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 ২৫/৩৪
-
৪৮১
একটি সোজা চুম্বকীয় তারের চৌম্বক ভ্রামক যদি M হয়, তাহলে তারটিকে অর্ধবৃত্তাকারে বাঁকালে তারটির চৌম্বক ভ্রামক কত হবে?
- ক Mπ
- খ Mπ
- গ 2Mπ
- ঘ 2Mπ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 2Mπ
সোজা চুম্বকীয় তারের চৌম্বক ভ্রামক M = m×L, যেখানে m মেরু প্রাবল্য ও L তারের দৈর্ঘ্য। তারটিকে অর্ধবৃত্তাকারে বাঁকালে তারের মোট দৈর্ঘ্য L অপরিবর্তিত থাকে, তাই নতুন ব্যাসার্ধ r' পাওয়া যায় L = πr' থেকে, অর্থাৎ r' = Lπ। বাঁকানো তারের দুই প্রান্ত (দুই মেরু) একে অপর থেকে সরলরৈখিক দূরত্বে থাকে যা ব্যাসের সমান, অর্থাৎ 2r' = 2Lπ। নতুন চৌম্বক ভ্রামক M' = m × 2r' = m × (2Lπ) = (2π)(mL) = 2Mπ। -
৪৮২
একটি বৃত্তাকার কুণ্ডলীর চৌম্বক ভ্রামক 0.02 A m2। এর ব্যাসার্ধ 5 cm এবং পাক সংখ্যা 10 হলে কুণ্ডলীতে প্রবাহমাত্রা কত?
- ক 2.54 A
- খ 25.4 A
- গ 0.254 A
- ঘ 0.0254 A
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 0.254 A
N পাকবিশিষ্ট কুণ্ডলীর চৌম্বক ভ্রামক m = NIA, তাই I = m(NA)। A = πr2 = π×(0.05)2 = 0.007854 m2। I = 0.02(10×0.007854) = 0.020.07854 ≈ 0.254 A। -
৪৮৩
একটি চুম্বকের পরিমাপ 10 cm × 2 cm × 1 cm এবং চৌম্বক ভ্রামক 1.0 A m2। চুম্বকের চুম্বকন মাত্রা কত?
- ক 5×102 A m−1
- খ 5×104 A m−1
- গ 5×103 A m−1
- ঘ 50 A m−1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 5×104 A m−1
চুম্বকন মাত্রা (Magnetization) M = mV, যেখানে V চুম্বকের আয়তন। V = 10 cm × 2 cm × 1 cm = 20 cm3 = 2×10−5 m3। M = 1.0(2×10−5) = 5×104 A m−1। -
৪৮৪
পৃথিবীর বিনতি কোণ শূন্য
- ক চৌম্বক মেরুতে
- খ চৌম্বক নিরক্ষরেখায়
- গ ভৌগোলিক মেরুতে
- ঘ 90° অক্ষাংশে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) চৌম্বক নিরক্ষরেখায়
চৌম্বক নিরক্ষরেখায় পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্র সম্পূর্ণ অনুভূমিক থাকে (উল্লম্ব উপাংশ Z = 0), ফলে tanδ = ZH = 0, অর্থাৎ বিনতি কোণ δ = 0। -
৪৮৫
একটি বৃত্তাকার কুণ্ডলীর ব্যাসার্ধ 4 cm এবং পাক সংখ্যা 20, কুণ্ডলীর চৌম্বক ভ্রামক
- ক 3000 A m2
- খ 0.3 A m2
- গ 300 A m2
- ঘ 75 A m2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 3000 A m2
আমরা জানি,
M = NIA = NIπr2
এখানে N = 20, r = 4 cm = 0.04 m, কিন্তু প্রবাহমাত্রা I দেওয়া নেই। প্রশ্নে তথ্য অসম্পূর্ণ, তাই নির্দিষ্ট মান নির্ণয় করা যায় না।
বিঃদ্রঃ I = 3 A ধরলে M = 20 × 3 × 3.1416 × (0.04)2 ≈ 0.3 A m2 (খ) পাওয়া যায়। -
৪৮৬
8.0 MeV শক্তিসম্পন্ন একটি প্রোটন 5.0 T প্রাবল্যের চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে সমকোণে প্রবেশ করল। প্রোটনের ওপর চৌম্বক বল কত?
- ক 3.2×1011 N
- খ 3.2×10−11 N
- গ 1.6×105 N
- ঘ 1.6×10−5 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 3.2×10−11 N
গতিশক্তি থেকে বেগ নির্ণয়: KE = ½mv2 ⇒ v = 2KEm। KE = 8 MeV = 8×1.6×10−13 J = 1.28×10−12 J। v = 2×1.28×10−121.67×10−27 ≈ 3.92×107 m/s। প্রোটন ক্ষেত্রের সাথে সমকোণে প্রবেশ করায় F = evB = 1.6×10−19 × 3.92×107 × 5 ≈ 3.13×10−11 N, যা গোলকৃত আকারে 3.2×10−11 N। -
৪৮৭
একটি প্রোটন 30° কোণে 2×107 m s−1 গতিবেগে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে প্রবেশ করল। প্রোটনের ওপর চৌম্বক বল কত?
- ক 0.24×10−12 N
- খ 2.4×10−12 N
- গ 24×10−12 N
- ঘ 0.024×10−12 N
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.24×10−12 N
আমরা জানি,
F = qvB sinθ
এখানে q = 1.6×10−19 C, v = 2×107 m s−1, θ = 30°, কিন্তু চৌম্বক ক্ষেত্রের মান B দেওয়া নেই। তাই প্রশ্নে তথ্য অসম্পূর্ণ।
বিঃদ্রঃ B = 0.15 T ধরলে F = 1.6×10−19 × 2×107 × 0.15 × 0.5 = 0.24×10−12 N (ক) পাওয়া যায়। -
৪৮৮
10 cm দীর্ঘ এবং 0.3 g ভরের একটি তার অনুভূমিকভাবে আছে এবং এতে প্রবাহমাত্রা 5 A। চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রাবল্য কত হলে তারটি ভাসমান থাকবে? (g = 10 m s−2)
- ক 3×10−3 T
- খ 6×10−3 T
- গ 3×10−4 T
- ঘ 6×10−4 T
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 6×10−3 T
তারটি ভাসমান থাকার শর্তে চৌম্বক বল ওজনের সমান হবে: BIL = mg ⇒ B = mgIL। m = 0.3 g = 3×10−4 kg, L = 0.1 m, I = 5 A। B = 3×10−4 × 105×0.1 = 3×10−30.5 = 6×10−3 T। -
৪৮৯
একটি হাইড্রোজেন পরমাণুতে ইলেকট্রন প্রোটনের চারদিকে 2.0×106 m s−1 বেগে 0.5 Å ব্যাসার্ধের বৃত্ত বরাবর ঘুরছে। কক্ষের তুল্য চৌম্বক ভ্রামক কত?
- ক 2×10−14 A m2
- খ 4×10−24 A m2
- গ 8×10−24 A m2
- ঘ 16×10−24 A m2
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 8×10−24 A m2
ইলেকট্রনের তুল্য প্রবাহ I = ev2πr, কক্ষপথের ক্ষেত্রফল A = πr2, তাই তুল্য চৌম্বক ভ্রামক m = IA = evr2। m = ½ × 1.6×10−19 × 2×106 × 0.5×10−10 = 8×10−24 A·m2 (যেহেতু 0.5 Å = 0.5×10−10 m)। -
৪৯০
পূর্ব-পশ্চিমে প্রসারিত একটি তারে প্রবাহমাত্রা 20 A। ভূ-চুম্বকত্বের অনুভূমিক উপাংশের জন্য (H = 10−4 T) তারের একক দৈর্ঘ্যে কত বল ক্রিয়া করবে?
- ক 2×10−3 N
- খ 5×10−3 N
- গ 5×10−5 N
- ঘ শূন্য
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 2×10−3 N
তারটি পূর্ব-পশ্চিমে বিস্তৃত, আর ভূ-চৌম্বক ক্ষেত্রের অনুভূমিক উপাংশ H চৌম্বক মেরিডিয়ান বরাবর অর্থাৎ উত্তর-দক্ষিণে ক্রিয়া করে। ফলে তার ও H পরস্পর লম্ব (θ = 90°)। একক দৈর্ঘ্যে বল FL = HI sinθ = HI = 10−4 × 20 = 2×10−3 N। -
৪৯১
ভূ-চুম্বকত্বের অনুভূমিক উপাংশ H = 0.3 Oe। S.I. পদ্ধতিতে এর মান
- ক 0.3 A m−1
- খ 300 A m−1
- গ 24 A m−1
- ঘ কোনোটিই নয়
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 24 A m−1
CGS একক ওরস্টেডকে SI এককে রূপান্তর: 1 Oe = 10004π Am ≈ 79.58 Am। H = 0.3 Oe = 0.3 × 79.58 ≈ 23.9 ≈ 24 A m−1। -
৪৯২
কোন স্থানে ভূ-চৌম্বকত্বের উল্লম্ব উপাংশ শূন্য?
- ক চৌম্বক মেরু
- খ চৌম্বক নিরক্ষরেখা
- গ ভৌগোলিক মেরু
- ঘ 45° অক্ষাংশ
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) চৌম্বক নিরক্ষরেখা
চৌম্বক নিরক্ষরেখায় পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্র সম্পূর্ণ অনুভূমিক থাকে, অর্থাৎ সেখানে উল্লম্ব উপাংশ Z = 0। -
৪৯৩
কোনো স্থানের ভূ-চৌম্বকত্বের অনুভূমিক উপাংশ এর মোট প্রাবল্যের অনুপাত 12। ওই স্থানের বিনতি কোণ কত?
- ক 30°
- খ 45°
- গ 60°
- ঘ 90°
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 45°
অনুভূমিক উপাংশ H এবং মোট প্রাবল্য R এর অনুপাত HR = 12। বিনতি কোণ δ এর সংজ্ঞা অনুযায়ী cosδ = HR = 12, সুতরাং δ = 45°। -
৪৯৪
একটি বৃত্তাকার কুণ্ডলীর ব্যাসার্ধ 10 cm এবং পাক সংখ্যা 50। এতে 0.5 A প্রবাহমাত্রা পাঠালে চৌম্বক ভ্রামক কত?
- ক 0.25π A m2
- খ 0.25 A m2
- গ π A m2
- ঘ 0
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) 0.25π A m2
চৌম্বক ভ্রামক m = NIA = NIπr2। এখানে N = 50, I = 0.5 A, r = 10 cm = 0.1 m। m = 50 × 0.5 × π × (0.1)2 = 25 × π × 0.01 = 0.25π A·m2। -
৪৯৫
নিচের কোন সম্পর্কটি ঠিক নয়?
- ক B = μ0(H + 1)
- খ B = μ0H(1 + χ)
- গ I = B − μ0Hμ0
- ঘ χ = μ − 1
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ক) B = μ0(H + 1)
প্রকৃত সম্পর্কটি হলো B = μ0(H + I), যেখানে I হলো চুম্বকায়ন তীব্রতা (magnetization)। (ক) অপশনে I এর জায়গায় একটি বিশুদ্ধ সংখ্যা 1 বসানো হয়েছে অর্থাৎ B = μ0(H + 1), যা মাত্রাগত দিক থেকে ভুল — চৌম্বক প্রাবল্য H এর সাথে একক-বিহীন সংখ্যা যোগ করা যায় না। (খ) B = μ0H(1+χ), (গ) I = B − μ0Hμ0 এবং (ঘ) χ = μr − 1 — এই তিনটিই প্রতিষ্ঠিত সঠিক সম্পর্ক। তাই ভুল সমীকরণ হলো (ক)। -
৪৯৬
একই দৈর্ঘ্যের দুটি তারের একটি বর্গাকার এবং অন্যটিকে বৃত্তাকার বাঁকানো হলো। ওদের মধ্যে একই প্রবাহমাত্রা পাঠানো হলে এদের চৌম্বক ভ্রামকের অনুপাত কত?
- ক 2 : π
- খ π : 2
- গ π : 4
- ঘ 8 : π
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) π : 4
একই দৈর্ঘ্য L এর তার দিয়ে বর্গ ও বৃত্ত গঠন করা হলে এবং একই প্রবাহ I পাঠালে চৌম্বক ভ্রামক m = IA অনুপাতে থাকে ক্ষেত্রফলের অনুপাতে। বর্গের বাহু = L4, ক্ষেত্রফল = L216। বৃত্তের পরিধি = L = 2πr ⇒ r = L2π, ক্ষেত্রফল = πr2 = L24π। অনুপাত (বর্গ : বৃত্ত) = (L216) : (L24π) = (116) : (14π) = π : 4। -
৪৯৭
কোনো বৃত্তাকার কুণ্ডলীর ব্যাসার্ধ 6.28×10−4 m এবং পাকসংখ্যা 240, কুণ্ডলীর মধ্যে দিয়ে 5 A তড়িৎ প্রবাহ চলছে। কুণ্ডলীর কেন্দ্রে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান কত?
- ক 0.005 T
- খ 0.382 T
- গ 1.2 T
- ঘ 24 T
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: গ) 1.2 T
বৃত্তাকার কুণ্ডলীর কেন্দ্রে B = μ0NI(2r)। এখানে N = 240, I = 5 A, r = 6.28×10−4 m। B = (4π×10−7 × 240 × 5)(2 × 6.28×10−4) = (1.508×10−3)(1.256×10−3) ≈ 1.2 T। -
৪৯৮
1000 পাকের 1.57 cm ব্যাসার্ধের কোনো কুণ্ডলীতে 2 A তড়িৎ প্রবাহ চলছে। কুণ্ডলীর কেন্দ্রে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান কত হবে?
- ক 1.275×10−2 T
- খ 2.55×10−2 T
- গ 4×10−2 T
- ঘ 8×10−2 T
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: ঘ) 8×10−2 T
B = μ0NI(2r)। এখানে N = 1000, I = 2 A, r = 1.57 cm = 0.0157 m। B = (4π×10−7 × 1000 × 2)(2 × 0.0157) = (2.513×10−3)(0.0314) ≈ 8×10−2 T। -
৪৯৯
তড়িৎবাহী তার কুণ্ডলীতে শক্তি সঞ্চিত থাকে
- ক তড়িৎ ক্ষেত্রে
- খ চৌম্বক ক্ষেত্রে
- গ তাপশক্তি হিসেবে
- ঘ যান্ত্রিক শক্তি হিসেবে
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) চৌম্বক ক্ষেত্রে
তড়িৎবাহী কুণ্ডলী (ইন্ডাক্টর) এ শক্তি সঞ্চিত থাকে চৌম্বক ক্ষেত্রে, U = (12)LI2 সূত্র অনুসারে — যেভাবে ক্যাপাসিটরে শক্তি তড়িৎ ক্ষেত্রে সঞ্চিত থাকে, ঠিক তেমনি ইন্ডাক্টরে চৌম্বক ক্ষেত্রে সঞ্চিত থাকে। -
৫০০
একটি অনুভূমিক তারের দৈর্ঘ্য 10 cm এবং ভর 0.3 g। এর মধ্য দিয়ে 5 A প্রবাহমাত্রা চলছে। কত প্রাবল্যের চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করলে তারটি ভাসমান অবস্থায় থাকবে? (g = 10 m s−2)
- ক 3×10−3 T
- খ 6×10−3 T
- গ 3×10−4 T
- ঘ 6×10−4 T
সঠিক উত্তর ও ব্যাখ্যা
সঠিক উত্তর: খ) 6×10−3 T
তারটি ভাসমান থাকতে হলে চৌম্বক বল = ওজন, অর্থাৎ BIL = mg ⇒ B = mg(IL)। এখানে m = 0.3 g = 3×10−4 kg, L = 10 cm = 0.1 m, I = 5 A, g = 10 m/s2। B = (3×10−4 × 10)(5 × 0.1) = (3×10−3)0.5 = 6×10−3 T।
তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া ও চুম্বকত্ব নিয়ে পরীক্ষা দাও
শুধু এই অধ্যায়ের প্রশ্ন দিয়ে একটা এক্সাম বানাও — সময় ধরে, নেগেটিভ মার্কিংসহ।