চল তড়িৎ (Current Electricity)

For Class:9-10

Lesson:11

Current Electricity

                       [There is nothing more than the original book option]

অবশ্যই জানতে হবে -

- বর্তনীর প্রতীকসমূহ ।

- পরিবাহী, অপরিবাহী এবং অর্ধপরিবাহী ।

- বিভব পার্থক্য এবং তড়িৎ প্রবাহের মধ্যে সম্পর্কঃ ও’মের সূত্র ।

- রোধঃ স্থির এবং পরিবর্তী রোধ ।

- তড়িচ্চালক শক্তি এবং বিভব পার্থক্য ।

- রোধের নির্ভরশীলতা ।

- আপেক্ষিক রোধ এবং পরিবাহকত্ব ।

- শ্রেণি এবং সমান্তরাল বর্তনী ।

- তুল্যরোধ এবং বর্তনীতে তুল্যরোধের ব্যবহার ।

- তড়িৎ ক্ষমতার হিসাব ।

- তড়িতের সিস্টেম লস এবং লোড শেডিং ।

- তড়িতের নিরাপদ ও কার্যকর ব্যবহার ।

আলোচনাঃ

- যে সকল পদার্থের রোধকত্ব কম সেগুলো তড়িতের জন্য সুপরিবাহক হিসেবে কাজ করে ।

- তামা নাইক্রোমের তুলনায় তড়িৎ সুপরিবাহী । এ কারণেই বৈদ্যুতিক বর্তনীতে সংযোগ তার হিসেবে তামার ব্যাপক ব্যবহার রয়েছে ।

- বৈদ্যুতিক বাল্বের ফিলামেন্ট টাংস্টেন দ্বারা তৈরি হয় ।

- টাংস্টেনের উচ্চ রোধকত্ব ও গলনাঙ্কের কারণে এটি বৈদ্যুতিক শক্তিকে খুব সহজে আলোকশক্তিতে রূপান্তরিত করতে পারে।

গুরুত্বপূর্ণ সংজ্ঞাঃ

তড়িৎ প্রবাহঃ কোনো পরিবাহীর যে কোনো প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে একক সময়ে যে পরিমাণ আধান প্রবাহিত হয় তাকে তড়িৎ প্রবাহ বলে ।

[কোনো পরিবাহীর যে কোনো প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে t সময়ে যদি Q পরিমাণ আধান প্রবাহিত হয়, তাহলে তড়িৎ প্রবাহ, I =   । তড়িৎ প্রবাহের একক হলো অ্যাম্পিয়ার ।]
1 আম্পিয়ারঃ শূন্য মাধ্যমে কোনো পরিবাহীর যে কোনো প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে 1s -এ 1C আধান প্রবাহিত হলে যে পরিমাণ তড়িৎ প্রবাহের সৃষ্টি হয় তাকে 1A বলে ।

বর্তনীঃ তড়িৎ প্রবাহ চলার সম্পূর্ণ পথকে তড়িৎ বর্তনী বা circuit বলে ।

রোধঃ তড়িৎ প্রবাহ হলো ইলেকট্রনের প্রবাহ । ইলেকট্রন কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে চলার সময় এর অভ্যন্তরের অণু-পরমাণুর সাথে সংঘর্ষে লিপ্ত হয় । ফলে এদের গতি বাধাগ্রস্ত হয় এবং তড়িৎ প্রবাহ বিঘ্নিত হয় । পরিবাহীর এই ধর্মকে রোধ বলে ।

[রোধের SI একক হলো ও’ম। একে বড় হরফের ওমেগা () দ্বারা প্রকাশ করা হয় ।]

1 ও’হমঃ কোন পরিবাহীর দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য 1V হলে এবং তার মধ্য দিয়ে 1A তড়িৎ প্রবাহ চলে, তার রোধকে 1 Ω বলে ।

[পরিবাহিঃ তড়িৎ পরিবাহিতা ধর্মের উপর ভিত্তি করে কঠিন পদার্থকে তিন শ্রেণিতে ভাগ করা যায় ।

যথাঃ ১। পরিবাহী ।

      ২। অপরিবাহী ।

      ৩। অর্ধপরিবাহী ।]

পরিবাহীঃ যে সকল পদার্থের মধ্য দিয়ে খুব সহজেই তড়িৎ প্রবাহ চলতে পারে তাদেরকে পরিবাহী বলে ।

[এসকল পদার্থের মধ্য দিয়ে ইলেকট্রন মুক্তভাবে চলাচল করতে পারে । ধাতব তারের মধ্য দিয়ে আধান ইলেকট্রন দ্বারা পরিবাহিত হয় । এ কারণে ধাতব পদার্থগুলো তড়িৎ সুপরিবাহী । যেমনঃ তামা, রুপা, অ্যালুমিনিয়াম ইত্যাদি সুপরিবাহী পদার্থ । যে কারণে বৈদ্যুতিক সংযোজকে ধাতব তার ব্যবহার করা হয় ।]

অপরিবাহীঃ যে সকল পদার্থের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ চলতে পারে না তাদেরকে অপরিবাহী বা অন্তরক পদার্থ বলে ।

[এসকল পদার্থের মধ্য দিয়ে ইলেকট্রন চলাচল করতে পারে না ।  যেমন- প্লাষ্টিক, রাবার, কাঠ, কাচ ইত্যাদি । অপরিবাহী পদার্থের মধ্যে মুক্ত ইলেকট্রন থাকে না । প্লাষ্টিক জাতীয় পদার্থের মধ্য দিয়ে সহজে ইলেকট্রন প্রবাহিত হতে পারে না । যার ফলে প্লাষ্টিক হলো বিদ্যুতের জন্য অপরিবাহী পদার্থ । এ কারণেই বৈদ্যুতিক মিস্ত্রিগণ যে সকল স্ক্রু ড্রাইভার এবং প্লায়ার ব্যবহার করেন তাদের হাতল প্লাষ্টিক জাতীয় পদার্থ দ্বারা মোড়ানো থাকে । এ ছাড়া দৈনন্দিন প্রয়োজনে যে সকল তামার বৈদ্যুতিক তার ব্যবহার করা হয় সেগুলো প্লাষ্টিক দ্বারা আবৃত থাকে ।]

অর্ধপরিবাহীঃ যে সকল পদার্থের তড়িৎ পরিবহন ক্ষমতা সাধারণ তাপমাত্রায় পরিবাহী এবং অপরিবাহী পদার্থের মাঝামাঝি, সে সকল পদার্থকে অর্ধপরিবাহী বলে । যেমনঃ জার্মেনিয়াম, সিলিকন ইত্যাদি ।

[সুবিধামত অপদ্রব্য মিশিয়ে অর্ধপরিবাহী পদার্থের তড়িৎ পরিবাহকত্ব বৃদ্ধি করা যায়।]

রোধকঃ  নির্দিষ্ট মানের রোধবিশিষ্ট যে পরিবাহী তার কোনো বর্তনীতে ব্যবহার করা হয় তাকে রোধক বলে ।

[রোধক ব্যবহারের প্রাথমিক উদ্দেশ্য হলো বর্তনীতে প্রবাহিত তড়িতের মান নিয়ন্ত্রণ করা । বর্তনীতে ব্যবহৃত রোধক দুই প্রকার । যথাঃ ১। স্থির মানের রোধক ।

                     ২। পরিবর্তী রোধক ।]

স্থির মানের রোধকঃ যে সকল রোধকের রোধের মান নির্দিষ্ট তাদেরকে স্থির মানের রোধক বলে । 

পরিবর্তী রোধকঃ পরিবর্তী রোধক হলো সেই সকল রোধক যাদের রোধের মান প্রয়োজন অনুযায়ী পরিবর্তন করা যায় । এদেরকে রিওস্টেটও বলা হয় ।

আপেক্ষিক রোধঃ কোনো নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় একক দৈর্ঘ্য ও একক প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলবিশিষ্ট কোনো পরিবাহীর রোধকে ঐ তাপমাত্রায় এর উপাদানের আপেক্ষিক রোধ বলে ।

[কিন্তু এর আপেক্ষিক রোধ শুধুমাত্র এর উপাদানের উপর নির্ভরশীল।]

তড়িচ্চালক শক্তিঃ কোনো তড়িৎ উৎসের একক ধনাত্মক আধানকে বর্তনীর এক বিন্দু থেকে উৎসসহ সম্পূর্ণ বর্তনী ঘুরিয়ে আবার ঐ বিন্দুতে আনতে যে পরিমাণ কাজ সম্পন্ন করে, তথা উৎস যে পরিমাণ তড়িৎশক্তি ব্যয় করে, তাকে ঐ উৎসের তড়িচ্চালক শক্তি বলে । তড়িচ্চালক শক্তির SI একক হলো JC^-1 যাকে ভোল্ট (V) বলা ।

1 JC^-1 বা 1 (V) ভোল্টঃ 1C আধানকে সম্পূর্ণ বর্তনী ঘুরিয়ে আনতে যদি 1 জুল কাজ সম্পন্ন হয় তবে উৎস থেকে ব্যয়িত শক্তির পরিমাণকে 1 JC^-1 বা 1 (V) ভোল্ট বলে ।

বিভব পার্থক্যঃ একক ধনাত্বক আধানকে বর্তনীর এক বিন্দু থেকে অপর বিন্দুতে স্থানান্তর করতে যে পরিমাণ কাজ সম্পন্ন হয় তাকে ঐ দুই বিন্দুর বিভব পার্থক্য বলে ।
[শক্তির এই রূপান্তর প্রক্রিয়ায় শক্তির নিত্যতা সংরক্ষিত হয় । বাল্বের মধ্য দিয়ে একক আধান স্থানান্তরের ফলে যে পরিমাণ শক্তি রূপান্তরিত হয় তার পরিমাণই হলো বাল্বের দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য । বিভব পার্থক্য এবং তড়িচ্চালক শক্তির SI একক অভিন্ন । অর্থাৎ ভোল্ট (V)]

1 ভোল্টঃ যদি 1 কুলম্ব ধনাত্বক আধান বর্তনীর ঐ দুই বিন্দুর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হবার ফলে 1 জুল তড়িৎশক্তি অন্য কোনো ধরণের শক্তিতে রূপান্তরিত হয় তবে ঐ দুই বিন্দুর বিভবকে 1 ভোল্ট বলে ।

[প্রবাহ চলাকালীন ভোল্টমিটারের পাঠই হলো বাল্বের বা রোধের দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য V । সর্বদাই পরিমাপকৃত তড়িচ্চালকশক্তি বিভব পার্থক্যের মানের তুলনা বড় । অর্থাৎ E  V]

পরিবাহকত্বঃ রোধের বিপরীত রাশি হলো পরিবাহিতা, তেমনি আপেক্ষিক রোধের বিপরীত রাশিকে পরিবাহকত্ব বলে । [পরিবাহকত্বকে ρ অক্ষর দ্বারা প্রকাশ করা হয় । এর মান পরিবাহীর উপাদান ও তাপমাত্রার উপর নির্ভরশীল ।]

শ্রেণি বর্তনীঃ যে বর্তনীতে তড়িৎ উপকরণগুলো পর পর সাজানো থাকে তাকে শ্রেণি বর্তনী বলে ।
সমান্তরাল বর্তনীঃ যে বর্তনীতে তড়িৎ উপকরণগুলো এমনভাবে সাজানো থাকে যে প্রত্যেকটির এক প্রান্তগুলো একটি সাধারণ বিন্দুতে এবং অপরপ্রান্তগুলো অন্য একটি সাধারণ বিন্দুতে সংযুক্ত থাকে তবে তাকে সমান্তরাল বর্তনী বলে ।

রোধের সন্নিবেশঃ একাধিক রোধকে একত্রে সংযোগ করাকেই রোধের সন্নিবেশ বলে ।

তুল্যরোধঃ রোধের কোনো সন্নিবেশের পরিবর্তে একটি মাত্র রোধ ব্যবহার করলে যদি বর্তনীর প্রবাহমাত্রা ও বিভব পার্থক্যের কোনো পরিবর্তন না হয়, তবে ঐ রোধকে ঐ সন্নিবেশের তুল্য রোধ বলে ।
[রোধের সন্নিবেশ দু’ধরনের হতে পারে, যথা- শ্রেণি সন্নিবেশ ও সমান্তরাল সন্নিবেশ।]

1 জুলঃ যদি কোনো পরিবাহির দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য 1 ভোল্ট হয় এবং এর মধ্য দিয়ে 1 কুলম্ব আধান প্রবাহিত হয়, তখন কৃত কাজের পরিমাণ তথা ব্যয়িত শক্তির পরিমাণ হয় 1 জুল ।
তড়িৎ ক্ষমতাঃ কাজ সম্পাদনের হার তথা শক্তি রূপান্তরের হারকে ক্ষমতা বলে ।

সিস্টেম লস এবং লোড শেডিংঃ যেকোন রোধকে অতিক্রমের জন্য তড়িৎশক্তির একটি অংশ তাপে রূপান্তরিত হয় । অর্থাৎ শক্তির লস বা ক্ষয় হয় । এই লসই হলো তড়িতের সিস্টেম লস ।

[সঞ্চালন লাইনের ভোল্টেজকে বৃদ্ধি করে সিস্টেম লস কমানো যেতে পারে ।]
লোড শেডিংঃ কোনো নির্দিষ্ট এলাকার বিদ্যুতের চাহিদা উৎপাদন সরবরাহের তুলনায় বেশি হলে বিদ্যুৎ উপকেন্দ্রের পক্ষে চাহিদা মেটানো সম্ভব হয়ে উঠে না । তখন বাধ্য হয়ে উপকেন্দ্র কর্তৃপক্ষ বিতরণ ব্যবস্থা নির্দিষ্ট কিছু এলাকায় কিছু সময়ের জন্য বন্ধ করে দেয় বা বিদ্যুৎ সংযোগ বিচ্ছিন্ন করে । একে লোড শেডিং বলে ।

ফিউজঃ উচ্চ বিভবের বিদ্যুৎ হতে বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতি রক্ষার জন্য যে নির্দিষ্ট মানের তার মূল সংযোগের সাথে যুক্ত করা হয় তাকে ফিউজ বলে ।

কিছু প্রশ্নঃ

# তড়িৎ প্রবাহ বলতে কি বুঝ ?

উত্তরঃ দুটি ভিন্ন বিভবের বস্তুকে যখন পরিবাহী তার দ্বারা সংযুক্ত করা হয়, তখন নিম্ন বিভবের বস্তু থেকে উচ্চ বিভবের বস্তুতে ইলেকট্রন প্রবাহিত হয় । যতক্ষণ পর্যন্ত বস্তুদ্বয়ের মধ্যে বিভব পার্থক্য শূন্য না হয় ততক্ষণ পর্যন্ত এই প্রবাহ বজায় থাকে । কোনো প্রক্রিয়ার মাধ্যমে যদি বস্তুদ্বয়ের মধ্যে বিভব পার্থক্য বজায় রাখা যায় তখন এই ইলেকট্রন প্রবাহ নিরবচ্ছিন্নভাবে চলতে থাকে। ইলেকট্রনের এই নিরবচ্ছিন্ন প্রবাহই হলো তড়িৎ প্রবাহ ।

# তড়িৎ প্রবাহের দিক এবং ইলেকট্রন প্রবাহের দিক বর্ণনা কর ।

উত্তরঃ তড়িৎ প্রবাহের প্রচলিত দিক ধরা হয় উচ্চতর বিভব থেকে নিম্নতর বিভবের দিকে অথবা তড়িৎ কোষের ধনাত্মক পাত থেকে ঋণাত্বক পাতের দিকে । কিন্তু প্রকৃতপক্ষে তড়িৎ প্রবাহ হলো ঋণাত্বক আধান তথা ইলেকট্রনের প্রবাহের জন্য, ফলে তড়িৎ প্রবাহের প্রকৃত দিক হলো নিম্নতর বিভব থেকে উচ্চতর বিভবের দিকে অর্থাৎ তড়িৎ কোষের ঋণাত্বক পাত থেকে ধনাত্বক পাতের দিকে ।

বিভব পার্থক্য এবং তড়িৎ প্রবাহের মধ্যে সম্পর্ক বা ও’হমের সূত্রঃ

আমরা জানি, তড়িৎ প্রবাহের মান নির্ভর করে, পরিবাহীর দুই প্রান্তে কী পরিমাণ বিভব পার্থক্য প্রয়োগ করা হয়েছে তার উপর, পরিবাহী এবং তার তাপমাত্রার উপর । জর্জ সাইমন ও’ম কোনো পরিবাহী তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহমাত্রা ও এর দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্যের মধ্যে যে সম্পর্ক স্থাপন করেন তা ও’মের সূত্র নামে পরিচিত ।

ও’মের সূত্রঃ
তাপমাত্রা স্থির থাকলে কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে যে তড়িৎ প্রবাহ চলে তা ঐ পরিবাহীর দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্যের সমানুপাতিক ।

এখন স্থির তাপমাত্রায় পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহ I হলে ও’মের সূত্রানুসারে,

                                                        V =I × ধ্রুবক
এই ধ্রুবককে ঐ তাপমাত্রায় ঐ পরিবাহীর রোধ বলে ।

রোধের নির্ভরশীলতাঃ

আমরা জানি, যখন তাপমাত্রা এবং অন্যান্য ভৌত অবস্থা (যেমনঃ দৈর্ঘ্য, প্রস্থচ্ছেদ, উপাদান) অপরিবর্তিত থাকে তখন পরিবাহীর রোধ স্থির থাকে । কোনো পরিবাহীর রোধ চারটি বিষয়ের উপর নির্ভর করে ।

যথাঃ ১। পরিবাহীর দৈর্ঘ্য

     ২। পরিবাহীর প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল

     ৩। পরিবাহীর উপাদান এবং

     ৪।পরিবাহীর তাপমাত্রা

তাপমাত্রা স্থির থাকলে কোনো পরিবাহীর রোধ শুধুমাত্র এর দৈর্ঘ্য, প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল এবং উপাদানের উপর নির্ভর করে। রোধের এই নির্ভরশীলতা দুইটি সূত্রের সাহায্যে প্রকাশ করা যায়।
দৈর্ঘের সূত্রঃ  নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট উপাদানের পরিবাহীর প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল স্থির থাকলে পরিবাহীর রোধ এর দৈর্ঘ্যরে সমানুপাতিক ।

প্রস্থচ্ছেদের সূত্রঃ নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট উপাদানের পরিবাহীর দৈর্ঘ্য স্থির থাকলে পরিবাহীর রোধ এর প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলের ব্যস্তানুপাতিক ।

অর্থাৎ নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় নির্দিষ্ট উপাদানের পরিবাহীর রোধ তার দৈর্ঘ্যের সমানুপাতে এবং প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলের ব্যস্তানুপাতে পরিবর্তিত হয় ।

তড়িৎ শক্তি ব্যয়ের হিসাবঃ

বিশ্বব্যাপী তড়িৎ সরবরাহ প্রতিষ্ঠান কিলোওয়াট-ঘণ্টা (kWh) একককে ব্যয়িত তড়িৎশক্তির পরিমাণ নির্ধারণ করে । আমরা এই কিলোওয়াট-ঘন্টা একককে বোর্ড অব ট্রেড ইউনিট বা সংক্ষেপে ইউনিট বলে থাকি ।
অর্থাৎ এক কিলোওয়াট ক্ষমতাসম্পন্ন কোনো তড়িৎ যন্ত্র এক ঘণ্টা ধরে কাজ করলে যে পরিমাণ তড়িৎশক্তিকে অন্য শক্তিতে রূপান্তরিত করে বা ব্যয় করে তাকে এক কিলোওয়াট-ঘণ্টা বা এক ইউনিট বলে ।

তড়িতের নিরাপদ ও কার্যকর ব্যবহারঃ

তড়িৎশক্তির ব্যবহার নিম্নবর্ণিত তিনটি কারণে বিপজ্জনক হতে পারে ।

            ১। অন্তরকের ক্ষতিসাধন ।

            ২। ক্যাবলের অতি উত্তপ্ত হওয়া ।

            ৩। আর্দ্র অবস্থা ।

তড়িৎ ব্যবহারের সময় যে সকল নিরাপত্তামূলক ব্যবস্থা গ্রহণ করা প্রয়োজন এগুলো হলোঃ

            ১। সার্কিট ব্রেকার ।

            ২। ফিউজ ।

            ৩। সুইচের সঠিক সংযোগ ।

            ৪। ভূ-সংযোগ তার ।

[বর্তনীতে সার্কিট ব্রেকার না থাকলে অতিরিক্ত তড়িৎ প্রবাহের জন্য বাড়ির তড়িৎ সরঞ্জাম বিনষ্ট হয়ে যেতে পারে, এমনকি অগ্নিকাণ্ডও ঘটতে পারে ।]

সুইচের সঠিক সংযোগঃ

বর্তনীতে সুইচ লাগানোর সময় খেয়াল রাখতে হবে, এটি যেন জীবন্ত তারে সংযোগ দেওয়া হয় । এতে করে সুইচ বন্ধ করা মাত্র উচ্চ বিভব উৎস থেকে বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম বিচ্ছিন্ন হবে ।

গাণিতিক সমস্যাঃ

1. একটি বাল্বের গায়ে 100W- 220V লিখা আছে। এর ফিলামেন্টের রোধ কত ? এর মধ্যদিয়ে কী পরিমাণ তড়িৎ প্রবাহিত হবে ?

2. একটি মোটর গাড়ির হেডলাইটের ফিলামেন্টের মধ্যদিয়ে 4 A তড়িৎ প্রবাহিত হচ্ছে । ফিলামেন্টের প্রান্তদ্বয়ের বিভব পার্থক্য 12V হলে এর রোধ কত ?

 Edited By

Jeion Ahmed

EEE CUET