পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র • Sylhet Board • সিলেট বোর্ড ২০১৯

পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

1, 2, 3, 4 প্রত্যেক ধাতব তারের মধ্যদিয়ে উদ্দীপক অনুসারে তড়িৎ প্রবাহিত হচ্ছে। I1 = I2 = I3 = I4 = 1 amp; d1 = d2 = 0.5m; প্রত্যেক তারের দৈর্ঘ্য 10m এবং mo = 4×10-7 Wb A-1 m-1।

  1. ক)

    লরেঞ্জ বল কী?

    (1)
  2. খ)

    তড়িৎ প্রবাহ বন্ধ করলে, ইস্পাতের চুম্বকত্ব লোপ পায় না কেন? ব্যাখ্যা কর।

    (2)
  3. গ)

    উদ্দীপকে ব্যবস্থা-a এর p বিন্দুতে সৃষ্ট চৌম্বকক্ষেত্রের মান কত?

    (3)
  4. ঘ)

    ব্যবস্থা-a এবং ব্যবস্থা-b এর তারগুলোর মধ্যে কোনো পার্থক্য সৃষ্টি হবে কি? গাণিতিক বিশ্লেষণসহ মন্তব্য কর।

    (4)

উত্তর ও ব্যাখ্যা

  1. ক)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    কোনো স্থানে একই সাথে একটি তড়িৎ ক্ষেত্র ও একটি চৌম্বক ক্ষেত্র বিদ্যমান থাকলে, সেখানে একটি গতিশীল চার্জ উভয় ক্ষেত্রের উপস্থিতির কারণে যে লব্ধি বল অনুভব করে, তাকে লরেঞ্জ বল বলে।
    গাণিতিকভাবে, লরেঞ্জ বল F⃗=q(E⃗+v⃗×B⃗)\vec{F} = q(\vec{E} + \vec{v} \times \vec{B})।

  2. খ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    ইস্পাত একটি শক্ত ফেরোচৌম্বক (অয়শ্চৌম্বক) পদার্থ। এর ধারণক্ষমতা (retentivity) এবং সহনশীলতা বা নিগ্রাহিতা (coercivity) কাঁচা লোহার তুলনায় অনেক বেশি।

    তড়িৎ প্রবাহ চালনা করে ইস্পাতকে চুম্বকিত করলে এর ডোমেনগুলো বাহ্যিক চৌম্বকক্ষেত্রের অভিমুখে সজ্জিত হয়। ইস্পাতের সহনশীলতা অনেক বেশি হওয়ায় তড়িৎ প্রবাহ বন্ধ করে বাহ্যিক চৌম্বকক্ষেত্র অপসারণ করলেও ডোমেনগুলো সহজে তাদের পূর্বের বিশৃঙ্খল অবস্থায় ফিরে যেতে পারে না। ফলে বাহ্যিক চৌম্বকক্ষেত্রের অনুপস্থিতিতেও এর মধ্যে উল্লেখযোগ্য পরিমাণ অবশিষ্ট চুম্বকত্ব বজায় থাকে। এ কারণে তড়িৎ প্রবাহ বন্ধ করলেও ইস্পাতের চুম্বকত্ব লোপ পায় না।

  3. গ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপক অনুসারে ব্যবস্থা-a তে,
    ১ম তারে তড়িৎ প্রবাহ, I1=1 AI_1 = 1\text{ A}
    তারদ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব, d1=0.5 md_1 = 0.5\text{ m}
    শূন্য মাধ্যমের চৌম্বক প্রবেশ্যতা, μ0=4π×10−7 Wb A−1 m−1\mu_0 = 4\pi \times 10^{-7}\text{ Wb A}^{-1}\text{ m}^{-1}

    ১ম তারের তড়িৎ প্রবাহের দরুন d1d_1 দূরত্বে ২ নং তারে অবস্থিত pp বিন্দুতে সৃষ্ট চৌম্বকক্ষেত্রের মান:
    B=μ0I12πd1B = \frac{\mu_0 I_1}{2\pi d_1}
    B=4π×10−7×12π×0.5B = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 1}{2\pi \times 0.5}
    B=2×10−70.5=4×10−7 TB = \frac{2 \times 10^{-7}}{0.5} = 4 \times 10^{-7}\text{ T}

    ডান হাত নিয়ম অনুযায়ী, এই চৌম্বকক্ষেত্রের দিক হবে তলের সাথে লম্বভাবে ভেতরের দিকে।

    অতএব, ব্যবস্থা-a এর pp বিন্দুতে সৃষ্ট চৌম্বকক্ষেত্রের মান 4×10−7 T4 \times 10^{-7}\text{ T} (বা Wb m−2\text{Wb m}^{-2})।

    [বিশেষ দ্রষ্টব্য: উদ্দীপকে μ0=4×10−7 Wb A−1 m−1\mu_0 = 4 \times 10^{-7}\text{ Wb A}^{-1}\text{ m}^{-1} মানটি সরাসরি বসালে চৌম্বকক্ষেত্র B=4×10−7×12π×0.5≈1.273×10−7 TB = \frac{4 \times 10^{-7} \times 1}{2\pi \times 0.5} \approx 1.273 \times 10^{-7}\text{ T} হয়।]

  4. ঘ)

    AI-তৈরি নমুনা উত্তর

    উদ্দীপকে তারগুলোর দৈর্ঘ্য, L=10 mL = 10\text{ m}

    ব্যবস্থা-a এর ক্ষেত্রে:
    I1=1 A,I2=1 AI_1 = 1\text{ A}, I_2 = 1\text{ A}
    তারদ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব, d1=0.5 md_1 = 0.5\text{ m}
    তারদ্বয়ের মধ্যবর্তী ক্রিয়াশীল বল:
    Fa=μ0I1I2L2πd1=4π×10−7×1×1×102π×0.5=4×10−6 NF_a = \frac{\mu_0 I_1 I_2 L}{2\pi d_1} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 1 \times 1 \times 10}{2\pi \times 0.5} = 4 \times 10^{-6}\text{ N}
    যেহেতু ১ ও ২ নং তারের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ একই দিকে (উর্ধ্বমুখী) প্রবাহিত হচ্ছে, সেহেতু তার দুটি পরস্পরের ওপর আকর্ষণ বল প্রয়োগ করবে। ফলে তার দুটি পরস্পরের দিকে সরে আসার বা বাঁকার প্রবণতা প্রদর্শন করবে।

    ব্যবস্থা-b এর ক্ষেত্রে:
    I3=1 A,I4=1 AI_3 = 1\text{ A}, I_4 = 1\text{ A}
    তারদ্বয়ের মধ্যবর্তী দূরত্ব, d2=0.5 md_2 = 0.5\text{ m}
    তারদ্বয়ের মধ্যবর্তী ক্রিয়াশীল বল:
    Fb=μ0I3I4L2πd2=4π×10−7×1×1×102π×0.5=4×10−6 NF_b = \frac{\mu_0 I_3 I_4 L}{2\pi d_2} = \frac{4\pi \times 10^{-7} \times 1 \times 1 \times 10}{2\pi \times 0.5} = 4 \times 10^{-6}\text{ N}
    এখানে ৩ ও ৪ নং তারের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ বিপরীত অভিমুখে (৩ নং তারে উর্ধ্বমুখী এবং ৪ নং তারে নিম্নমুখী) প্রবাহিত হচ্ছে। বিপরীতমুখী তড়িৎ প্রবাহের কারণে তার দুটির মধ্যে বিকর্ষণ বল কাজ করবে। ফলে তার দুটি পরস্পর থেকে দূরে সরে যাওয়ার প্রবণতা প্রদর্শন করবে।

    মন্তব্য:
    গাণিতিক বিশ্লেষণ থেকে দেখা যায় যে, উভয় ব্যবস্থায় তারগুলোর ওপর প্রযুক্ত চৌম্বক বলের মান সমান (4×10−6 N4 \times 10^{-6}\text{ N})। কিন্তু তড়িৎ প্রবাহের অভিমুখের পার্থক্যের কারণে বলের প্রকৃতি ভিন্ন:
    ১. ব্যবস্থা-a এর তারগুলো পরস্পরের প্রতি আকর্ষণ বল অনুভব করবে।
    ২. ব্যবস্থা-b এর তারগুলো পরস্পরের প্রতি বিকর্ষণ বল অনুভব করবে।
    সুতরাং, বলের প্রকৃতির কারণে ব্যবস্থা-a এবং ব্যবস্থা-b এর তারগুলোর আচরণে সুস্পষ্ট পার্থক্য সৃষ্টি হবে।

আরও প্রশ্ন অনুশীলন করতে অ্যাপে যাও

অ্যাপ ডাউনলোড করোওয়েবে খুলো

সম্পর্কিত প্রশ্ন