পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   লেঞ্জের সূত্র: তড়িৎচৌম্বক আবেশের ক্ষেত্রে আবিষ্ট তড়িৎপ্রবাহের দিক এমন হয় যে, এটি সর্বদা যে কারণে সৃষ্টি হয় সেই কারণকেই বাধা প্রদান করে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একই মানের বা কার্যকর মানের ডিসি অপেক্ষা এসি ভোল্টেজ বেশি বিপজ্জনক। কারণ, এসি ভোল্টেজের ক্ষেত্রে নির্দেশিত মান হলো এর কার্যকর মান বা RMS মান। ফলে একটি নির্দিষ্ট RMS মানের এসি উৎসের শীর্ষ মান বা বিস্তার RMS মানের প্রায় ১.৪১৪ গুণ বেশি হয় (যেমন ২২০ V এসির শীর্ষ মান প্রায় ৩১১ V)। কিন্তু ডিসি ভোল্টেজ সর্বদা একই মানে স্থির থাকে। এছাড়া এসি প্রবাহ নির্দিষ্ট কম্পাঙ্কে দিক পরিবর্তন করায় তা মানবদেহের স্নায়ুতন্ত্র ও হৃদস্পন্দনে তীব্র কম্পন ও পেশি সংকোচন সৃষ্টি করে, যা ডিসির চেয়ে অধিক মারাত্মক শক দেয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   এখানে,
   এসি উৎসের ভোল্টেজ বিস্তার (শীর্ষ মান), $V_0 = 160\text{ V}$

   আমরা জানি, একটি পূর্ণ চক্রে সাইন বা পরিবর্তী ভোল্টেজের গড় মান শূন্য হয়। তবে ব্যবহারিক ক্ষেত্রে অর্ধ-চক্রের গড় মানকে পরিবর্তী ভোল্টেজের গড় মান ($V_{\text{avg}}$) হিসেবে বিবেচনা করা হয়।

   অর্ধ-চক্রের গড় ভোল্টেজ,
   $V_{\text{avg}} = \frac{2 V_0}{\pi}$
   $V_{\text{avg}} = \frac{2 \times 160}{3.1416} \approx 101.86\text{ V}$

   অতএব, এসি উৎসের গড় ভোল্টেজ $101.86\text{ V}$ (এবং পূর্ণ চক্রের ক্ষেত্রে গড় ভোল্টেজ শূন্য)।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হিটারের কার্যকারিতা নির্ভর করে এতে উৎপন্ন তাপ বা প্রতি সেকেন্ডে ব্যয়ািত বৈদ্যুতিক ক্ষমতার ওপর। যার ক্ষেত্রে ক্ষমতা বেশি হবে, তার ক্ষেত্রে হিটারটি বেশি কার্যকর হবে।

   হিটারের রোধ, $R = 100\ \Omega$

   ১. সালমার ক্ষেত্রে (এসি উৎস):
   ভোল্টেজ বিস্তার, $V_0 = 160\text{ V}$
   কার্যকর ভোল্টেজ (RMS ভোল্টেজ), $V_{\text{rms}} = \frac{V_0}{\sqrt{2}} = \frac{160}{\sqrt{2}} \approx 113.14\text{ V}$
   ব্যয়িত ক্ষমতা,
   $P_{\text{AC}} = \frac{V_{\text{rms}}^2}{R} = \frac{(113.14)^2}{100} = \frac{12800}{100} = 128\text{ W}$

   ২. নাজমার ক্ষেত্রে (ডিসি উৎস):
   ডিসি ভোল্টেজ, $V_{\text{DC}} = 120\text{ V}$
   ব্যয়িত ক্ষমতা,
   $P_{\text{DC}} = \frac{V_{\text{DC}}^2}{R} = \frac{120^2}{100} = \frac{14400}{100} = 144\text{ W}$

   তুলনা করে দেখা যায়, $P_{\text{DC}} > P_{\text{AC}}$ অর্থাৎ নাজমার ডিসি সংযোগে প্রতি সেকেন্ডে উৎপন্ন তাপ বা ক্ষমতা সালমার এসি সংযোগ অপেক্ষা বেশি।
   অতএব, নাজমার সংযোগে (ডিসি উৎসের সাথে সংযোগে) হিটারটি বেশি কার্যকর হবে।