পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   অ্যানোডের যে ঋণাত্মক বিভবের জন্য আলোকতড়িৎ প্রবাহের মান শূন্য হয়, তাকে নিবৃত্তি বিভব (Stopping Potential) বা ছেদক বিভব বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ট্রানজিস্টরের মূল কাজ হলো সংকেত বিবর্ধন করা এবং এর জন্য প্রচুর পরিমাণ আধান বাহক নিঃসরণ করা প্রয়োজন। ইমিটারের প্রধান কাজ হলো বেসের মধ্য দিয়ে সংগ্রাহকে বিপুল সংখ্যক সংখ্যাগরিষ্ঠ আধান বাহক সরবরাহ করা। তাই ইমিটারকে সবচেয়ে বেশি বা ভারী ডোপায়িত করা হয়। অপরপক্ষে, বেস অঞ্চলটি অত্যন্ত পাতলা ও হালকা ডোপায়িত রাখা হয় যাতে ইমিটার থেকে আসা অধিকাংশ আধান বাহক বেসে পুনঃমিলিত (recombination) না হয়ে সরাসরি সংগ্রাহকে পৌঁছাতে পারে (সাধারণত ৯৫% এর বেশি বাহক সংগ্রাহকে যায়)। যদি বেসকে বেশি ডোপায়িত করা হতো, তবে অধিকাংশ আধান বাহক বেসেই নষ্ট হয়ে যেত এবং কার্যকর সংগ্রাহক প্রবাহ পাওয়া যেত না। তাই ইমিটার ও বেস সমপরিমাণ ডোপায়িত থাকে না।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুযায়ী,
   A তারে তড়িৎপ্রবাহ, $I_1 = 20\text{ A}$ (ডানদিকে)
   B তারে তড়িৎপ্রবাহ, $I_2 = 15\text{ A}$ (বামদিকে)
   তারদ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব, $d = 10\text{ cm} = 0.1\text{ m}$
   P বিন্দুটি উভয় তারের ঠিক মাঝখানে অবস্থিত।
   সুতরাং, A তার থেকে P বিন্দুর দূরত্ব, $r_1 = \frac{10}{2}\text{ cm} = 5\text{ cm} = 0.05\text{ m}$
   B তার থেকে P বিন্দুর দূরত্ব, $r_2 = 5\text{ cm} = 0.05\text{ m}$

   A তারের প্রবাহের জন্য P বিন্দুতে চৌম্বকক্ষেত্র:
   $B_1 = \frac{\mu_0 I_1}{2\pi r_1} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 20}{2\pi \times 0.05} = 8 \times 10^{-5}\text{ T}$
   ডানহস্ত নিয়ম অনুযায়ী, $B_1$-এর দিক কাগজের তলের সাথে লম্বভাবে ভেতরের দিকে (\otimes)।

   B তারের প্রবাহের জন্য P বিন্দুতে চৌম্বকক্ষেত্র:
   $B_2 = \frac{\mu_0 I_2}{2\pi r_2} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 15}{2\pi \times 0.05} = 6 \times 10^{-5}\text{ T}$
   ডানহস্ত নিয়ম অনুযায়ী, B তারের প্রবাহের জন্য P বিন্দুতে চৌম্বকক্ষেত্রের দিকও কাগজের তলের সাথে লম্বভাবে ভেতরের দিকে (\otimes)।

   যেহেতু উভয় চৌম্বকক্ষেত্রের দিক একই,
   অতএব, P বিন্দুতে লব্ধি চৌম্বকক্ষেত্রের মান:
   $B = B_1 + B_2 = 8 \times 10^{-5}\text{ T} + 6 \times 10^{-5}\text{ T} = 1.4 \times 10^{-4}\text{ T}$

   উত্তর: P বিন্দুতে লব্ধি চৌম্বকক্ষেত্রের মান $1.4 \times 10^{-4}\text{ T}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   B তারটি শূন্যে ভাসমান থাকার শর্ত হলো, B তারের ওপর প্রযুক্ত ওপরমুখী চৌম্বক বল তারের নিম্নমুখী ওজনকে পুরোপুরি নিষ্ক্রিয় বা ভারসাম্যপূর্ণ করবে।

   উদ্দীপক অনুসারে:
   A তারের প্রবাহ, $I_1 = 20\text{ A}$
   B তারের প্রবাহ, $I_2 = 15\text{ A}$
   তার দুটির মধ্যবর্তী দূরত্ব, $d = 10\text{ cm} = 0.1\text{ m}$
   B তারের একক দৈর্ঘ্যের ভর, $m = 0.06122\text{ g/m} = 0.06122 \times 10^{-3}\text{ kg/m}$
   অভিকর্ষজ ত্বরণ, $g = 9.8\text{ ms}^{-2}$

   B তারের প্রতি একক দৈর্ঘ্যে নিম্নমুখী ওজন:
   $\frac{W}{L} = mg = 0.06122 \times 10^{-3} \times 9.8 = 5.99956 \times 10^{-4} \approx 6 \times 10^{-4}\text{ N/m}$

   চিত্রানুযায়ী, A ও B তারে তড়িৎ বিপরীতমুখী প্রবাহিত হচ্ছে। দুটি সমান্তরাল তারে বিপরীতমুখী তড়িৎ প্রবাহিত হলে তাদের মধ্যে পারস্পরিক বিকর্ষণ বল ক্রিয়া করে।
   যেহেতু B তারটি A তারের উপরে অবস্থিত, তাই A তার কর্তৃক B তারের ওপর বিকর্ষণ বলটি খাড়া ওপরের দিকে কাজ করবে।

   B তারের প্রতি একক দৈর্ঘ্যে ওপরমুখী চৌম্বক বিকর্ষণ বল:
   $\frac{F}{L} = \frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi d} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 20 \times 15}{2\pi \times 0.1} = 6 \times 10^{-4}\text{ N/m}$

   যেহেতু B তারের প্রতি একক দৈর্ঘ্যের ওপর প্রযুক্ত ওপরমুখী চৌম্বক বল এবং নিম্নমুখী ওজন পরস্পরের সমান ও বিপরীতমুখী (অর্থাৎ $\frac{F}{L} = \frac{W}{L} = 6 \times 10^{-4}\text{ N/m}$),
   তাই অন্তরক খুঁটি সরিয়ে নিলে লব্ধি বল শূন্য হবে এবং B তারটি শূন্যে ভাসমান থাকবে।