এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন “একটি ধাতব তারের ভিতর দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হচ্ছে। তারের রোধ ও তড়িৎপ্রবাহের সময় অপরিবর্তিত রেখে তারের দুই প্রান্তের বিভবপ্রভেদ দ্বিগুণ করা হলে তারে উৎপন্ন তাপের কী পরিবর্তন হবে?” নিয়ে আলোচনা করব। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান পরীক্ষার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই “একটি ধাতব তারের ভিতর দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হচ্ছে। তারের রোধ ও তড়িৎপ্রবাহের সময় অপরিবর্তিত রেখে তারের দুই প্রান্তের বিভবপ্রভেদ দ্বিগুণ করা হলে তারে উৎপন্ন তাপের কী পরিবর্তন হবে?” প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের ষষ্ঠ অধ্যায় “চলতড়িৎ“ -এর একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক পরীক্ষায় এবং চাকরির পরীক্ষায় প্রায়ই দেখা যায়।
একটি ধাতব তারের ভিতর দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হচ্ছে। তারের রোধ ও তড়িৎপ্রবাহের সময় অপরিবর্তিত রেখে তারের দুই প্রান্তের বিভবপ্রভেদ দ্বিগুণ করা হলে তারে উৎপন্ন তাপের কী পরিবর্তন হবে?
জুলের সূত্রানুযায়ী, পরিবাহীতে উৎপন্ন তাপ \(H = 0.24I^2Rt\) ক্যালোরি।
ওহমের সূত্রানুযায়ী, \(V=IR\) বা, \(I = \frac{V}{R}\)
∴ \(H = 0.24\frac{V^2}{R^2}Rt = 0.24\frac{V^2}{R}t\)
রোধ (R) ও তড়িৎপ্রবাহের সময় (t) অপরিবর্তিত থাকলে পরিবাহীতে উৎপন্ন তাপ (H), পরিবাহীর দুই প্রান্তের বিভবপার্থক্যের বর্গের সমানুপাতিক হয়। সুতরাং, পরিবাহীতে উৎপন্ন তাপ প্রথম ক্ষেত্রে উৎপন্ন তাপের 2² বা 4 গুণ হবে।
কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর
একটি তারের রোধ (R) ও সময় (t) অপরিবর্তিত রেখে তড়িৎপ্রবাহ (I) দ্বিগুণ করা হলে উৎপন্ন তাপের কী পরিবর্তন হবে?
জুলের সূত্রানুসারে, উৎপন্ন তাপ H ∝ I²। তাই প্রবাহ দ্বিগুণ করলে (2I), উৎপন্ন তাপ (2)² = 4 গুণ বৃদ্ধি পাবে।
একটি বৈদ্যুতিক বাতির ফিলামেন্টের দুই প্রান্তের বিভবপ্রভেদ স্থির রাখা হলো। যদি তারটির রোধ কোনোভাবে দ্বিগুণ করা হয়, তাহলে উৎপন্ন তাপের কী পরিবর্তন হবে?
সূত্র H = (V²t)/R অনুসারে, বিভবপ্রভেদ (V) ও সময় (t) স্থির থাকলে উৎপন্ন তাপ (H) রোধ (R) এর ব্যস্তানুপাতিক। তাই রোধ দ্বিগুণ করলে উৎপন্ন তাপ অর্ধেক হবে।
একই রোধবিশিষ্ট দুটি তার সিরিজে সংযুক্ত করে একটি নির্দিষ্ট সময়ের জন্য তড়িৎপ্রবাহ পাঠানো হলো। একই দুটি তারকে যদি সমান্তরালে সংযুক্ত করে একই সময় একই বিভবপ্রভেদে রাখা হয়, তাহলে কোন ক্ষেত্রে মোট তাপ বেশি উৎপন্ন হবে?
সিরিজ সংযোগে –
তুল্য রোধ, R₁ = R + R = 2R
উৎপন্ন তাপ, Hₛ = (V²t)/(2R)
সমান্তরাল সংযোগে –
তুল্য রোধ, R₂ = (R × R)/(R + R) = R/2
উৎপন্ন তাপ, Hₚ = (V²t)/(R/2) = 2(V²t)/R
তুলনা করলে, Hₚ = 4 × Hₛ।
অতএব, সমান্তরাল সংযোগে উৎপন্ন তাপ 4 গুণ বেশি হবে।
100 W এবং 60 W এর দুটি বাল্বকে যদি সিরিজে সংযুক্ত করা হয়, তবে কোন বাল্বটি বেশি উজ্জ্বল জ্বলবে?
বাল্বের উজ্জ্বলতা তার দ্বারা উৎপন্ন তাপ/শক্তির ওপর নির্ভর করে।
বাল্বের রেটিং P = V²/R থেকে পাই, R = V²/P।
অর্থাৎ, কম পাওয়ারের বাল্বের রোধ বেশি।
100W বাল্বের রোধ, R₁₀₀ = V²/100
60W বাল্বের রোধ, R₆₀ = V²/60
সুতরাং, R₆₀ > R₁₀₀।
সিরিজ সংযোগে উভয়ের মধ্য দিয়ে একই প্রবাহ (I) প্রবাহিত হয়।
জুলের সূত্র H = I²Rt অনুসারে, যার রোধ বেশি, তার মধ্যে বেশি তাপ উৎপন্ন হবে।
তাই 60 W এর বাল্বটি বেশি উজ্জ্বল জ্বলবে।
জুলের সূত্রে 0.24 ধ্রুবকটি কেন ব্যবহার করা হয়?
এই ধ্রুবকটির উদ্দেশ্য হলো শক্তির একককে রূপান্তর করা।
তাপের SI একক হলো জুল (J), আর তড়িৎশক্তির SI এককও জুল (I²Rt)। তাই SI পদ্ধতিতে সূত্রটি হলো –
H = I²Rt (জুল)।
কিন্তু যদি তাপমাত্রার একক ক্যালোরি (cal) ব্যবহার করা হয়, তখন শক্তির একককে রূপান্তর করতে হয় (কারণ 1 cal = 4.186 J ≈ 4.2 J)।
অতএব,
H (ক্যালোরি) = [H (জুল)] / 4.2 ≈ I²Rt / 4.2 ≈ 0.24 I²Rt
এটি মূলত একটি রূপান্তর গুণাঙ্ক মাত্র।
এই আর্টিকেলে আমরা মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন “একটি ধাতব তারের ভিতর দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হচ্ছে। তারের রোধ ও তড়িৎপ্রবাহের সময় অপরিবর্তিত রেখে তারের দুই প্রান্তের বিভবপ্রভেদ দ্বিগুণ করা হলে তারে উৎপন্ন তাপের কী পরিবর্তন হবে?” নিয়ে আলোচনা করব। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞান পরীক্ষার জন্য অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ। এই “একটি ধাতব তারের ভিতর দিয়ে তড়িৎ প্রবাহিত হচ্ছে। তারের রোধ ও তড়িৎপ্রবাহের সময় অপরিবর্তিত রেখে তারের দুই প্রান্তের বিভবপ্রভেদ দ্বিগুণ করা হলে তারে উৎপন্ন তাপের কী পরিবর্তন হবে?” প্রশ্নটি মাধ্যমিক ভৌতবিজ্ঞানের ষষ্ঠ অধ্যায় “চলতড়িৎ“ -এর একটি গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্ন। এই প্রশ্নটি মাধ্যমিক পরীক্ষায় এবং চাকরির পরীক্ষায় প্রায়ই দেখা যায়। আশা করি এই আর্টিকেলটি আপনাদের জন্য উপকারী হয়েছে। আপনাদের কোনো প্রশ্ন বা অসুবিধা থাকলে, আমাদের সাথে টেলিগ্রামে যোগাযোগ করতে পারেন, আমরা উত্তর দেওয়ার চেষ্টা করব। তাছাড়া, নিচে আমাদের এই পোস্টটি আপনার প্রিয়জনের সাথে শেয়ার করুন, যাদের এটি প্রয়োজন হতে পারে। ধন্যবাদ।
মন্তব্য করুন