তড়িৎ প্রবাহ, তড়িৎ আধান, চৌম্বক ক্ষেত্র, চৌম্বক বল

তড়িৎ প্রবাহ, তড়িৎ আধান, চৌম্বক ক্ষেত্র এবং চৌম্বক বল সম্পর্কিত প্রবন্ধ

১৮১৯ সালে, হান্স ক্রিশ্চিয়ান ওরস্টেড (১৭৭৭-১৮৫১) নামক একজন ডেনিশ বিজ্ঞানী চুম্বকত্ব এবং তড়িৎ প্রবাহ বা গতিশীল আধানের মধ্যে সম্পর্ক আবিষ্কার করেন। তিনি দেখতে পান যে, যখন একটি কম্পাসের কাঁটা কোনো সজীব তারের কাছে আসে, তখন কাঁটাটি বিচ্যুত হয়। যখন কোনো তড়িৎ প্রবাহ থাকে না, তখন কম্পাসের কাঁটাটি উত্তর দিকে নির্দেশ করে।

কম্পাসের কাঁটা একটি চুম্বক, তাই একে চৌম্বকীয় বল দ্বারা সরানো যায়। এই চৌম্বকীয় বল (F) কোথা থেকে আসে? কম্পাসের কাঁটার কাছে একটি তার থাকে যার মধ্যে দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়, তাই চৌম্বকীয় বলটি অবশ্যই এই বিদ্যুৎ প্রবাহের দ্বারাই প্রযুক্ত হয়।

পাশের ছবিটি দেখুন। ডান-হাতের নিয়ম ব্যবহার করে তড়িৎ প্রবাহের দিক এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক নির্ণয় করা যায়। যদি তড়িৎ প্রবাহ (I) উপরের দিকে যায়, তবে চৌম্বক ক্ষেত্রের (B) দিক হবে বামদিকের ছবির মতো। যদি তড়িৎ প্রবাহের দিক নিচের দিকে হয়, তবে চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক হবে ডানদিকের ছবির মতো।

চৌম্বক ক্ষেত্র বিদ্যুৎ পরিবাহী তারের উপর বল প্রয়োগ করে।

পূর্বে ব্যাখ্যা করা হয়েছিল যে, তড়িৎ প্রবাহ একটি চৌম্বকীয় কম্পাসের কাঁটার উপর বল প্রয়োগ করতে পারে। একটি চুম্বকও কি তড়িৎ প্রবাহের উপর বল প্রয়োগ করতে পারে?

ধরা যাক, একটি চুম্বকের উত্তর ও দক্ষিণ মেরুর মধ্যে তড়িৎ প্রবাহী একটি তার রাখা আছে। চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক উত্তর মেরু থেকে দক্ষিণ মেরুর দিকে একটি তীরচিহ্ন দ্বারা নির্দেশিত হয়। যদি তড়িৎ প্রবাহের (I) দিক একটি লাল তীরচিহ্ন দ্বারা নির্দেশিত হয়, তবে একটি চৌম্বক বল (F) সৃষ্টি হয় যার দিক একটি নীল তীরচিহ্ন দ্বারা প্রকাশ করা হয়।

চৌম্বক বল F-এর দিক তড়িৎ প্রবাহ I-এর দিকের সাথে এবং চৌম্বক ক্ষেত্র B-এর দিকের সাথে লম্ব।

ডান-হাতের নিয়ম ব্যবহার করে তড়িৎ প্রবাহের দিক, চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক এবং চৌম্বক বলের দিক নির্ণয় করা যায়।

চৌম্বক বল, তড়িৎ প্রবাহ এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যকার সম্পর্ক নিম্নলিখিত সমীকরণ দ্বারা প্রকাশ করা হয়।

F = BI l sin θ

F হলো চৌম্বক বলের প্রতীক, B হলো চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রতীক, I হলো তড়িৎ প্রবাহের প্রতীক, l হলো চৌম্বক ক্ষেত্রে অবস্থিত কোনো তারের দৈর্ঘ্যের প্রতীক।

θ হলো তড়িৎ প্রবাহের দিক এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকের মধ্যবর্তী কোণ। যদি তড়িৎ প্রবাহ চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে লম্বভাবে (৯০°) থাকে, তবে sin 90° এর মান ১ হয়। সূত্রটি পরিবর্তিত হয়ে F = BI l হয়, বিপরীতক্রমে যদি তড়িৎ প্রবাহ চৌম্বক ক্ষেত্রের সমান্তরালে (০°) থাকে, তবে sin θ এর মান ০ হয়, ফলে চৌম্বক বল শূন্য হয়।

চৌম্বক ক্ষেত্র গণনা করার জন্য, উপরের সূত্রটি পরিবর্তন করে হয়: B = F / I l।

চৌম্বক বলের আন্তর্জাতিক একক হলো নিউটন (সংক্ষেপে N), এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের আন্তর্জাতিক একক হলো টেসলা (সংক্ষেপে T)। সার্বিয়ান-আমেরিকান উদ্ভাবক ও পদার্থবিজ্ঞানী নিকোলা টেসলার (১৮৫৬-১৯৪৩) নামানুসারে টেসলার নামকরণ করা হয়েছে। উপরের চৌম্বক ক্ষেত্রের সূত্র অনুসারে, চৌম্বক ক্ষেত্রকে নিউটন প্রতি অ্যাম্পিয়ার মিটার (N/A m) এককেও প্রকাশ করা যায়। টেসলা ছাড়াও, চৌম্বক ক্ষেত্রকে গাউস (G) এককেও প্রকাশ করা হয়। গাউস নামটি এসেছে জার্মান গণিতবিদ, জ্যোতির্বিজ্ঞানী এবং পদার্থবিজ্ঞানী ইয়োহান কার্ল ফ্রেডরিখ গাউসের (১৭৭৭-১৮৫৫) নাম থেকে। ১G = ১০⁻⁴T

চৌম্বক ক্ষেত্রে গতিশীল বৈদ্যুতিক আধানের উপর চৌম্বকীয় বল

একটি চৌম্বক ক্ষেত্র বিদ্যুৎ-প্রবাহী তারের উপর চৌম্বকীয় বল প্রয়োগ করতে পারে। তড়িৎ প্রবাহ হলো গতিশীল তড়িৎ আধান, তাই একটি চৌম্বক ক্ষেত্র কেবল পরিবাহী তারের উপরেই নয়, বরং মুক্তভাবে গতিশীল তড়িৎ আধানের উপরেও চৌম্বকীয় বল প্রয়োগ করতে পারে।

চৌম্বক ক্ষেত্রে গতিশীল তড়িৎ আধানের উপর চৌম্বক বল গণনা করার সূত্রটি পূর্ববর্তী চৌম্বক বলের সূত্র F = BI l sin θ থেকে উদ্ভূত হয়েছে। যেহেতু I = q/t এবং l = vt, চৌম্বক বলের সূত্রটি পরিবর্তিত হয়ে দাঁড়ায়,

সূত্রটির বর্ণনা: F = চৌম্বক বল, B = চৌম্বক ক্ষেত্র, q = তড়িৎ আধান, v = আধানের গতির বেগ, θ = v এবং B-এর মধ্যবর্তী কোণ

যদি v, B-এর উপর লম্ব হয়, তাহলে θ = 90 ^° , যেখানে sin 90 ^° = 1। বিপরীতক্রমে, যদি v, B-এর সমান্তরাল হয়, তাহলে θ = 0 ^° , যেখানে sin 0 ^° = 0। সুতরাং, চৌম্বক বল সর্বোচ্চ হয় যখন v, B-এর উপর লম্ব হয় এবং চৌম্বক বল শূন্য হয় যখন v, B-এর সমান্তরাল হয়।

চৌম্বক বল F-এর দিক চৌম্বক ক্ষেত্র B এবং তড়িৎ আধানের বেগ v-এর সাথে লম্ব।