বৈদ্যুতিক চার্জ

বৈদ্যুতিক চার্জ উপাদান

অনুগ্রহ করে আপনার চারপাশের বস্তুগুলোর মধ্যে একটি পর্যবেক্ষণ করুন। যদি আপনি কোনো বস্তুকে, যেমন একটি পাথরকে, ভেঙে ফেলেন, তবে পাথরটি কয়েকটি ছোট ছোট টুকরোয় বিভক্ত হয়ে যাবে। যদি পাথরটিকে আবার চূর্ণ করা হয়, তবে এটি আরও ছোট ছোট টুকরোয় পরিণত হবে। পাথরের টুকরোগুলোকে যদি আবার চূর্ণ করা হয়, তাহলে কী হবে? অবশ্যই, পাথরের টুকরোগুলো চূর্ণ হয়ে আরও ছোট ছোট টুকরোয় পরিণত হবে। পাথরকে কি অসীম সংখ্যক ছোট ছোট টুকরোয় বিভক্ত করা সম্ভব? ঘটনা এটাই প্রমাণ করে যে, যেকোনো বস্তুকে যদি ছোট ছোট টুকরোয় বিভক্ত করা হয়, তবে তা এমন একটি পর্যায়ে পৌঁছাবে যেখানে বস্তুটির ক্ষুদ্রতম অংশকে আর ছোট টুকরোয় বিভক্ত করা যাবে না। কোনো বস্তুর যে ক্ষুদ্রতম অংশকে আর বিভক্ত করা যায় না, তাকে পরমাণু বলা হয়। সুতরাং, পরমাণু হলো মহাবিশ্বের প্রতিটি পদার্থের ক্ষুদ্রতম অংশ।

পরমাণুতে বৈদ্যুতিক চার্জ

পরমাণু ইলেকট্রন, প্রোটন এবং নিউট্রন দ্বারা গঠিত। প্রোটন ও নিউট্রন মিলে পারমাণবিক নিউক্লিয়াস গঠন করে, যার পরিমাপ প্রায় ১০⁻¹⁵ ^{মিটার} । ইলেকট্রনগুলো নিউক্লিয়াসের বাইরে অবস্থিত এবং গ্রহ যেমন সূর্যকে প্রদক্ষিণ করে, তেমনি নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণ করে। একটি পরমাণুর ব্যাস কয়েক কিলোমিটার ধরে নিলে, নিউক্লিয়াসটি প্রায় একটি বিলিয়ার্ড বলের আকারের হয় এবং ইলেকট্রনগুলো নিউক্লিয়াসের অভ্যন্তরে প্রায় ১০⁻¹⁰ ^{মিটার} দূরত্ব পর্যন্ত অবস্থান করে । নিউক্লিয়াস এবং একটি ইলেকট্রনের মধ্যে ফাঁকা স্থান থাকে।

ঋণাত্মক চার্জযুক্ত ইলেকট্রনগুলো পরমাণুর কিনারায় এবং ধনাত্মক চার্জযুক্ত প্রোটনগুলো নিউক্লিয়াসে অবস্থিত। ইলেকট্রনগুলোকে নিউক্লিয়াসের চারপাশে প্রদক্ষিণরত রাখতে এবং পরমাণু থেকে বেরিয়ে যেতে না দেওয়ার জন্য, ধনাত্মক চার্জযুক্ত নিউক্লিয়াসকে অবশ্যই ইলেকট্রনগুলোর উপর একটি আকর্ষণ বল প্রয়োগ করতে হয়। এই বল, যা ইলেকট্রনগুলোকে নিউক্লিয়াসের চারপাশে প্রদক্ষিণরত রাখে এবং তাদের বেরিয়ে যাওয়া প্রতিরোধ করে, তাকে তড়িৎ বল বলা হয়।

বিপরীতভাবে, পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের ভিতরে ধনাত্মক চার্জযুক্ত প্রোটন থাকে, তাই তাদের চার্জ একই হওয়ায় তারা স্বাভাবিকভাবেই পরস্পরকে বিকর্ষণ করে। প্রোটনগুলোকে পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের মধ্যে একত্রে রাখতে এবং পরমাণু থেকে তাদের বিচ্ছিন্ন হওয়া রোধ করতে, একটি বলকে অবশ্যই তাদের একত্রে ধরে রাখতে হবে। যে বল প্রোটনগুলোকে পারমাণবিক নিউক্লিয়াসের মধ্যে একত্রে ধরে রাখে, তাকে নিউক্লীয় বল বলা হয়।

একটি প্রোটনের ভর প্রায় একটি নিউট্রনের ভরের সমান। একটি পরমাণুর ভরের প্রায় ৯৯.৯% নিউক্লিয়াসে কেন্দ্রীভূত থাকে, অপরদিকে ইলেকট্রনের ভর খুবই কম। একটি ইলেকট্রনের ভর (m _e ) = ৯.১০৯৩৮৯৭ x ১০ ^-৩১ কেজি, একটি নিউট্রনের ভর (m _n ) = ১.৬৭৪৯২৮৬ x ১০ ^-২৭ কেজি, এবং একটি প্রোটনের ভর (m _p ) = ১.৬৭২৬২৩১ x ১০ ^-২৭ কেজি।

বৈদ্যুতিক চার্জের পরিমাণ

ইলেকট্রন ঋণাত্মক চার্জযুক্ত, প্রোটন ধনাত্মক চার্জযুক্ত এবং নিউট্রন বৈদ্যুতিকভাবে নিরপেক্ষ। পারমাণবিক নিউক্লিয়াস গঠনকারী প্রোটন ও নিউট্রন কোয়ার্ক দ্বারা গঠিত, যেগুলোর চার্জ ইলেকট্রনের চার্জের যথাক্রমে প্রায় ১/৩ এবং প্রায় ২/৩ গুণ। কোয়ার্ক হলো পরমাণু গঠনকারী ক্ষুদ্রতম কণা, কিন্তু এখন পর্যন্ত কোয়ার্ককে একক কণা হিসেবে একা বিদ্যমান থাকতে দেখা যায়নি।

ইলেকট্রন বা প্রোটনের আধানের মান হলো আধানের মৌলিক একক। কোনো বস্তুর বৈদ্যুতিক আধানের মান হলো ইলেকট্রন বা প্রোটনের আধানের গুণিতক। একে কোয়ান্টায়িত আধান বলা হয় । উদাহরণস্বরূপ, যদি আমাদের ব্যবহৃত মুদ্রার সর্বনিম্ন একক ১০০ রুপিয়া হয়, তবে একজন ব্যক্তির কাছে থাকা টাকার পরিমাণ সর্বনিম্ন মুদ্রা অর্থাৎ ১০০ রুপিয়ার গুণিতকে প্রকাশ করা হয়। যেমন, আমার কাছে ১০০,০০০ টাকা আছে এবং এই ১০০,০০০ কে ১০০ দিয়ে ভাগ করা যায়। আমার টাকার পরিমাণ যদি ১০০,০০২ হতো, তবে তা অদ্ভুত হতো, কারণ ২ রুপিয়ার কোনো একক নেই। একইভাবে, কোনো বস্তুর আধানের পরিমাণ। একটি ইলেকট্রনের আধানের পরিমাণ হলো -e এবং একটি প্রোটনের আধানের পরিমাণ হলো +e। কোনো বস্তুর আধানের পরিমাণ হলো e বা ১.৬০ x ১০⁻¹⁹ কুলম্বের গুণিতক ^এবং একে Q = ±Ne সমীকরণের মাধ্যমে প্রকাশ করা যায়। Q = আধানের পরিমাণ, ± আধানের প্রকার নির্দেশ করে, N = পূর্ণসংখ্যা, e = 1,60 x 10⁻¹⁹ ^{কুলম্ব} ।

বস্তুতে বৈদ্যুতিক চার্জ

যদি কোনো পরমাণুতে প্রোটন ও ইলেকট্রনের সংখ্যা সমান হয়, তবে পরমাণুটির মোট বৈদ্যুতিক চার্জ শূন্য হয় এবং পরমাণুটি নিরপেক্ষ হয়, অর্থাৎ এর কোনো বৈদ্যুতিক চার্জ থাকে না। একটি নিরপেক্ষ পরমাণুতে প্রোটন বা ইলেকট্রনের সংখ্যাকে পারমাণবিক সংখ্যা (Z) বলা হয় । যদি প্রোটনের চেয়ে ইলেকট্রন বেশি থাকে, তবে পরমাণুটি ঋণাত্মক চার্জযুক্ত হয়। বিপরীতভাবে, যদি প্রোটনের চেয়ে ইলেকট্রন কম থাকে, তবে পরমাণুটি ধনাত্মক চার্জযুক্ত হয়। ঋণাত্মক চার্জযুক্ত পরমাণুগুলোকে ঋণাত্মক আয়ন বলা হয়, আর ধনাত্মক চার্জযুক্ত পরমাণুগুলোকে ধনাত্মক আয়ন বলা হয় । পরমাণু থেকে ইলেকট্রন শোষণ বা নির্গমনের প্রক্রিয়াকে আয়নীকরণ বলা হয় । যখন আমরা বলি একটি পরমাণু চার্জযুক্ত, তখন আমরা এর মোট চার্জ বা নিট চার্জকে বোঝাই। উদাহরণস্বরূপ, একটি পরমাণুতে ১০টি ইলেকট্রন এবং ৭টি প্রোটন আছে। এই পরমাণুটি ঋণাত্মক চার্জযুক্ত কারণ এতে ৩টি অতিরিক্ত ঋণাত্মক চার্জযুক্ত ইলেকট্রন রয়েছে। সুতরাং এই পরমাণুটির নিট চার্জ হলো ৩ এবং পারমাণবিক চার্জের ধরন হলো ঋণাত্মক। বিষয়টি সহজে বোঝানোর জন্য ৩, ৭, ১০ সংখ্যাগুলো শুধু উদাহরণ হিসেবে দেওয়া হয়েছে। প্রকৃতপক্ষে, কোনো বস্তুর বৈদ্যুতিক চার্জের পরিমাণ হলো ইলেকট্রন চার্জ বা প্রোটন চার্জের গুণিতক।

যদি কোনো বস্তুতে প্রোটন ও ইলেকট্রন সমান সংখ্যক থাকে, তবে বস্তুটি নিরপেক্ষ বা এর কোনো বৈদ্যুতিক চার্জ থাকে না। যদি কোনো বস্তুতে প্রোটনের চেয়ে বেশি ইলেকট্রন থাকে, তবে বস্তুটি ঋণাত্মক চার্জযুক্ত হয়; বিপরীতক্রমে, যদি কোনো বস্তুতে প্রোটনের চেয়ে কম ইলেকট্রন থাকে, তবে বস্তুটি ধনাত্মক চার্জযুক্ত হয়। প্রাথমিকভাবে নিরপেক্ষ কোনো বস্তুতে ইলেকট্রন যোগ করে তাকে ঋণাত্মক চার্জযুক্ত করা যায়, অপরদিকে বস্তুটির ইলেকট্রন সংখ্যা কমিয়ে তাকে ধনাত্মক চার্জযুক্ত করা যায়।