পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Dinajpur Board • দিনাজপুর বোর্ড ২০১৯

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

চিত্রে, PQ = RS = 0.1m; QR = PS = 0.05m; পাকসংখ্যা, N = 50; প্রবাহমাত্রা, I = 1 A; চৌম্বক ক্ষেত্র, B = 0.2T।

  1. ক)

    বিন্দুচার্জ কি?

    (1)
  2. খ)

    তড়িৎ দ্বিমেরু অক্ষের লম্ব সমদ্বিখন্ডকের উপর একটি চার্জ গতিশীল রাখতে কোনো কাজ করতে হয় না- ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    আয়তাকার কয়েলটির চৌম্বক মোমেন্ট কত হবে?

    (3)
  4. ঘ)

    আয়তাকার কয়েলটি সমান সংখ্যক পাকবিশিষ্ট বৃত্তাকার কয়েলে পরিণত করা হলে টর্কের মান বাড়বে কি না- বিশ্লেষণপূর্বক মতামত দাও।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    চার্জিত বস্তুর আকার বা মাত্রা যদি অন্যান্য দূরত্বের তুলনায় অত্যন্ত নগণ্য হয়, তবে তাকে বিন্দুচার্জ (Point Charge) বলে।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    তড়িৎ দ্বিমেরু অক্ষের লম্ব সমদ্বিখণ্ডকের উপর যেকোনো বিন্দুতে দ্বিমেরুর দুটি সমান ও বিপরীতধর্মী চার্জ (+q ও -q) থেকে দূরত্ব সমান হয়। ফলে ওই রেখার যেকোনো বিন্দুতে মোট তড়িৎ বিভবের মান শূন্য (V = 0) হয়। অর্থাৎ, লম্ব সমদ্বিখণ্ডকটি একটি সমবিভব রেখা (বা তল)। কৃতকাজ W = q₀ ΔV; যেহেতু যেকোনো দুটি বিন্দুর মধ্যে বিভব পার্থক্য ΔV = 0, তাই লম্ব সমদ্বিখণ্ডকের উপর একটি চার্জকে এক স্থান থেকে অন্য স্থানে গতিশীল রাখতে কোনো কাজ করতে হয় না (W = 0)।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপক অনুসারে:
    আয়তাকার কয়েলের দৈর্ঘ্য, l = PQ = RS = 0.1 m
    প্রস্থ, b = QR = PS = 0.05 m
    কয়েলটির ক্ষেত্রফল, A₁ = l × b = 0.1 m × 0.05 m = 0.005 m²
    পাকসংখ্যা, N = 50
    তড়িৎ প্রবাহ, I = 1 A

    আমরা জানি, চৌম্বক মোমেন্ট (চৌম্বক ভ্রামক), M = N I A₁
    মান বসিয়ে পাই,
    M = 50 × 1 A × 0.005 m² = 0.25 A·m² (বা J/T)

    অতএব, আয়তাকার কয়েলটির চৌম্বক মোমেন্ট 0.25 A·m²।

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    আয়তাকার কয়েলটির প্রতিটি পাকের পরিসীমা:
    Perimeter, P = 2(l + b) = 2(0.1 + 0.05) = 0.3 m

    সমান সংখ্যক পাকবিশিষ্ট বৃত্তাকার কয়েলে পরিণত করা হলে প্রতিটি পাকের পরিসীমা একই থাকবে।
    ধরি, বৃত্তাকার কয়েলের ব্যাসার্ধ r।
    সুতরাং, 2πr = 0.3
    বা, r = 0.3 / (2π) ≈ 0.04775 m

    বৃত্তাকার কয়েলটির ক্ষেত্রফল:
    A₂ = πr² = π × (0.3 / (2π))² = (0.3)² / (4π) = 0.09 / (4 × 3.1416) ≈ 0.007162 m²

    যেহেতু চৌম্বক ক্ষেত্রে কয়েলের উপর প্রযুক্ত টর্ক:
    τ = N I A B sinθ
    এখানে পাকসংখ্যা N, তড়িৎ প্রবাহ I এবং চৌম্বক ক্ষেত্র B অপরিবর্তিত। একই কৌণিক অবস্থানে (বা সর্বোচ্চ টর্কের ক্ষেত্রে, যেখানে লুপের তলের দিক চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে নির্দিষ্ট কোণে থাকে):
    τ ∝ A

    যেহেতু বৃত্তাকার কয়েলের ক্ষেত্রফল আয়তাকার কয়েলের ক্ষেত্রফলের চেয়ে বেশি (A₂ ≈ 0.007162 m² > A₁ = 0.005 m²),
    তাই বৃত্তাকার কয়েলটির চৌম্বক মোমেন্ট তথা কার্যকর টর্কের মান বৃদ্ধি পাবে।

    সুতরাং, আয়তাকার কয়েলটিকে সমান সংখ্যক পাকের বৃত্তাকার কয়েলে পরিণত করলে টর্কের মান বাড়বে।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

সম্পর্কিত প্রশ্ন