পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো বর্তনীতে তড়িৎ প্রবাহের পরিবর্তনের ফলে ওই বর্তনীতেই একটি তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হওয়ার ঘটনাকে স্বকীয় আবেশ (Self-induction) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎচৌম্বক আবেশ প্রক্রিয়ার মাধ্যমে চুম্বক দ্বারা বৈদ্যুতিক শক্তি তৈরি করা যায়।
   ফ্যারাডের সূত্রানুসারে, যখনই কোনো বদ্ধ কুণ্ডলী বা পরিবাহীর সাথে জড়িত চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তন ঘটে, তখন সেই পরিবাহীতে একটি তড়িচ্চালক শক্তি বা ভোল্টেজ আবিষ্ট হয়। যদি একটি দণ্ড চুম্বককে কোনো পরিবাহী তারের কুণ্ডলীর কাছে আনা-নেওয়া করা হয় বা চুম্বকের সাপেক্ষে কুণ্ডলীকে গতিশীল করা হয়, তবে কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ সৃষ্টি হয়। এভাবেই যান্ত্রিক শক্তির সাহায্যে চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিবর্তনের মাধ্যমে বৈদ্যুতিক শক্তি উৎপন্ন করা যায় (যেমন: বৈদ্যুতিক জেনারেটরে)।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের চিত্র (i)-এ পরিবাহী তারটির দৈর্ঘ্য $L = 2\text{ m}$ এবং তারটিতে প্রবাহিত তড়িৎ $I = 5\text{ A}$।
   তারের মধ্যবিন্দু থেকে $C$ বিন্দুর লম্ব দূরত্ব $a = 0.5\text{ m}$।

   তারের মধ্যবিন্দু সাপেক্ষে দুই প্রান্তের জন্য কোণ:
   $\tan\theta_1 = \tan\theta_2 = \frac{L/2}{a} = \frac{1\text{ m}}{0.5\text{ m}} = 2$
   বা, $\sin\theta_1 = \sin\theta_2 = \frac{1}{\sqrt{1^2 + 0.5^2}} = \frac{1}{\sqrt{1.25}} = \frac{2}{\sqrt{5}}$

   সসীম দৈর্ঘ্যের সোজা পরিবাহীর ক্ষেত্রে চৌম্বক ক্ষেত্র,
   $B = \frac{\mu_0 I}{4\pi a} (\sin\theta_1 + \sin\theta_2)$

   মান বসিয়ে পাই:
   $B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 5}{4\pi \times 0.5} \left(\frac{2}{\sqrt{5}} + \frac{2}{\sqrt{5}}\right)$
   $B = \frac{5 \times 10^{-7}}{0.5} \times \frac{4}{\sqrt{5}} = 10^{-6} \times \frac{4}{\sqrt{5}} \approx 1.79 \times 10^{-6}\text{ T}$

   অতএব, $C$ বিন্দুতে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান প্রায় $1.79 \times 10^{-6}\text{ T}$ (বা $1.79\ \mu\text{T}$) এবং ডান হস্ত নিয়ম অনুযায়ী এর দিক কাগজের তলের লম্বভাবে ভেতরের দিকে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   চিত্র (ii)-এ দুটি পরিবাহী তার $AB$ ও $CD$ সমান্তরালভাবে স্থাপিত।
   তারদ্বয়ের দৈর্ঘ্য $2\text{ m}$, মধ্যবর্তী দূরত্ব $0.5\text{ m}$ এবং উভয়ের মধ্য দিয়ে $5\text{ A}$ তড়িৎ বিপরীতমুখী দিকে প্রবাহিত হচ্ছে ($AB$ তারে বাম থেকে ডানে অর্থাৎ $A$ থেকে $B$, এবং $CD$ তারে ডান থেকে বামে অর্থাৎ $D$ থেকে $C$)।

   ১. $X$ বিন্দুতে (অর্থাৎ তার $AB$-তে) চৌম্বক বলের দিক:
   $CD$ তারে বামমুখী তড়িৎ প্রবাহের কারণে $AB$ তারের অবস্থানে চৌম্বক ক্ষেত্র কাগজের তলের সাপেক্ষে উল্লম্বভাবে ভেতরের দিকে (into the page) কাজ করে।
   এখন ফ্লেমিং-এর বাম হস্ত নিয়ম (বা $\vec{F} = I(\vec{L} \times \vec{B})$) প্রয়োগ করলে দেখা যায়, $AB$ তারে ডানমুখী প্রবাহের ওপর প্রযুক্ত চৌম্বক বল উপরের দিকে (তার থেকে দূরে, $CD$ এর বিপরীত দিকে) ক্রিয়া করে।

   ২. $Y$ বিন্দুতে (অর্থাৎ তার $CD$-তে) চৌম্বক বলের দিক:
   অনুরূপভাবে, $AB$ তারে ডানমুখী তড়িৎ প্রবাহের কারণে $CD$ তারের অবস্থানে চৌম্বক ক্ষেত্র কাগজের তলের ভেতরের দিকে ক্রিয়া করে।
   ফ্লেমিং-এর বাম হস্ত নিয়ম অনুসারে, $CD$ তারে বামমুখী প্রবাহের ওপর চৌম্বক বল নিচের দিকে (তার থেকে দূরে, $AB$ এর বিপরীত দিকে) ক্রিয়া করে।

   তুলনা:
   যেহেতু দুটি পরিবাহীতে তড়িৎ প্রবাহ বিপরীতমুখী, সেহেতু তারা পরস্পরকে বিকর্ষণ করে। ফলে $X$ বিন্দুতে চৌম্বক বলের দিক উপরের দিকে এবং $Y$ বিন্দুতে চৌম্বক বলের দিক নিচের দিকে—অর্থাৎ বলদ্বয়ের মান সমান কিন্তু দিক পরস্পর বিপরীতমুখী।