পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো পরিবাহীর ক্ষুদ্র দৈর্ঘ্যের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হলে এর আশপাশের কোনো বিন্দুতে সৃষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্রের মান পরিবাহীর দৈর্ঘ্য, তড়িৎ প্রবাহের মান, তড়িৎ প্রবাহের অভিমুখ ও সংযোগ রেখার অন্তর্ভুক্ত কোণের সাইনের (sine) সমানুপাতিক এবং পরিবাহী হতে ঐ বিন্দুর দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ট্রান্সফরমার পারস্পরিক আবেশ নীতির ওপর ভিত্তি করে কাজ করে। এর জন্য মুখ্য কুণ্ডলীতে পরিবর্তনশীল তড়িৎ প্রবাহের প্রয়োজন হয়, যাতে চৌম্বক ফ্লাক্সের ক্রমাগত পরিবর্তন ঘটে এবং গৌণ কুণ্ডলীতে তড়িৎচ্চালক বল আবিষ্ট হয়। এসি (ac) প্রবাহের মান ও দিক সময়ের সাথে পরিবর্তিত হওয়ায় এতে ফ্লাক্সের পরিবর্তন ঘটে এবং ট্রান্সফরমার কার্যকর থাকে। কিন্তু ডিসি (dc) প্রবাহের মান স্থির থাকায় কোনো চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তন ঘটে না (dΦ/dt = 0), ফলে গৌণ কুণ্ডলীতে কোনো তড়িৎচালক বল আবিষ্ট হয় না। তাই ট্রান্সফরমার ac তে চলে কিন্তু dc তে চলে না।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দেওয়া আছে,
   পাকসংখ্যা, N = 100
   তড়িৎ প্রবাহ, I = 1 A
   দৈর্ঘ্য, l = 15 cm = 0.15 m
   প্রস্থ, b = 10 cm = 0.10 m
   ক্ষেত্রফল, A = l × b = 0.15 m × 0.10 m = 0.015 m²

   আমরা জানি, চৌম্বক ভ্রামক,
   M = NIA
   = 100 × 1 A × 0.015 m²
   = 1.5 A m² (বা J/T)

   অতএব, কুণ্ডলীটির চৌম্বক ভ্রামক 1.5 A m²।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   আয়তাকার কুণ্ডলীর ক্ষেত্রে:
   পরিসীমা, P = 2(l + b) = 2(15 + 10) = 50 cm = 0.5 m
   প্রযুক্ত চৌম্বক ক্ষেত্র, B = 1.5 × 10⁻² T
   ক্ষেত্রফল, A₁ = 0.015 m²
   আয়তাকার কুণ্ডলীর সর্বোচ্চ টর্ক,
   τ₁ = NI A₁ B = 100 × 1 × 0.015 × (1.5 × 10⁻²) = 2.25 × 10⁻² N m

   কুণ্ডলীটিকে একই তারের সাহায্যে বৃত্তাকার করা হলে এর পরিধি আয়তক্ষেত্রের পরিসীমার সমান হবে।
   ধরি, বৃত্তাকার কুণ্ডলীর ব্যাসার্ধ r।
   অতএব, 2πr = P = 0.5 m
   বা, r = 0.5 / (2π) ≈ 0.0796 m

   বৃত্তাকার কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল,
   A₂ = πr² = π × (0.0796)² ≈ 0.0199 m²

   বৃত্তাকার কুণ্ডলীর ক্ষেত্রে সর্বোচ্চ টর্ক,
   τ₂ = NI A₂ B = 100 × 1 × 0.0199 × (1.5 × 10⁻²) ≈ 2.985 × 10⁻² N m

   টর্কের পরিবর্তন,
   Δτ = τ₂ - τ₁ = (2.985 × 10⁻² - 2.25 × 10⁻²) N m = 0.735 × 10⁻² N m

   যেহেতু A₂ > A₁, তাই বৃত্তাকার করার ফলে কুণ্ডলীর সর্বোচ্চ টর্ক বৃদ্ধি পাবে (প্রায় 32.7% বৃদ্ধি পাবে)।