
- ঘ 50 g
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 50 g
BIL = mg
0.5 × 5 × 0.2 = m × 10
0.5 = 10m ⟹ m = 0.05 kg = 50 g
এই নীতিতেই "চৌম্বক উত্তোলন" (magnetic levitation) কাজ করে — বল বাড়াতে হলে প্রবাহ, ক্ষেত্র বা দৈর্ঘ্য যেকোনোটি বাড়াতে হবে। -
২৫৩
একটি অর্ধবৃত্তাকার তারে (ব্যাসার্ধ r) I প্রবাহ চলছে এবং পুরোটা B সুষম ক্ষেত্রে তলের লম্বভাবে রাখা। তারটির ওপর মোট বল কত?
- ক 2BIr
- খ πBIr
- গ BIr
- ঘ শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2BIr
সুষম ক্ষেত্রে যেকোনো বাঁকা তারের ওপর বল = তার দুই প্রান্তকে জোড়া লাগানো সরলরেখার ওপর বলের সমান।
অর্ধবৃত্তের দুই প্রান্তের সরলদূরত্ব = ব্যাস = 2r
F = BI(2r) = 2BIr
পুরো দৈর্ঘ্য πr হলেও বল πBIr নয় — কারণ বলগুলো ভেক্টর, সব দিকের উপাংশ কাটাকাটি যায়।
ফলাফল: সুষম ক্ষেত্রে যেকোনো বদ্ধ লুপের ওপর মোট বল শূন্য (দুই প্রান্ত মিলে যায়)। -
২৫৪
একটি বর্গাকার লুপ সুষম চৌম্বক ক্ষেত্রে রাখা এবং তাতে প্রবাহ চলছে। লুপটির ওপর মোট নিট বল কত?
- ক শূন্য, তবে টর্ক থাকতে পারে
- খ শূন্য এবং টর্কও শূন্য
- গ শূন্য নয়, লুপ সরতে থাকে
- ঘ ক্ষেত্রের সমানুপাতিক একটি ধ্রুব বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) শূন্য, তবে টর্ক থাকতে পারে
সুষম ক্ষেত্রে বদ্ধ লুপের ওপর নিট বল = I(∮dL) × B = 0 (কারণ বদ্ধ পথে ∮dL = 0)।
কিন্তু বিপরীত বাহুর বল দুটি সমান ও বিপরীত হলেও একই রেখায় নয় ⟹ তারা একটি বলযুগল তৈরি করে ⟹ টর্ক থাকে।
τ = NIAB sin θ — এই টর্কই মোটর ও চলকুণ্ডলী গ্যালভানোমিটার চালায়।
ক্ষেত্র অসম হলে তখন নিট বলও থাকত, লুপ সরতে পারত। -
২৫৫
দুটি সমান্তরাল তারের মধ্যে দূরত্ব দ্বিগুণ এবং উভয়ের প্রবাহ দ্বিগুণ করা হলো। প্রতি একক দৈর্ঘ্যে বল কতগুণ হবে?
- ক 2 গুণ
- খ 4 গুণ
- গ 1 গুণ
- ঘ 8 গুণ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2 গুণ
FL ∝ I1I2d
লব: 2 × 2 = 4 গুণ
হর: 2 গুণ
মোট = 42 = 2 গুণ
বল দূরত্বের প্রথম ঘাতের ব্যস্তানুপাতিক (বর্গ নয়) — কারণ প্রতিটি তারের ক্ষেত্রই 1/d নিয়ম মানে। -
২৫৬
একটি অনুভূমিক তারে 10 A প্রবাহ চলছে। ঠিক এর 5 cm উপরে সমান্তরালভাবে আরেকটি তার ভাসিয়ে রাখতে হবে যার প্রতি একক দৈর্ঘ্যের ভর 4 × 10−5 kg m−1। উপরের তারে কত প্রবাহ চালাতে হবে? (g = 10 m s−2)
- ক 10 A একই দিকে
- খ 10 A বিপরীত দিকে
- গ 5 A বিপরীত দিকে
- ঘ 20 A একই দিকে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 10 A বিপরীত দিকে
উপরের তার ভাসাতে হলে বল উপরের দিকে ⟹ বিকর্ষণ ⟹ প্রবাহ বিপরীত দিকে
FL = mLg = 4 × 10−5 × 10 = 4 × 10−4 N m−1
2 × 10−7 × 10 × I0.05 = 4 × 10−4
4 × 10−5I = 4 × 10−4 ⟹ I = 10 A
দিক ভুল লিখলে (একই দিকে) তার দুটি আকর্ষণে জোড়া লেগে যেত — সংখ্যা ঠিক থাকলেও উত্তর ভুল। -
২৫৭
একটি তারকে সুষম চৌম্বক ক্ষেত্রে ক্ষেত্রের সমান্তরালে রাখা হলো এবং তাতে প্রবাহ চালানো হলো। তারটির ওপর বল কত?
- ক BIL
- খ BIL2
- গ শূন্য
- ঘ 2BIL
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) শূন্য
F = BIL sin 0° = 0
কারণ বল F = IL × B — দুটি ভেক্টর সমান্তরাল হলে ক্রস গুণফল শূন্য।
তবে তারটি নিজে চারপাশে ক্ষেত্র তৈরি করবেই — বল না থাকা মানে ক্ষেত্র না থাকা নয়। -
২৫৮
একটি 2 m লম্বা তার 0.25 T ক্ষেত্রে লম্বভাবে রাখা এবং তার ওপর 1.5 N বল কাজ করছে। তারে প্রবাহ কত?
- ক 1.5 A
- খ 0.75 A
- গ 3 A
- ঘ 6 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 3 A
I = FBL = 1.50.25 × 2 = 1.50.5 = 3 A
লম্ব অবস্থায় sin 90° = 1 বলে কোণের হিসাব লাগেনি। তির্যক হলে বল আরও কম হতো এবং একই বল পেতে বেশি প্রবাহ লাগত। -
২৫৯
তিনটি দীর্ঘ সমান্তরাল তার সমদূরত্বে একই তলে আছে এবং তিনটিতেই সমান প্রবাহ একই দিকে চলছে। মাঝের তারটির ওপর নিট বল কত?
- ক দুই পাশের তারের দিকে সমান আকর্ষণ
- খ শূন্য
- গ প্রথম তারের দিকে আকর্ষণ
- ঘ তলের লম্বভাবে বল
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) শূন্য
বাম তার মাঝের তারকে বাম দিকে টানে (একই দিকের প্রবাহ ⟹ আকর্ষণ)
ডান তার সমান বলে ডান দিকে টানে
দূরত্ব ও প্রবাহ সমান ⟹ দুই বল সমান ও বিপরীত ⟹ নিট বল শূন্য
তবে অবস্থানটি অস্থিতিশীল — মাঝের তারটি সামান্য সরলেই কাছের তারের আকর্ষণ বেড়ে যায় এবং সে আরও সরতে থাকে। -
২৬০
একটি প্রবাহবাহী তারের ওপর চৌম্বক বলের দিক নির্ণয়ে ফ্লেমিংয়ের বাম হস্ত নিয়মে বৃদ্ধাঙ্গুলি, তর্জনী ও মধ্যমা যথাক্রমে কী নির্দেশ করে?
- ক প্রবাহ, ক্ষেত্র ও বল
- খ বল, ক্ষেত্র ও প্রবাহ
- গ ক্ষেত্র, বল ও প্রবাহ
- ঘ বল, প্রবাহ ও ক্ষেত্র
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) বল, ক্ষেত্র ও প্রবাহ
বাম হস্ত (মোটর নিয়ম): তিনটি আঙুল পরস্পর লম্বভাবে ছড়িয়ে —
• বৃদ্ধাঙ্গুলি (thumb) → বল / গতি
• তর্জনী (first) → ক্ষেত্র (field)
• মধ্যমা (centre) → প্রবাহ (current)
মনে রাখার কৌশল: First–Field, Centre–Current, Thumb–Thrust।
ডান হস্ত নিয়ম একই বিন্যাস মানে, কিন্তু সেটি জেনারেটরের জন্য (আবিষ্ট প্রবাহের দিক)।
তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া ও চুম্বকত্ব নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।