SEBA Class X Science Chapter 12: বিদ্যুৎ

 অধ্যায়-12
বিদ্যুৎ
(ELECTRICITY)

আধুনিক সমাজত বিদ্যুতৰ এক সুকীয়া ঠাই আছে। ই এক নিয়ন্ত্ৰণ কৰিব পৰা আৰু সুবিধাজনক শক্তিৰ প্ৰকাৰ, যি ঘৰ, বিদ্যালয়, চিকিৎসালয়, কাৰখানা আদি বিভিন্ন ক্ষেত্ৰত ব্যৱহাৰ হয়। বিদ্যুৎ কিহেৰে গঠন হয়? ই বিদ্যুৎ বর্তনীত কেনেকৈ প্রবাহিত হয়? বিদ্যুৎবর্তনীত প্রবাহ নিয়ন্ত্রণ বা পৰিচালনা কৰিবলৈ কি কি কাৰক আছে? এই অধ্যায়ত আমি এই প্রশ্নসমূহৰ উত্তৰ দিবলৈ যত্ন কৰিম। আমি বিদ্যুৎ প্রবাহৰ তাপীয় ক্রিয়া আৰু ইয়াৰ ব্যৱহাৰৰ বিষয়েও আলোচনা কৰিম।
12.1. বিদ্যুৎ প্রবাহ আৰু বৰ্তনী (ELECTRIC CURRENT AND CIRCUIT):
আমি বায়ুৰ প্রবাহ আৰু পানীৰ প্ৰবাহৰ লগত সুপৰিচিত। আমি জানো যে নদীৰ পানীৰ সোঁত হ'ল বৈ যোৱা পানী। একেদৰে, যদি এডাল পৰিবাহীৰ (যেনে এডাল ধাতুৰ তাঁৰ) মাজেৰে বিদ্যুৎ আধান চালিত হয় তেন্তে আমি কওঁ যে পৰিবাহীডালত বিদ্যুৎ প্রবাহ আছে। আমি জানো যে এটা টর্চত কোষবিলাকে (বা, সঠিক ক্রমত সজোৱা এটা বেটেৰীয়ে) টর্চৰ বাল্বটো জ্বলাবৰ বাবে ইয়াৰ মাজেৰে আধান চালিত কৰে বা বিদ্যুৎ প্রবাহ কৰোৱায়। আমি এইটোও জানো যে টর্চৰ চাবিটো (Switch) দিলেহে ই পোহৰ দিয়ে। এটা চাবিয়ে কি কৰে? চাবিয়ে বাল্ব আৰু কোষৰ মাজত পৰিবহনমূলক সংযোগ স্থাপন কৰে। বিদ্যুৎ প্রবাহৰ নিৰবিচ্ছিন্ন আৰু বন্ধ পথ এটাকে বর্তনী বোলে। এতিয়া বর্তনীটো কোনো ঠাইত ভংগ কৰিলে (বা যদি টর্চটোৰ চাবিটো মুক্ত কৰা হয়) তেন্তে প্রবাহ বন্ধ হয় আৰু বাল্বটো নজ্বলে।
বিদ্যুৎ প্রবাহক আমি কেনেকৈ প্রকাশ কৰোঁ? একক সময়ত কোনো বিশেষ ক্ষেত্রফলৰ মাজৰে চালিত আধানৰ পৰিমাণে বিদ্যুৎ প্রবাহ বুজায়। অন্য কথাত, ই হৈছে বিদ্যুৎ আধানৰ প্ৰবাহৰ হাৰ। ধাতুৰ তাঁৰৰ বৰ্তনীত ইলেক্ট্রনবোৰ হ'ল প্রবাহী আধান। অৱশ্যে বিদ্যুতৰ পৰিঘটনাবোৰৰ আৱিষ্কাৰৰ সময়ত ইলেক্ট্রনৰ বিষয়ে কোনো জ্ঞাত নাছিল। সেইবাবে ধনাত্মক আধানৰ গতিকহে বিদ্যুৎ প্রবাহ বুলি বিবেচনা কৰা হৈছিল আৰু ইয়াৰ গতিৰ দিশকেই বিদ্যুৎ প্রবাহৰ দিশ বুলি কোৱা হৈছিল। পৰম্পৰাগতভাবে এটা বিদ্যুৎ বর্তনীত প্রবাহৰ দিশ ঋণাত্মক আধানযুক্ত ইলেকট্রনবিলাকৰ গতিৰ দিশৰ বিপৰীতে লোৱা হয়।

যদি কোনো পৰিবাহীৰ যিকোনো প্ৰস্থচ্ছেদৰ মাজেৰে \(t\) সময়ত মুঠ \(Q\) আধান চালিত হয় তেতিয়া প্ৰস্থচ্ছেদটোৰ মাজেৰে বিদ্যুৎ প্রবাহ হ'ব।—

\[I = \frac{Q}{t}\]

(12.1)

বিদ্যুৎ আধানৰ এছ. আই. একক হৈছে কুলম্ব (\(\mathbf{C}\)), যি প্ৰায় \(6 \times 10^{18}\) টা ইলেক্ট্ৰনত থকা আধানৰ সমপৰ্যায়ৰ। (আমি জানো যে এটা ইলেক্ট্ৰনৰ \(1.6 \times 10^{-19}\) C (ঋণাত্মক আধান থাকে)) বিদ্যুৎ প্রবাহক এম্পিয়াৰ (\(\mathbf{A}\)) এককত প্ৰকাশ কৰা হয়। ই ফৰাচী বিজ্ঞানী Andre-Marie Ampere (1775-1836) ৰ নামৰ পৰা আহিছে। প্ৰতি ছেকেণ্ডত এক কুলম্ব আধানৰ প্ৰবাহক এক এম্পিয়াৰ বুলি কোৱা হয়। অৰ্থাৎ \(1 \, \mathbf{A} = \frac{1 \, \mathbf{C}}{1 \, \mathbf{s}}\) । প্রবাহৰ সৰু মানক মিলিএম্পিয়াৰ (\(1 \, \mathbf{mA} = 10^{-3} \, \mathbf{A}\)) বা মাইক্ৰ'এম্পিয়াৰ (\(1\boldsymbol{\mu}\mathbf{A} = 10^{-6} \, \mathbf{A}\)) ত প্ৰকাশ কৰা হয়। এমিটাৰ নামৰ সঁজুলিৰ সহায়েৰে এটা বৰ্তনীৰ বিদ্যুৎপ্ৰবাহ জোখা হয়। ইয়াক প্ৰবাহ জুখিব লগা বৰ্তনীটোত সদায় শ্ৰেণীবদ্ধভাৱে সংযোগ কৰা হয়। চিত্ৰ 12.1ত এটা কোষ, এটা বাল্ব, এটা প্লাগ চাবি আৰু এটা এমিটাৰৰ সৈতে গতানুগতিক বৈদ্যুতিক বৰ্তনী এটাৰ নক্সা চিত্ৰ দেখুওৱা হৈছে। মন কৰিবলগীয়া যে বৰ্তনীটোত বিদ্যুৎ প্ৰবাহ কোষটোৰ ধনাত্মক প্ৰান্তৰ পৰা ঋণাত্মক প্ৰান্তলৈ বাল্ব আৰু এমিটাৰৰ মাজেৰে চালিত হৈছে।

চিত্ৰ 12.1
কোষ, এমিটাৰ, বৈদ্যুতিক বাল্ব আৰু প্লাগ চাবিব সৈতে এটা বৈদ্যুতিক বৰ্তনীৰ নক্সা চিত্ৰ।

উদাহৰণ 12.1

এটা বৈদ্যুতিক বাল্বৰ তাঁৰডালে (filament) 10 মিনিট সময় 0.5 A প্ৰবাহ লয়। বৰ্তনীটোত চালিত হোৱা বৈদ্যুতিক আধানৰ পৰিমাণ উলিওৱা।

সমাধান:

আমাক দিয়া আছে, \(I = 0.5 \, \mathbf{A}\), \(t = 10 \, \mathbf{min} = 600 \, \mathbf{s}\). সমীকৰণ 12.1 ৰ পৰা আমি পাওঁ
\(Q = I \times t\)
\(= 0.5 \, \mathbf{A} \times 600 \, \mathbf{s}\)
\(= 300 \, \mathbf{C}\).

প্ৰশ্নাৱলী

1. এটা বৈদ্যুতিক বৰ্তনী বুলিলে কি বুজা?
2. প্ৰবাহৰ এককৰ সংজ্ঞা দিয়া।
3. এক কুলম্ব আধান হ'বলৈ প্ৰয়োজন হোৱা ইলেক্ট্ৰনৰ সংখ্যা গণনা কৰা।

বিজ্ঞান

200

& 1-211-15.491150

পৰিবাহী এডালৰ ভিতৰত আধানৰ 'প্রবাহ' ('Flow' of charges inside a wire)

ধাতুৱে কেনেকৈ বিদ্যুৎ প্রবাহিত কৰে? তুমি ভাবিব পাৰা যে কম শক্তিৰ ইলেক্ট্ৰনবোৰৰ বাবে গোটা পৰিবাহীৰ মাজেৰে পাৰ হৈ যাবলৈ বহুত অসুবিধা হয়। গোটা বস্তুৰ অন্তৰ্ভাগত পৰমাণুবিলাক পৰস্পৰৰ পৰা অতি কম ব্যৱধানত ঠাঁহ খাই থাকে। কিন্তু ই প্রমাণিত হৈছে যে ইলেক্ট্ৰনবিলাকে সম্পূর্ণ গোটা স্বৰ্গটকৰ মাজেৰে শূন্যস্থানত সম্ভৱ হোৱাৰ দৰে সহজ আৰু সাৱলীলভাবে 'ভ্ৰমণ' কৰিব পাৰে। অৱশ্যে পৰিবাহীৰ মাজেৰে ইলেক্ট্ৰনবোৰৰ 'গতি' আৰু শূন্যস্থানৰ মাজেৰে আধানৰ গতিৰ মাজত বহুত পাৰ্থক্য আছে। যেতিয়া এক স্থিৰ প্ৰবাহ কোনো পৰিবাহীৰ মাজেৰে সঞ্চালিত হয়, তেতিয়া তাত থকা ইলেক্ট্ৰনবিলাক ইয়াৰ পৰিবাহীৰ মাজেৰে এটা বিশেষ গড় "অপৱাহ দ্ৰুতিৰে” (drift speed) গতি কৰে। কম পৰিমাণৰ প্ৰবাহ কঢ়িওৱা তামৰ তাঁৰ এডালৰ ক্ষেত্ৰত এই অপৱাহ দ্ৰুতিৰ মান নিৰ্ণয় কৰিব পাৰি আৰু পোৱা গৈছে যে ইয়াৰ মান প্ৰকৃততে অতি কম, প্ৰায় 1mm\(^{-1}\) ৰ সমান। তেনেহ'লে চাবিটো দিয়াৰ লগে লগে কেনেকৈ বাল্বটো জ্বলি উঠে? ইলেক্ট্ৰন এটাই বিদ্যুৎ উৎসৰ এটা প্ৰান্তৰ পৰা যাত্ৰা আৰম্ভ কৰি বাল্বটোৰ মাজেৰে গৈ আনটো প্ৰান্তত কাৰ্যিকভাবে উপনীত হ'লেহে প্ৰবাহৰ সূচনা হ'ব এনে নহয়, কাৰণ পৰিবাহী তাঁৰৰ মাজেৰে ইলেক্ট্ৰনৰ কাৰ্যিক অপৱাহ এটা অতি মন্থৰ প্ৰক্ৰিয়া। প্ৰবাহ সঞ্চালনৰ প্ৰকৃত প্ৰণালীটো বৰ চমকপ্ৰদ, ইয়াৰ দ্ৰুতি পোহৰৰ দ্ৰুতিৰ প্ৰায় সমান। কিন্তু এইখিনি এই কিতাপৰ পৰিসৰৰ বাহিৰত। পৰৱৰ্তী পৰ্যায়ত এই বিষয়ে অন্বেষণ কৰিব লাগে বুলি তোমাৰ অনুভৱ হয়নে?

12.2. বিদ্যুৎ বিভৱ আৰু বিভৱভেদ (ELECTRIC POTENTIAL AND POTENTIAL DIFFERENCE):

বিদ্যুৎ আধানক কিহে গতি দিয়ে? পানীৰ প্ৰবাহৰ উপমাটো বিবেচনা কৰা হওঁক। সম্পূর্ণৰূপে অনুভূমিক নলী এডালেদি পানী বৈ নোযোৱাৰ দৰে তামৰ তাঁৰ এডালৰ মাজেৰে আধানবিলাক স্বয়ংক্রিয়ভাৱে গতি নকৰে। যদি উচ্চতা থকা পানীপূৰ্ণ টেংকি এটাত নলীডালৰ এটা মূৰ সংযোগ কৰি নলীৰ দুই মূৰত চাপৰ পাৰ্থক্য সৃষ্টি কৰা হয় তেন্তে নলীৰ ইটো মূৰেৰে পানী বৈ আহিব। অৱশ্যে পৰিবাহীত আধানৰ প্ৰবাহৰ ক্ষেত্ৰত মাধ্যাকৰ্ষণৰ কোনো ভূমিকা নাই। ইলেক্ট্ৰনবিলাকে গতি কৰিব যদিহে ইয়াত বিদ্যুৎ চাপৰ পাৰ্থক্য থাকে আৰু এই চাপৰ পাৰ্থক্যকে পৰিবাহীডালৰ বিভৱভেদ বোলে। এই বিভৱভেদ এটা বা ততোধিক কোষযুক্ত বেটাৰীৰ সহায়ত সৃষ্টি কৰিব পাৰি। কোষৰ অন্তৰ্ভাগৰ ৰাসায়নিক বিক্ৰিয়াই কোষটোৰ মূৰ দুটাৰ মাজত বিভৱভেদ সৃষ্টি কৰে, আনকি কোষটোৰ পৰা প্ৰবাহ নগ'লেও এই বিভৱভেদৰ সৃষ্টি হয়। পৰিবাহী বৰ্তনী উপাদান এটাৰ লগত কোষ এটা সংযোগ কৰিলে এই বিভৱভেদে পৰিবাহীৰ আধানক গতি প্ৰদান কৰি প্ৰবাহৰ জন্ম দিয়ে। প্ৰদত্ত বৰ্তনী এটাত প্ৰবাহ বৰ্তাই ৰাখিবলৈ কোষটোৱে তাৰ সঞ্চিত ৰাসায়নিক শক্তি ব্যয় কৰিব লাগিব। প্ৰবাহযুক্ত বিদ্যুৎ বৰ্তনীৰ এটা বিন্দুৰ পৰা আন এটা বিন্দুলৈ একক আধান এটা নিওঁতে কৰা কাৰ্যকে বিন্দু দুটাৰ মাজৰ বিভৱভেদ বোলে।—

দুটা বিন্দুৰ মাজৰ বিভৱ ভেদ (V) = সম্পন্ন কৰা কাৰ্য (W)
আধান (Q)

\[V = \frac{W}{Q}\]

(12.2)

বিজ্ঞান

201

বিভৱভেদৰ এছ আই একক হৈছে ভল্ট (\(\mathbf{V}\))। ই ইটালীৰ পদাৰ্থ বিজ্ঞানী Alessandro Volta (1745-1827) ৰ নামৰ পৰা আহিছে। 1 ভল্ট হৈছে প্ৰবাহযুক্ত পৰিবাহী এডালৰ দুটা বিন্দুৰ মাজৰ বিভৱভেদ, যদি 1 কুলম্ব আধান তাৰে এটা বিন্দুৰ পৰা ইটো বিন্দুলৈ চালিত কৰিবলৈ 1 জুল কাৰ্য কৰিব লগা হয়।

এতেকে 1 ভল্ট = 1 জুল
1 কুলম্ব

\[1\mathbf{V} = 1\mathbf{J} \mathbf{C}^{-1}\]

(12.3)

ভল্টমিটাৰ নামৰ এটা সঁজুলিৰ সহায়েৰে বিভৱভেদ জোখা হয়। ইয়াক বিভৱভেদ জুখিব লগা বিন্দু দুটাৰ লগত সদায় সমান্তৰালভাৱে সংযোগ কৰা হয়।

উদাহৰণ 12.2

12V বিভৱভেদৰ দুটা বিন্দুৰ মাজেৰে 2C আধান চালিত কৰোঁতে কিমান কাৰ্য কৰিব লাগিব?

সমাধান:

\(\mathbf{V} \, (= 12\mathbf{V})\) বিভৱভেদৰ দুটা বিন্দুৰ মাজেৰে চালিত \(\mathbf{Q}\) আধানৰ পৰিমাণ \(2\mathbf{C}\) । গতিকে আধানৰ পৰিবহনত কৰা কাৰ্য হ'ব । 12.2 সমীকৰণৰ পৰা ।
\(\mathbf{W} = \mathbf{V}\mathbf{Q}\)
\(= 12 \, \mathbf{V} \times 2 \, \mathbf{C} = 24 \, \mathbf{J}\).

প্ৰশ্নাৱলী

1. পৰিবাহীত বিভৱভেদ বৰ্তাই ৰখা সঁজুলি এটাৰ নাম লিখা।
2. দুটা বিন্দুৰ মাজৰ বিভৱভেদ 1V বুলি ক'লে কি বুজায়?
3. 6V বেটেৰী এটাৰ মাজেৰে চালিত হওঁতে প্ৰতি কুলম্ব আধানক কিমান শক্তি দিয়া হয়?

?

12.3 বৰ্তনী চিত্ৰ (CIRCUIT DIAGRAM):

আমি জানো যে বৈদ্যুতিক বৰ্তনী এটাত 12.1 চিত্ৰত দেখুওৱাৰ দৰে এটা কোষ (বা বেটেৰী), প্লাগ চাবি (plug key) এটা বা ততোধিক বৈদ্যুতিক উপাদান আৰু সংযোগী তাঁৰ থাকে। সাধাৰণতে কিছুমান প্ৰথাগত চিহ্নৰ সহায়েৰে সূচোৱা বৈদ্যুতিক উপাংশ সমূহেবে এটা বৰ্তনীৰ প্ৰণালীবদ্ধ চিত্ৰ অংকন কৰা হয়। বেছিকৈ ব্যৱহাৰ হোৱা কিছুমান বৈদ্যুতিক উপাংশ সূচাবলৈ ব্যৱহৃত প্ৰথাগত চিহ্ন 12.1 নং তালিকাত দেখুওৱা হৈছে।

বিজ্ঞান

202

তালিকা 12.1. বৈদ্যুতিক বর্তনীত সাধাৰণতে ব্যৱহৃত হোৱা উপাদান কিছুমানৰ প্রতীক।

ক্রমিক নং	উপাদান	প্রতীক
1	এটা বৈদ্যুতিক কোষ	—| |—
2	এটা বেটেৰী বা কোষৰ সমষ্টি	—| |—| |—
3	এটা প্লাগ চাবি (মুক্ত)	—( )—
4	এটা প্লাগ চাবি (বন্ধ)	—(•)—
5	এডাল তাঁৰৰ সংযোগ
6	সংযোগহীনভাৱে পাৰ হোৱা তাঁৰ
7	বৈদ্যুতিক বাল্ব	—(~)— or (Image representation not easily replicable in simple HTML)
8	R ৰোধৰ এটা ৰোধক	—/\/\/\—
9	পৰিৱৰ্তনশীল ৰোধ বা ৰিঅ'ষ্টেট	—/\/\/\—> or (another symbol)
10	এমিটাৰ	——
11	ভল্টমিটাৰ	——

12.4 ওমৰ সূত্র (OHM'S LAW)

পৰিবাহী এডালৰ দুই মূৰৰ বিভৱভেদ আৰু ইয়াৰ মাজেৰে চালিত প্রবাহৰ মাজত কিবা সম্পর্ক আছেনে? এটা কার্যকলাপৰ সহায়েৰে এই বিষয়ে শিকোঁ আহাঁ।

কার্যকলাপ-12.1

• প্রায় 5 মিটাৰ দৈৰ্ঘ্যৰ XY এডাল নিক্ৰ'ম (Nichrome)ৰ তাঁৰ, এটা এমিটাৰ, এটা ভল্টমিটাৰ আৰু প্রত্যেকেই 1.5 V বিভৱভেদৰ চাৰিটা কোষ লৈ 12.2 চিত্ৰত দেখুওৱাৰ দৰে এটা বর্তনী সাজা।
• (নিক্রম হ'ল নিকেল, ক্রমিয়াম, মেংগানিজ আৰু আইৰনৰ সংকৰ ধাতু।)
• প্রথমে মাত্র এটা কোষক বর্তনীটোত উৎস হিচাপে লোৱা। প্রবাহ I ৰ বাবে এমিটাৰৰ পাঠ আৰু নিক্ৰ'মৰ তাঁৰ XY

বিদ্যুত
203