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 ১৫/৩৪
-
২৮১
চলকুণ্ডলী গ্যালভানোমিটারে সাম্যাবস্থার শর্ত কোনটি?
- ক কুণ্ডলীতে প্রবাহ শূন্য
- খ কুণ্ডলীর ওপর নিট বল শূন্য কিন্তু টর্ক সর্বোচ্চ
- গ কুণ্ডলীর ওপর চৌম্বক টর্ক = সাসপেনশনের মোচড় টর্ক
- ঘ চৌম্বক ক্ষেত্র শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) কুণ্ডলীর ওপর চৌম্বক টর্ক = সাসপেনশনের মোচড় টর্ক
বিক্ষেপ বাড়তে থাকে যতক্ষণ না মোচড়ের প্রত্যায়নী টর্ক চৌম্বক টর্কের সমান হয়:
NIAB = kφ
⟹ φ = NABkI
সুষম ক্ষেত্রে (ব্যাসার্ধীয় নয় এমন) নিট বল এমনিতেই শূন্য থাকে, সেটি বিশেষ শর্ত নয় — সাম্য নির্ধারণ করে টর্কের ভারসাম্য। -
২৮২
ডায়াচৌম্বক, প্যারাচৌম্বক ও ফেরোচৌম্বক পদার্থের আপেক্ষিক প্রবেশ্যতা μr সম্পর্কে কোনটি সঠিক?
- ক ডায়া: μr সামান্য কম 1 থেকে · প্যারা: সামান্য বেশি 1 থেকে · ফেরো: অনেক বেশি 1 থেকে
- খ তিনটিরই μr 1-এর চেয়ে বেশি
- গ ডায়া: μr শূন্য · প্যারা: 1 · ফেরো: অসীম
- ঘ তিনটিরই μr 1-এর চেয়ে কম
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ডায়া: μr সামান্য কম 1 থেকে · প্যারা: সামান্য বেশি 1 থেকে · ফেরো: অনেক বেশি 1 থেকে
μr = 1 + χ, যেখানে χ চৌম্বক প্রবণতা।
ডায়াচৌম্বক (বিসমাথ, তামা, পানি): χ ক্ষুদ্র ঋণাত্মক ⟹ প্রবল ক্ষেত্র থেকে সামান্য বিকর্ষিত
প্যারাচৌম্বক (অ্যালুমিনিয়াম, প্লাটিনাম): χ ক্ষুদ্র ধনাত্মক ⟹ দুর্বল আকর্ষণ
ফেরোচৌম্বক (লোহা, নিকেল, কোবাল্ট): χ বিশাল ধনাত্মক (103 পর্যন্ত) ⟹ প্রবল আকর্ষণ
ডায়াচৌম্বকই একমাত্র শ্রেণি যেখানে পদার্থ ক্ষেত্রকে বাধা দেয় — এবং এটি তাপমাত্রার ওপর প্রায় নির্ভরশীল নয়। -
২৮৩
একটি পদার্থের চৌম্বক প্রবণতা χ = −0.00002। পদার্থটি কোন শ্রেণির এবং এর আপেক্ষিক প্রবেশ্যতা কত?
- ক ডায়াচৌম্বক, 0.99998
- খ প্যারাচৌম্বক, 1.00002
- গ ফেরোচৌম্বক, 1.00002
- ঘ ডায়াচৌম্বক, 1.00002
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ডায়াচৌম্বক, 0.99998
χ ঋণাত্মক ⟹ ডায়াচৌম্বক
μr = 1 + χ = 1 − 0.00002 = 0.99998
μr 1-এর সামান্য কম মানে পদার্থটির ভেতরে ক্ষেত্র বাইরের চেয়ে সামান্য দুর্বল — বলরেখা কিছুটা এড়িয়ে যায়।
অতিপরিবাহী হলো নিখুঁত ডায়াচৌম্বক: χ = −1, μr = 0 — ভেতরে ক্ষেত্র সম্পূর্ণ শূন্য (মাইসনার ক্রিয়া)। -
২৮৪
তাপমাত্রা বাড়ালে ফেরোচৌম্বক পদার্থের আচরণে কী ঘটে?
- ক কুরি তাপমাত্রার উপরে গিয়ে এটি ডায়াচৌম্বক হয়ে যায়
- খ তাপমাত্রার সাথে এর চুম্বকত্ব বাড়তে থাকে
- গ তাপমাত্রার কোনো প্রভাব নেই
- ঘ কুরি তাপমাত্রার উপরে গিয়ে এটি প্যারাচৌম্বক হয়ে যায়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) কুরি তাপমাত্রার উপরে গিয়ে এটি প্যারাচৌম্বক হয়ে যায়
ফেরোচৌম্বক পদার্থে অসংখ্য ডোমেইন থাকে যেখানে পরমাণুর চৌম্বক মোমেন্ট সারিবদ্ধ।
তাপ বাড়লে তাপীয় বিশৃঙ্খলা এই সারিবদ্ধতা ভাঙতে থাকে; কুরি তাপমাত্রার (লোহার ক্ষেত্রে ≈ 770 °C) উপরে ডোমেইন কাঠামো সম্পূর্ণ ভেঙে যায় ⟹ পদার্থটি প্যারাচৌম্বক হয়ে যায়।
তখন কুরির সূত্র মানে: χ ∝ 1T
ডায়াচৌম্বকত্ব সব পদার্থেই থাকে, কিন্তু তা এত দুর্বল যে অন্য দুই প্রভাবের নিচে চাপা পড়ে। -
২৮৫
হিস্টেরেসিস লুপের ক্ষেত্রফল কী নির্দেশ করে এবং ট্রান্সফর্মারের কোরের জন্য কেমন পদার্থ দরকার?
- ক প্রতি চক্রে একক আয়তনে শক্তি ক্ষয়; তাই সরু লুপবিশিষ্ট নরম লোহা দরকার
- খ পদার্থের প্রবেশ্যতা; তাই চওড়া লুপবিশিষ্ট ইস্পাত দরকার
- গ ধারণক্ষমতা; তাই চওড়া লুপবিশিষ্ট ইস্পাত দরকার
- ঘ কুরি তাপমাত্রা; তাই সরু লুপবিশিষ্ট ইস্পাত দরকার
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) প্রতি চক্রে একক আয়তনে শক্তি ক্ষয়; তাই সরু লুপবিশিষ্ট নরম লোহা দরকার
লুপের ক্ষেত্রফল = প্রতি চক্রে একক আয়তনে তাপ হিসেবে হারানো শক্তি।
ট্রান্সফর্মার/মোটরের কোর: প্রতি সেকেন্ডে 50 বার চক্র সম্পূর্ণ হয় — ক্ষয় কম রাখতে সরু লুপ চাই ⟹ নরম লোহা বা সিলিকন-স্টিল (উঁচু প্রবেশ্যতা, কম ধারণক্ষমতা)।
স্থায়ী চুম্বক: ঠিক উল্টো — চওড়া লুপ চাই যাতে চুম্বকত্ব ধরে রাখে ⟹ ইস্পাত, অ্যালনিকো।
সরু লুপে ধারণক্ষমতা (retentivity) ও নিবৃত্তি বল (coercivity) দুটোই কম। -
২৮৬
পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রের অনুভূমিক উপাংশ 0.34 G এবং বিনতি কোণ 30°। মোট ক্ষেত্রের মান কত?
- ক 0.68 G
- খ 0.17 G
- গ 0.30 G
- ঘ 0.39 G
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0.39 G
H = B cos δ ⟹ B = Hcos δ
= 0.34cos 30° = 0.340.866 = 0.39 G
উলম্ব উপাংশ V = B sin δ = 0.39 × 0.5 = 0.196 G
যাচাই: tan δ = VH = 0.1960.34 = 0.577 = tan 30° ✓। -
২৮৭
বিষুবরেখা ও চৌম্বক মেরুতে পৃথিবীর চৌম্বক বিনতি কোণ যথাক্রমে কত?
- ক 90° ও 0°
- খ 0° ও 0°
- গ 45° ও 90°
- ঘ 0° ও 90°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 0° ও 90°
বিনতি কোণ δ = মোট ক্ষেত্র অনুভূমিক তলের সাথে যে কোণ করে।
চৌম্বক বিষুবরেখায়: ক্ষেত্র সম্পূর্ণ অনুভূমিক ⟹ δ = 0°, V = 0, H সর্বাধিক
চৌম্বক মেরুতে: ক্ষেত্র সম্পূর্ণ উলম্ব ⟹ δ = 90°, H = 0
মেরুতে H = 0 বলেই সেখানে সাধারণ কম্পাস অকেজো হয়ে যায় — কাঁটা দিক দেখাতে পারে না, খাড়া হয়ে দাঁড়ায়। -
২৮৮
একটি স্থানে পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রের উলম্ব ও অনুভূমিক উপাংশ সমান। ওই স্থানের বিনতি কোণ কত?
- ক 30°
- খ 60°
- গ 45°
- ঘ 0°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 45°
tan δ = VH = 1 ⟹ δ = 45°
এই কোণকে বলা হয় বিনতি বা নতি কোণ (angle of dip)।
তখন মোট ক্ষেত্র B = H2 + V2 = 2H — অর্থাৎ অনুভূমিক উপাংশের 2 গুণ। -
২৮৯
একটি ছোট দণ্ড চুম্বকের চৌম্বক মোমেন্ট M। এর অক্ষীয় রেখার ওপর d দূরত্বে ক্ষেত্র এবং নিরক্ষীয় রেখার ওপর একই দূরত্বে ক্ষেত্রের অনুপাত কত?
- ক 1 : 2
- খ 4 : 1
- গ 1 : 1
- ঘ 2 : 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 2 : 1
অক্ষীয়: Ba = μ04π × 2Md3
নিরক্ষীয়: Be = μ04π × Md3
অনুপাত = 2 : 1
দুটোই 1/d³ নিয়ম মানে (ডাইপোলের বৈশিষ্ট্য), কেবল সহগ আলাদা। দিকও আলাদা — অক্ষীয় ক্ষেত্র M-এর সমান্তরাল, নিরক্ষীয় ক্ষেত্র M-এর বিপরীত। -
২৯০
একটি স্থানে অনুভূমিক উপাংশ 0.3 G এবং সেখানে একটি চুম্বক-শলাকা রাখা হলো যার তল ভৌগোলিক বিষুবরেখা বরাবর। কম্পাস কাঁটা কোন দিকে থিতু হবে সে সম্পর্কে কী বলা যায়?
- ক চৌম্বক উত্তর-দক্ষিণ বরাবর, যা ভৌগোলিক উত্তর-দক্ষিণ থেকে বিচ্যুতি কোণ পরিমাণ সরে থাকে
- খ ঠিক ভৌগোলিক উত্তর-দক্ষিণ বরাবর
- গ পূর্ব-পশ্চিম বরাবর
- ঘ উলম্বভাবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) চৌম্বক উত্তর-দক্ষিণ বরাবর, যা ভৌগোলিক উত্তর-দক্ষিণ থেকে বিচ্যুতি কোণ পরিমাণ সরে থাকে
কম্পাস কাঁটা সর্বদা চৌম্বক মধ্যতলে (magnetic meridian) থিতু হয়, ভৌগোলিক মধ্যতলে নয়।
দুই তলের মধ্যবর্তী কোণকে বলা হয় বিচ্যুতি কোণ (declination) — কারণ পৃথিবীর চৌম্বক অক্ষ ঘূর্ণন অক্ষের সাথে প্রায় 11° হেলে আছে।
তাই মানচিত্র ব্যবহারের সময় স্থানভেদে বিচ্যুতি কোণ ধরে সংশোধন করতে হয়। -
২৯১
একটি লোহার দণ্ডকে চুম্বকিত করার সময় ক্ষেত্র শূন্য করে দিলেও কিছু চুম্বকত্ব রয়ে যায় — একে কী বলে এবং তা শূন্য করতে কী প্রয়োজন?
- ক ধারণক্ষমতা; শূন্য করতে বিপরীত দিকে নিবৃত্তি বল প্রয়োগ করতে হয়
- খ নিবৃত্তি বল; শূন্য করতে তাপ দিতে হয়
- গ প্রবেশ্যতা; শূন্য করতে ক্ষেত্র বাড়াতে হয়
- ঘ সম্পৃক্তি; শূন্য করতে ক্ষেত্র বাড়াতে হয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) ধারণক্ষমতা; শূন্য করতে বিপরীত দিকে নিবৃত্তি বল প্রয়োগ করতে হয়
হিস্টেরেসিস লুপে:
• ধারণক্ষমতা (retentivity): H = 0-এ অবশিষ্ট B — লুপ যেখানে B-অক্ষ কাটে
• নিবৃত্তি বল (coercivity): B শূন্য করতে যে বিপরীত H লাগে — লুপ যেখানে H-অক্ষ কাটে
অর্থাৎ ক্ষেত্র সরালে চুম্বকত্ব সরে না, উল্টো ক্ষেত্র দিয়ে ঠেলে সরাতে হয়।
তাপ দিয়েও (কুরি বিন্দুর উপরে) চুম্বকত্ব নষ্ট করা যায়, তবে সেটি ভিন্ন প্রক্রিয়া — নিবৃত্তি বলের সংজ্ঞা নয়। -
২৯২
পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রের অনুভূমিক উপাংশ 0.4 G এমন একটি স্থানে একটি চুম্বক-শলাকাকে চৌম্বক মধ্যতলের লম্বভাবে রাখা হলো। শলাকার ওপর ক্রিয়াশীল টর্ক সম্পর্কে কী বলা যায়?
- ক টর্ক সর্বোচ্চ, মান MH
- খ টর্ক শূন্য
- গ টর্ক সর্বনিম্ন কিন্তু শূন্য নয়
- ঘ টর্ক MH cos 90°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) টর্ক সর্বোচ্চ, মান MH
τ = MH sin θ, যেখানে θ হলো শলাকার অক্ষ ও ক্ষেত্রের কোণ।
শলাকা চৌম্বক মধ্যতলের লম্ব ⟹ θ = 90° ⟹ sin θ = 1
τ = MH — সর্বোচ্চ
ছেড়ে দিলে এই টর্কই শলাকাকে ঘুরিয়ে চৌম্বক মধ্যতলে (θ = 0) এনে থামাবে, যেখানে টর্ক শূন্য ও শক্তি সর্বনিম্ন। -
২৯৩
একটি দণ্ড চুম্বককে সমান দুই টুকরা করা হলো — প্রথমে দৈর্ঘ্য বরাবর লম্বভাবে কেটে, তারপর অন্য একটি অভিন্ন চুম্বককে দৈর্ঘ্যের সমান্তরালে কেটে। দুই ক্ষেত্রে প্রতিটি টুকরার চৌম্বক মোমেন্ট মূল চুম্বকের কত অংশ?
- ক প্রথমে 12, পরে সমান
- খ প্রথমে সমান, পরে 12
- গ দুই ক্ষেত্রেই 12
- ঘ দুই ক্ষেত্রেই 14
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) দুই ক্ষেত্রেই 12
M = mমেরু × l
লম্বভাবে কাটলে: মেরুশক্তি অপরিবর্তিত, দৈর্ঘ্য অর্ধেক ⟹ M অর্ধেক
সমান্তরালে কাটলে: দৈর্ঘ্য অপরিবর্তিত, কিন্তু প্রস্থচ্ছেদ অর্ধেক ⟹ মেরুশক্তি অর্ধেক ⟹ M অর্ধেক
⟹ দুই ক্ষেত্রেই 12
যেকোনোভাবে চুম্বককে দুই সমান টুকরা করলেই প্রতিটির মোমেন্ট অর্ধেক হয় — এবং প্রতিটি টুকরা আবার পূর্ণাঙ্গ দ্বিমেরু চুম্বক হয়ে যায়, একক মেরু কখনও পাওয়া যায় না। -
২৯৪
কোনো চৌম্বকক্ষেত্রে একটি আধান গতিশীল হলে সেটি যে বল লাভ করে তার মান নিচের কোন বিষয়টির উপর নির্ভর করে না?
- ক আধানের পরিমাণ
- খ আধানের বেগ
- গ চৌম্বকক্ষেত্রের মান
- ঘ আধানের প্রকৃতি
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) আধানের প্রকৃতি
F=qvBsinθ রাশিতে বলের মান আধানের পরিমাণ, বেগ, ক্ষেত্র ও কোণের ওপর নির্ভর করে — আধানের প্রকৃতি (ধনাত্মক/ঋণাত্মক) শুধু বলের দিক ঠিক করে, মানকে প্রভাবিত করে না। -
২৯৫
আধান q চৌম্বকক্ষেত্রে v বেগে গতিশীল হলে আধানটির ওপর ক্রিয়াশীল বলের রাশিমালা নিচের কোনটি?
- ক F⃗ = q(v⃗ × B⃗)
- খ F⃗ = (v⃗ × B⃗)/q
- গ F⃗ = v⃗ × B⃗
- ঘ F⃗ = qE⃗ + q(v⃗ × B⃗)
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) F⃗ = q(v⃗ × B⃗)
চৌম্বক বলের ভেক্টররাশি F⃗ = q(v⃗ × B⃗)। -
২৯৬
নিচের কোনটি চৌম্বকক্ষেত্রের একক?
- ক N m
- খ A m⁻¹
- গ T
- ঘ N A⁻¹ m⁻¹
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) T
চৌম্বকক্ষেত্রের (চৌম্বক আবেশ) এসআই একক টেসলা (T)। (দ্রষ্টব্য: (ঘ) N A⁻¹ m⁻¹ মাত্রিকভাবে টেসলার সমতুল্যই, কিন্তু প্রশ্নে প্রচলিত নামাঙ্কিত এককই কাম্য উত্তর)। -
২৯৭
কোনো চৌম্বকক্ষেত্রে 1 C চার্জ চৌম্বকক্ষেত্রের সাথে সমকোণে 1 m s⁻¹ বেগে গতিশীল হলে যদি 1 N বল অনুভব করে তাহলে এ চৌম্বকক্ষেত্রের মানকে কী বলে?
- ক ওয়েবার
- খ টেসলা
- গ হেনরি
- ঘ ওয়েরস্টেড
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) টেসলা
1C আধান 1 m s⁻¹ বেগে ক্ষেত্রের সাথে লম্বভাবে চলে 1N বল অনুভব করলে সেই ক্ষেত্রের মানকে 1 টেসলা বলে — এটিই টেসলার সংজ্ঞা। -
২৯৮
0.5 T-এর একটি চৌম্বকক্ষেত্রের সাথে 30° কোণ উৎপন্ন করে একটি ইলেকট্রন 10⁷ m s⁻¹ বেগে গতিশীল। ইলেকট্রনের ওপর ক্রিয়াশীল চৌম্বক বলের মান কত?
- ক 2 × 10⁻¹⁴ N
- খ 2 × 10⁻¹³ N
- গ 4 × 10⁻¹⁴ N
- ঘ 4 × 10⁻¹³ N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 4 × 10⁻¹³ N
F=qvB sinθ = 1.6×10⁻¹⁹ × 10⁷ × 0.5 × sin30° = 1.6×10⁻¹⁹×10⁷×0.5×0.5 = 4×10⁻¹³ N। -
২৯৯
1 গাউস সমান কত টেসলা?
- ক 10⁻²
- খ 10⁻³
- গ 10⁻⁴
- ঘ 10⁻⁶
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 10⁻⁴
1 গাউস = 10⁻⁴ টেসলা (CGS থেকে SI-তে রূপান্তর)। -
৩০০
চৌম্বকক্ষেত্র B-এর একক --- (i) tesla (ii) weber/m² (iii) N/A·m। কোনটি সঠিক?
- ক i
- খ i ও ii
- গ ii ও iii
- ঘ i, ii ও iii
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) i, ii ও iii
টেসলা (T), ওয়েবার/মি² (Wb m⁻²) ও N/(A·m) — তিনটিই চৌম্বকক্ষেত্র B-এর সমতুল্য একক (B=F/(qv) থেকে T=N A⁻¹ m⁻¹=Wb m⁻²)। তাই i, ii ও iii সবগুলোই সঠিক।
তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া ও চুম্বকত্ব নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।