Electric charge

 

তড়িৎ আধান – সংজ্ঞা, একক, তড়িদাবেশ ও প্রয়োগ

তড়িৎ আধান (Electric Charge) পদার্থের একটি মৌলিক ধর্ম যা তড়িৎ বল এবং ক্ষেত্র সৃষ্টি করে।

তড়িৎ আধানের সংজ্ঞা

যে ধর্ম এর জন্য কোন বস্তু তড়িৎবল অনুভব করে, তাকে তড়িৎ আধান বলে। এটি ধনাত্মক বা ঋণাত্মক হতে পারে, ইলেকট্রনের গ্রহণ বা ত্যাগের উপর নির্ভর করে।

তড়িৎ আধানের একক ও মাত্রা

• SI একক: কুলম্ব (Coulomb)
• CGS একক: স্ট্যাট কুলম্ব (Statcoulomb)
• মাত্রা (Dimension): [M⁰ L⁰ T¹ A¹]

তড়িৎ প্রবাহ এবং আধানের সম্পর্ক:

$$ Q = I \times t $$

যেখানে, \( Q \) = আধান, \( I \) = প্রবাহ, \( t \) = সময়

স্থির বিদ্যুতের কারণ

ঘর্ষণের ফলে এক বস্তুর ইলেকট্রন অন্য বস্তুর মধ্যে স্থানান্তরিত হলে স্থির তড়িত উৎপন্ন হয়। একটি বস্তু ইলেকট্রন ত্যাগ  করে ধনাত্মক ও অপরটি ইলেকট্রন লাভ করে ঋণাত্মক তড়িৎগ্রস্থ হয়।

তড়িদাবেশ। (Electrostatic Induction)

নিকটবর্তী আধান যুক্ত বস্তু দ্বারা কোনো পরিবাহীর মধ্যে আধানের পুনর্বিন্যাসই হল তড়িদাবেশ । এখানে সরাসরি সংস্পর্শ প্রয়োজন হয় না।

আবেশী আধান ও আবিষ্ট আধান

• আবেশী আধান: যেটি তড়িদাবেশ ঘটায়।

• আবিষ্টআধান: পরিবাহীর উপর আবেশের ফলে যে আধান এর সৃষ্টি হয়।

 আকর্ষণের পূর্বে আবেশ সৃষ্টি হয়।

একটি আধান যুক্ত বস্তুকে নিস্তড়িৎ পরিবাহীর কাছে আনলে, পরিবাহীর নিকটবর্তী প্রান্তে বিপরীতধর্মী আধান এবং দূরতম প্রান্তে সমধর্মী আধান আবিষ্ট হয়। বিপরীতধর্মী আধান কাছাকাছি অবস্থিত হওয়ায় এদের মধ্যে আকর্ষণ ঘটে।

অতএব, সবসময় আকর্ষণের আগে তড়িদাবেশ ঘটে।

আধান ঘনত্ব (Charge Density)

একক দৈর্ঘ্য, ক্ষেত্রফল বা আয়তনে যে পরিমাণ আধান থাকে, তাকে আধান ঘনত্ব বলে। এটি তিন রকমের হয়:

1. রৈখিক আধান ঘনত্ব (λ): একক দৈর্ঘ্যে আধান
2. পৃষ্ঠ আধান ঘনত্ব (σ): একক ক্ষেত্রফলে আধান
3. আয়তনিক আধান ঘনত্ব (ρ): একক আয়তনে আধান

আধান ঘনত্বের প্রকাশ

• আধানের রৈখিক ঘনত্ব : $$ \lambda = \frac{Q}{L} $$
• আধানের তলমাত্রিক ঘনত্ব : $$ \sigma = \frac{Q}{A} $$
• আধানের আয়তনমাত্রিক ঘনত্ব: $$ \rho = \frac{Q}{V} $$

আধান ঘনত্বের একক ও মাত্রা

• λ: \( C.m^{-1} \), মাত্রা = [\( L^{-1}IT \)]
• σ: \( C.m^{-2} \), মাত্রা = [\( L^{-2}IT \)]
• ρ: \( C.m^{-3} \), মাত্রা = [\( L^{-3}IT \)]

একটি ব্যাসার্ধ r যুক্ত পরিবাহী গোলকে q আধান থাকলে:

আধানের তলমাত্রিক ঘনত্ব $$ \sigma = \frac{q}{4\pi r^2} \Rightarrow \sigma \propto \frac{1}{r^2} $$

তীক্ষ্নাগ্র পরিবাহীর ক্রিয়া

আহিত পরিবাহীর ধারালো প্রান্তে আধানের ঘনত্ব খুব বেশি হয়। ফলে তড়িৎ ক্ষেত্রও বেশি হয় এবং এর ফলে পার্শ্ববর্তী বায়ুকণাকে আকর্ষণ করে। বায়ুকনাগুলি পরিবাহীতে এসে পরে এবং আধান লাভ করে। এই আহিত বায়ুকণাগুলি বিকর্ষণ বলের প্রভাবে দূরে বিক্ষিপ্ত হয়, যা আধান নির্গমনের কারণ — একে বলে করোনা নির্গমন (Corona Discharge)।

বিদ্যুত্‍ নিরোধক (Lightning Conductor)

এটি একটি সুচালো প্রান্ত যুক্ত ধাতব দণ্ড যেটি বাড়ির ওপর স্থাপন করে একটি পরিবাহীর মাধ্যমে মাটির সাথে যুক্ত থাকে। এটি তীক্ষ্নাগ্র পরিবাহীর ধর্মের ভিত্তিতে কাজ করে।

• ধারালো প্রান্ত বায়ুকে আয়নিত করে।তড়িৎক্ষরণ ঘটে যা মেঘের আধানকে প্রশমিত করে বা মেঘের আধান হ্রাস করে।
• মেঘের আধান বজ্র নিবারকে আপতিত হলে এর সাথে যুক্ত পরিবাহীর মধ্যে দিয়ে সহজে মাটিতে চলে যায় ।
• বজ্রপাতের আধান নিরাপদে মাটিতে পাঠিয়ে বাড়িকে সুরক্ষা দেয়।

তড়িৎ আধান – বহু বিকল্প ভিত্তিক প্রশ্ন (MCQ)

এই অধ্যায়ে আমরা আলোচনা করেছি তড়িৎ আধান, এর একক, মাত্রা, তড়িৎ আবেশ, আবেশী  ও আবিষ্ট  আধান, তীক্ষ্নাগ্র  পরিবাহীর প্রভাব এবং বজ্রনিরোধক। নিচে এই অধ্যায়ের উপর ভিত্তি করে 10 টি MCQ  দেওয়া হলো।

1. তড়িৎ আধানের SI একক কোনটি?
   A. অ্যাম্পিয়ার
   B. ভোল্ট
   C. কুলম্ব
   D. ওহম
   উত্তর: C


2. তড়িৎ আধানের মাত্রা নির্ণয় কী?
   A. [ML²T⁻³A]
   B. [M⁰L⁰T¹A¹]
   C. [MLT⁻²]
   D. [M¹L¹T⁻¹]
   উত্তর: B


3. যদি \( 2\, \text{C} \) আধান \( 4\, \text{s} \) সময়ে পরিবাহিত হয়, তবে বর্তমান হবে:
   A. 2 A
   B. 0.5 A
   C. 4 A
   D. 8 A
   উত্তর: B
   সমাধান: \( I = \frac{Q}{t} = \frac{2}{4} = 0.5\, \text{A} \)


4. তড়িৎ আবেশ বলতে বোঝায়:
   A. সরাসরি আধান স্থানান্তর
   B. ঘর্ষণ
   C. পার্শ্ববর্তী আধানের প্রভাবে আধানের পুনর্বিন্যাস
   D. তাপ উৎপাদন
   উত্তর: C


5. একটি ইলেকট্রনের উপর আধান কত?
   A. \( 1.6 \times 10^{-19}\, \text{C} \)
   B. \( 3.2 \times 10^{-19}\, \text{C} \)
   C. \( 1.6 \times 10^{-9}\, \text{C} \)
   D. \( 9.1 \times 10^{-31}\, \text{kg} \)
   উত্তর: A


6. আহিত পরিবাহীর  কোন অংশে আধান অবস্থান করে?
   A. সমগ্র দেহে সমভাবে
   B. কেবল কেন্দ্রে
   C. কেবল পৃষ্ঠে
   D. ভিতরের অংশে
   উত্তর: C


7. আধানের তলমাত্রিক   ঘনত্বের প্রকাশক  কোনটি?
   A. \( \lambda = \frac{Q}{L} \)
   B. \( \rho = \frac{Q}{V} \)
   C. \( \sigma = \frac{Q}{A} \)
   D. \( I = \frac{Q}{t} \)
   উত্তর: C


8. নিচের কোনটি সঠিক?
   A. আবেশের জন্য সংস্পর্শ প্রয়োজন
   B. আকর্ষণের আগে আবেশ ঘটে
   C. সম আধান একে অপরকে আকর্ষণ করে
   D. আধান স্থানান্তর সম্ভব নয়
   উত্তর: B


9. বজ্রনিরোধক কাজ করে কোন নীতির উপর?
   A. ঘর্ষণ
   B. চৌম্বক আবেশ
   C. সূচালো প্রান্তের প্রভাব
   D. নিরোধক গুণ
   উত্তর: C


10. তড়িৎ আধান রক্ষিত থাকে – এই নীতিটি কী নামে পরিচিত?
    A. আধানের পরিমাণায়ন
    B. শক্তি সংরক্ষণ সূত্র
    C. আধান সংরক্ষণ সূত্র
    D. কুলম্ব সূত্র
    উত্তর: C