পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একটি তড়িৎবাহী পরিবাহককে চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন করলে পরিবাহকের তড়িৎ প্রবাহ এবং চৌম্বক ক্ষেত্র উভয়ের সাথে লম্ব বরাবর একটি বিভব পার্থক্য সৃষ্টি হয়। এই বিভব পার্থক্যকে হল বিভব (Hall Voltage) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ঢাকার বিচ্যুতি কোণ 30′ E বলতে বোঝায়, ঢাকায় মুক্তভাবে ঝুলন্ত একটি চৌম্বক শলাকার চৌম্বক মধ্যতল ভৌগোলিক মধ্যতলের সাথে 30 মিনিট (30′) কোণ তৈরি করে পূর্ব দিকে হেলে থাকে। অর্থাৎ, ঢাকার ভৌগোলিক উত্তর মেরু থেকে চৌম্বক উত্তর মেরু 30′ পূর্বে অবস্থান করে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক হতে পাই,
   প্রথম তারের তড়িৎ প্রবাহ, $I_1 = 10\text{ A}$
   দ্বিতীয় তারের তড়িৎ প্রবাহ, $I_2 = 5\text{ A}$
   তারদ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব, $d = 6\text{ cm} = 0.06\text{ m}$
   শূন্য মাধ্যমের প্রবেশ্যতা, $\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\text{ T}\cdot\text{m}\cdot\text{A}^{-1}$

   দুটি সমান্তরাল দীর্ঘ পরিবাহীর প্রতি একক দৈর্ঘ্যে ক্রিয়াশীল বলের মান:
   $F' = \frac{F}{L} = \frac{\mu_0 I_1 I_2}{2\pi d}$
   $F' = \frac{(4\pi \times 10^{-7}) \times 10 \times 5}{2\pi \times 0.06}$
   $F' = \frac{2 \times 10^{-7} \times 50}{0.06} = \frac{10^{-5}}{0.06} \approx 1.67 \times 10^{-4}\text{ N/m}$

   অতএব, উদ্দীপকের তার দুটির প্রতি একক দৈর্ঘ্যে ক্রিয়াশীল বলের মান $1.67 \times 10^{-4}\text{ N/m}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের চিত্র-১ ও চিত্র-২ এ PQ পরিবাহীর প্রবাহের কারণে RS পরিবাহীর স্থানে সৃষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্র এবং সেই চৌম্বক ক্ষেত্রের দরুন RS পরিবাহীর ওপর প্রযুক্ত বলের দিক বিচার করা যাক:

   ডান হাত নিয়ম অনুসারে, PQ পরিবাহীতে ঊর্ধ্বমুখী প্রবাহের দরুন এর ডানপাশে অর্থাৎ RS পরিবাহীর অবস্থানে চৌম্বক ক্ষেত্র কাগজের তল বরাবর ভেতরের দিকে (লম্বভাবে নিম্নমুখী/inward) ক্রিয়া করবে।

   চৌম্বক ক্ষেত্রে কোনো তড়িৎ পরিবাহীর উপর প্রযুক্ত বলের দিক নির্ণয়ে ফ্লেমিং-এর বাম হস্ত নিয়ম (Fleming's Left Hand Rule) অথবা ভেক্টর সূত্র $\vec{F} = I(\vec{L} \times \vec{B})$ প্রয়োগ করা হয়:

   ১. চিত্র-১ এর ক্ষেত্রে:
   RS পরিবাহীর তড়িৎ প্রবাহ $I_2$ উপরের দিকে ক্রিয়াশীল এবং চৌম্বক ক্ষেত্র $\vec{B}$ ভেতরের দিকে। ফ্লেমিং-এর বাম হস্ত নিয়ম অনুযায়ী, তর্জনী ভেতরের দিকে এবং মধ্যমা উপরের দিকে নির্দেশ করলে বৃদ্ধাঙ্গুলি বাম দিকে নির্দেশ করে। অর্থাৎ, চিত্র-১ এ RS পরিবাহীর ওপর প্রযুক্ত বল PQ পরিবাহীর দিকে (আকর্ষণধর্মী বল) ক্রিয়া করে।

   ২. চিত্র-২ এর ক্ষেত্রে:
   RS পরিবাহীর তড়িৎ প্রবাহ $I_2$ নিচের দিকে ক্রিয়াশীল এবং চৌম্বক ক্ষেত্র $\vec{B}$ ভেতরের দিকে। বাম হস্ত নিয়মানুসারে, তর্জনী ভেতরের দিকে এবং মধ্যমা নিচের দিকে নির্দেশ করলে বৃদ্ধাঙ্গুলি ডান দিকে নির্দেশ করে। অর্থাৎ, চিত্র-২ এ RS পরিবাহীর ওপর প্রযুক্ত বল PQ থেকে বাইরের দিকে (বিকর্ষণধর্মী বল) ক্রিয়া করে।

   সুতরাং, উপযুক্ত সূত্র প্রয়োগের মাধ্যমে দেখা যায় যে, চিত্র-১ এ RS তারের ওপর ক্রিয়াশীল বল বামমুখী (আকর্ষণমূলক) এবং চিত্র-২ এ ডানমুখী (বিকর্ষণমূলক)। ফলে চিত্র-১ ও চিত্র-২ এর RS পরিবাহীর একক দৈর্ঘ্যের উপর ক্রিয়াশীল বলের দিক একই হবে না—উক্তিটি যথার্থ।