পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Cumilla Board • কুমিল্লা বোর্ড ২০২৪
পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন
উদ্দীপকে দুইটি বর্তনী দেখানো হলো :তড়িচ্চালক বল, E = 3Voltঅভ্যন্তরীণ রোধ, r = 0.2 Ω\ \Omegaএবং বহিঃরোধ, R = 30 Ω\ \Omega
- ক)(1)
তাড়ন বেগের সংজ্ঞ দাও।
- খ)(2)
তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে পরিবাহীর প্রবাহমাত্রা কমে যায় কেন? ব্যাখ্যা কর।
- গ)(3)
১নং বর্তনীতে মূল প্রবাহ বের কর।
- ঘ)(4)
উদ্দীপকের আলোকে কোন বর্তনীতে একক সময়ে অধিক শক্তি অপচয় হবে? গাণিতিকভাবে বিশ্লেষণ কর।
উত্তর ও ব্যাখ্যা
- ক)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
কোনো পরিবাহীর দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্যের ফলে সৃষ্ট তড়িৎক্ষেত্রের প্রভাবে মুক্ত ইলেকট্রনগুলো যে গড় বেগে পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তাকে তাড়ন বেগ (Drift velocity) বলে।
- খ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে পরিবাহীর অভ্যন্তরীণ পরমাণু ও আয়নগুলোর তাপীয় কম্পন বৃদ্ধি পায়। এর ফলে পরিবাহীর মধ্য দিয়ে চলাচলকারী মুক্ত ইলেকট্রনগুলোর সাথে আয়ন বা পরমাণুগুলোর সংঘর্ষের হার ও সম্ভাবনা অনেক বেড়ে যায়। এই সংঘর্ষ বৃদ্ধির কারণে ইলেকট্রন প্রবাহে বাধার সৃষ্টি হয়, অর্থাৎ পরিবাহীর রোধ বৃদ্ধি পায়। ওহমের সূত্রানুসারে (I = V/R), নির্দিষ্ট বিভব পার্থক্যে রোধ বৃদ্ধি পাওয়ার কারণে পরিবাহীর প্রবাহমাত্রা কমে যায়।
- গ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
দেওয়া আছে,
প্রতিটি কোষের তড়িচ্চালক বল, E = 3 V
অভ্যন্তরীণ রোধ, r = 0.2 Ω
বহিঃরোধ, R = 30 Ω
১নং বর্তনীতে কোষ সংখ্যা, n = 3 টি, যা শ্রেণিসমবায়ে যুক্ত।শ্রেণিসমবায়ে মোট তড়িচ্চালক বল, E_s = nE = 3 × 3 V = 9 V
মোট অভ্যন্তরীণ রোধ, r_s = nr = 3 × 0.2 Ω = 0.6 Ωঅতএব, ১নং বর্তনীর মূল প্রবাহ,
I_1 = \frac{nE}{R + nr}
\Rightarrow I_1 = \frac{9}{30 + 0.6} = \frac{9}{30.6} \approx 0.2941 Aসুতরাং, ১নং বর্তনীতে মূল প্রবাহ প্রায় 0.294 A।
- ঘ)
AI-তৈরি নমুনা উত্তর
একক সময়ে শক্তি অপচয় বলতে বর্তনীতে তাপ বা শক্তিক্ষয়ের হার বা ব্যয়িত ক্ষমতাকে (P) বোঝায়।
১নং বর্তনীর ক্ষেত্রে:
মূল প্রবাহ, I_1 = 0.2941 A
বর্তনীটির মোট রোধ, R_total_1 = R + 3r = 30 + 0.6 = 30.6 Ω
সুতরাং, ১নং বর্তনীতে একক সময়ে অপচয়কৃত মোট শক্তি (বা ব্যয়িত ক্ষমতা),
P_1 = I_1^2 × R_total_1 = (0.2941)^2 × 30.6 ≈ 2.647 W
(অথবা, P_1 = E_s × I_1 = 9 × 0.2941 ≈ 2.647 J/s)২নং বর্তনীর ক্ষেত্রে:
এখানে m = 3 টি কোষ সমান্তরাল সমবায়ে যুক্ত।
কোষগুলোর কার্যকরী তড়িচ্চালক বল, E_p = E = 3 V
কোষগুলোর কার্যকরী অভ্যন্তরীণ রোধ, r_p = \frac{r}{m} = \frac{0.2}{3} Ω ≈ 0.0667 Ωবর্তনীটির মূল প্রবাহ,
I_2 = \frac{E}{R + \frac{r}{m}} = \frac{3}{30 + 0.0667} = \frac{3}{30.0667} ≈ 0.0998 A২নং বর্তনীর মোট রোধ, R_total_2 = R + r_p = 30.0667 Ω
সুতরাং, ২নং বর্তনীতে একক সময়ে অপচয়কৃত মোট শক্তি (বা ব্যয়িত ক্ষমতা),
P_2 = I_2^2 × R_total_2 = (0.0998)^2 × 30.0667 ≈ 0.299 W
(অথবা, P_2 = E × I_2 = 3 × 0.0998 ≈ 0.299 J/s)তুলনা করে দেখা যায়,
P_1 > P_2অতএব, ১নং বর্তনীতে একক সময়ে অধিক শক্তি অপচয় হবে।
আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও