পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   মহাকাশে প্রেরিত মানুষের তৈরি যেসব মহাকাশযান বা বস্তু নির্দিষ্ট কক্ষপথে থেকে পৃথিবীকে (বা অন্য কোনো গ্রহকে) কেন্দ্র করে অবিরাম আবর্তন করে, তাকে কৃত্রিম উপগ্রহ (Artificial Satellite) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কৃষ্ণগহ্বরের (Black Hole) চতুর্দিকে কল্পিত যে সীমানার অভ্যন্তর থেকে তীব্র মহাকর্ষ বলের কারণে কোনো বস্তু এমনকি আলোও বাইরে বেরিয়ে আসতে পারে না, তাকে ঘটনা দিগন্ত (Event Horizon) বলে।

   ভৌত তাৎপর্য:
   ১. ঘটনা দিগন্ত হলো তথ্য বিনিময়ের চূড়ান্ত সীমানা; এর ভেতরের কোনো ঘটনার তথ্য বা সংকেত বাইরের পর্যবেক্ষকের কাছে পৌঁছাতে পারে না।
   ২. এই সীমানায় মুক্তিবেগ আলোর বেগের সমান ($c$) হয়। ফলে সীমানা পার হওয়ার পর কোনো কণা মহাকর্ষীয় টান কাটিয়ে ফিরতে পারে না এবং অসীম স্থান-কালের বক্রতা (Singularity)-র দিকে পতিত হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপক অনুসারে,
   নিঃসারক প্রবাহ, $I_E = 5.05 \times 10^3\ \mu\text{A}$
   পীঠ প্রবাহ, $I_B = 50\ \mu\text{A}$

   আমরা জানি,
   $I_E = I_B + I_C$
   বা, সংগ্রাহক প্রবাহ, $I_C = I_E - I_B$
   $\Rightarrow I_C = 5.05 \times 10^3\ \mu\text{A} - 50\ \mu\text{A}$
   $\Rightarrow I_C = 5050\ \mu\text{A} - 50\ \mu\text{A} = 5000\ \mu\text{A} = 5\ \text{mA}$

   চিত্র-১ একটি সাধারণ নিঃসারক (Common Emitter) বিন্যাস।
   অতএব, চিত্র-১ এর ক্ষেত্রে প্রবাহ লাভ (Current Gain, $\beta$):
   $\beta = \frac{I_C}{I_B}$
   $\Rightarrow \beta = \frac{5000\ \mu\text{A}}{50\ \mu\text{A}} = 100$

   [বিকল্পভাবে, সাধারণ পীঠ বিন্যাসের প্রবাহ বিবর্ধন গুণক বিবেচনা করলে:
   $\alpha = \frac{I_C}{I_E} = \frac{5000\ \mu\text{A}}{5050\ \mu\text{A}} \approx 0.99$]

   অতএব, চিত্র-১ এর জন্য ট্রানজিস্টরের প্রবাহ লাভ হলো ১০০।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   জার্মেনিয়াম ট্রানজিস্টরের ক্ষেত্রে নী-ভোল্টেজ (Knee voltage বা বিভব প্রাচীর) $= 0.3\text{ V}$। ট্রানজিস্টরটিকে সক্রিয় বা 'ON' করতে হলে বেস-এমিটার জংশনে প্রযুক্ত সম্মুখী বায়াস ভোল্টেজ অবশ্যই নী-ভোল্টেজের সমান বা বেশি হতে হবে।

   চিত্র-১ এর ক্ষেত্রে:
   প্রযুক্ত বেস-এমিটার ভোল্টেজ $= 1\text{ V} > 0.3\text{ V}$।
   যেহেতু প্রযুক্ত ভোল্টেজ নী-ভোল্টেজ অপেক্ষা বেশি, তাই ট্রানজিস্টরটি সক্রিয় (ON) অবস্থায় থাকবে। সংগ্রাহক বর্তনীতে বাতিটি সংগ্রাহকের সাথে শ্রেণিতে যুক্ত। ফলে বাতি ও রোধের মধ্য দিয়ে সংগ্রাহক প্রবাহ $I_C = 5\text{ mA} = 5 \times 10^{-3}\text{ A}$ প্রবাহিত হবে।
   বাতির রোধ $R_L$ হলে বাতিতে ব্যয়িত ক্ষমতা $P_1 = I_C^2 R_L = (5 \times 10^{-3})^2 R_L = 2.5 \times 10^{-5} R_L\text{ W}$।

   চিত্র-২ এর ক্ষেত্রে:
   প্রযুক্ত বেস-এমিটার ভোল্টেজ $= 0.1\text{ V} < 0.3\text{ V}$।
   যেহেতু প্রযুক্ত ভোল্টেজ নী-ভোল্টেজের চেয়ে কম, তাই ট্রানজিস্টরের বেস-এমিটার সংযোগে নিঃশেষিত স্তর ভাঙবে না এবং ট্রানজিস্টরটি কাট-অফ বা সম্পূর্ণ বন্ধ (OFF) থাকবে। ফলে ট্রানজিস্টর শাখার মধ্য দিয়ে কোনো তড়িৎ প্রবাহিত হবে না ($I_C = 0$)।
   বর্তনী চিত্রে বাতি ও $100\ \Omega$ রোধটি ট্রানজিস্টরের সমান্তরালে $5\text{ V}$ উৎসের সাথে সরাসরি সমান্তরাল শাখায় যুক্ত রয়েছে। ট্রানজিস্টরটি 'OFF' থাকলেও বাতিযুক্ত শাখাটি সরাসরি $5\text{ V}$ উৎসের সাথে বর্তনী পূর্ণ করে।
   ফলে বাতির মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট:
   $I_2 = \frac{V}{R + R_L} = \frac{5}{100 + R_L}$
   যদি সাধারণ বাতির রোধ $R_L$ ক্ষুদ্র বা মাঝারি মানেরও হয়, তবে $I_2$-এর মান $I_C$ ($5\text{ mA}$)-এর তুলনায় অনেক বেশি হবে (যেমন $R_L = 0$ হলেও $I = 50\text{ mA} > 5\text{ mA}$)।

   অতএব, চিত্র-২ এ বাতির মধ্য দিয়ে বেশি তড়িৎ প্রবাহ চালিত হওয়ায় বাতিটি চিত্র-২ এর ক্ষেত্রে বেশি উজ্জ্বলভাবে জ্বলবে।