পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তড়িৎ মাধ্যম (বা ডাই-ইলেকট্রিক মাধ্যম) হলো এমন এক ধরনের অন্তরক বা অপরিবাহী পদার্থ, যার মধ্য দিয়ে সাধারণ অবস্থায় তড়িৎ প্রবাহিত হতে পারে না, কিন্তু তড়িৎক্ষেত্রে স্থাপন করলে এর মধ্যে তড়িৎ আবেশ বা মেরুকরণ (polarization) ঘটে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   পরিবাহীর মধ্য দিয়ে যখন তড়িৎ প্রবাহিত হয়, তখন মুক্ত ইলেকট্রনসমূহ উচ্চ বিভবপ্রান্তের দিকে ধাবিত হওয়ার সময় পরিবাহীর অভ্যন্তরে থাকা পরমাণু বা ধনাত্মক আয়নগুলোর সাথে বারবার সংঘর্ষে লিপ্ত হয়। এই সংঘর্ষের ফলে ইলেকট্রনের গতিশক্তি পরিবাহীর পরমাণু বা অণুগুলোতে স্থানান্তরিত হয়ে তাদের কম্পনশক্তি বৃদ্ধি করে। অণু-পরমাণুর এই বাড়তি কম্পনশক্তি পরিবাহীতে তাপশক্তি হিসেবে আত্মপ্রকাশ করে, ফলে পরিবাহী উত্তপ্ত হয়ে ওঠে।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উদ্দীপকের ১নং বর্তনীতে,
   কোষের তড়িৎচালক বল, $E = 10\text{ V}$
   কোষের অভ্যন্তরীণ রোধ, $r = 0.5\ \Omega$
   বহিস্থ রোধ, $R = 10\ \Omega$

   বর্তনীতে ঘড়ির কাঁটার দিকে তড়িৎ প্রবাহ $I$ বিবেচনা করে কার্শফের দ্বিতীয় সূত্র (ভোল্টেজ সূত্র) প্রয়োগ করে পাই,
   $\sum V = 0$
   বা, $E - IR - Ir = 0$
   বা, $I(R + r) = E$
   বা, $I = \frac{E}{R + r}$

   মান বসিয়ে পাই,
   $I = \frac{10}{10 + 0.5} = \frac{10}{10.5} \approx 0.9524\text{ A}$

   অতএব, বর্তনীটির মূল প্রবাহ প্রায় $0.952\text{ A}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ১নং বর্তনীতে প্রাথমিকভাবে বহিস্থ রোধ $R = 10\ \Omega$-এ তড়িৎ প্রবাহ:
   $I_1 = \frac{E}{R + r} = \frac{10}{10 + 0.5} \approx 0.9524\text{ A}$

   অতএব, রোধ $R$-এ উৎপাদিত তাপশক্তির প্রাথমিক হার:
   $P_1 = I_1^2 R = (0.9524)^2 \times 10 \approx 9.07\text{ J/s}$ (বা $\text{W}$)

   এখন, $CD$ বিন্দুতে $AB$ কোষটিকে ($E_2 = 10\text{ V}$, $r_2 = 0.5\ \Omega$) সমান্তরালে যুক্ত করা হলে দুটি অভিন্ন কোষের সমান্তরাল সমবায়ের ক্ষেত্রে:
   তুল্য তড়িৎচালক বল, $E_{eq} = 10\text{ V}$
   তুল্য অভ্যন্তরীণ রোধ, $r_{eq} = \frac{r}{2} = \frac{0.5}{2} = 0.25\ \Omega$

   সুতরাং, বর্তনীর পরিবর্তিত নতুন মূল প্রবাহ:
   $I_2 = \frac{E_{eq}}{R + r_{eq}} = \frac{10}{10 + 0.25} = \frac{10}{10.25} \approx 0.9756\text{ A}$

   অতএব, রোধ $R$-এ উৎপাদিত তাপশক্তির পরিবর্তিত হার:
   $P_2 = I_2^2 R = (0.9756)^2 \times 10 \approx 9.52\text{ J/s}$ (বা $\text{W}$)

   যেহেতু $P_2 > P_1$, তাই $CD$ বিন্দুতে $AB$ কোষটিকে সমান্তরালভাবে সংযুক্ত করলে পূর্বাপেক্ষা বহিস্থ রোধ $R$-এ উৎপাদিত তাপশক্তির হার বৃদ্ধি পাবে।