পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎ বর্তনীতে যুক্ত কোনো সুবেদী বা মূল্যবান যন্ত্রের (যেমন গ্যালভানোমিটার) মধ্য দিয়ে যাতে অতিরিক্ত তড়িৎ প্রবাহ প্রবাহিত হয়ে যন্ত্রটি পুড়ে না যায় বা ক্ষতিগ্রস্ত না হয়, সেজন্য যন্ত্রটির সাথে সমান্তরালে যে স্বল্প মানের রোধ যুক্ত করা হয়, তাকে সান্ট (Shunt) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   সমআয়তন প্রক্রিয়ায় কৃত কাজের পরিমাণ শূন্য।

   আমরা জানি, কোনো গ্যাসীয় সিস্টেমের আয়তন পরিবর্তনের ফলে কৃত কাজ, $W = \int P \, dV$ বা $W = P \Delta V$।
   সমআয়তন প্রক্রিয়ায় সিস্টেমের আয়তন স্থির বা অপরিবর্তিত থাকে। অর্থাৎ আয়তনের পরিবর্তন $\Delta V = 0$।
   অতএব, কৃত কাজ $W = P \times 0 = 0$।
   সুতরাং, সমআয়তন প্রক্রিয়ায় গ্যাস দ্বারা বা গ্যাসের ওপর কোনো কাজ সম্পাদিত হয় না।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের বর্তনীতে,
   রোধ, $R = 100\,\Omega$
   পরিবর্তনশীল ভোল্টেজ উৎসের বিভব পার্থক্য, $V = 2\text{ V} \sim 20\text{ V}$
   অতএব, সর্বোচ্চ বিভব পার্থক্য, $V_{\text{max}} = 20\text{ V}$

   ওহমের সূত্রানুযায়ী সর্বোচ্চ তড়িৎ প্রবাহ,
   $I_{\text{max}} = \frac{V_{\text{max}}}{R}$
   $\Rightarrow I_{\text{max}} = \frac{20\text{ V}}{100\,\Omega} = 0.2\text{ A}$

   অতএব, বর্তনীটির সর্বোচ্চ তড়িৎ প্রবাহ $0.2\text{ A}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকে রোধক $R$-এর পরিবর্তে একটি P-N জাংশন ডায়োড ব্যবহার করলে $I\text{–}V$ লেখচিত্রের স্পষ্ট পরিবর্তন পরিলক্ষিত হবে। নিচে এর বিশ্লেষণ তুলে ধরা হলো:

   ১. রোধক $R$-এর ক্ষেত্রে:
   $R$ হলো একটি ওহমীয় (ohmic) পরিবাহী। ওহমের সূত্রানুযায়ী, তাপমাত্রা স্থির থাকলে এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহ প্রযুক্ত বিভব পার্থক্যের সমানুপাতিক ($I \propto V$)। ফলে $I\text{–}V$ লেখচিত্রটি একটি মূলবিন্দুগামী সরলরেখা নির্দেশ করে।

   ২. P-N জাংশন ডায়োডের ক্ষেত্রে:
   P-N জাংশন ডায়োড একটি অহমীয় (non-ohmic) দ্বিমুখী অর্ধপরিবাহী ডিভাইস।

   • সম্মুখী বায়াসে (Forward Bias): প্রযুক্ত বিভব নি-ভোল্টেজ (Knee Voltage, সিলিকনের জন্য প্রায় 0.7 V) অতিক্রম না করা পর্যন্ত তড়িৎ প্রবাহ প্রায় শূন্য থাকে। নি-ভোল্টেজ অতিক্রম করার পর তড়িৎ প্রবাহ অত্যন্ত দ্রুত বা সূচকীয় হারে (exponentially) বৃদ্ধি পেতে শুরু করে। ফলে লেখচিত্রটি আর সরলরেখা থাকে না, বরং এটি একটি বক্ররেখা হয়।
   • বিমুখী বায়াসে (Reverse Bias): যদি ডায়োডটি বিমুখী ঝোঁকে থাকে, তবে এর মধ্য দিয়ে কেবলমাত্র অতি সামান্য ক্ষুদ্র সম্পৃক্ত প্রবাহ (Reverse saturation current) চলে এবং বিভব অনেক বাড়ালে একপর্যায়ে ব্রেকডাউন ঘটে।

   অতএব, $R$-এর ক্ষেত্রে প্রাপ্ত মূলবিন্দুগামী সরলরৈখিক লেখচিত্রের বিপরীতে ডায়োড ব্যবহার করলে একটি তীব্র অরৈখিক (non-linear) বক্ররেখা পাওয়া যাবে। সুতরাং, $I\text{–}V$ লেখচিত্রের উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন পরিলক্ষিত হবে।