স্থির বিদ্যুৎ – সমস্যা ও সমাধান
বৈদ্যুতিক শক্তি
১. বিন্দু A একটি তড়িৎ ক্ষেত্রে অবস্থিত। বিন্দু A-তে তড়িৎ ক্ষেত্রের মান = ০.৫ NC⁻¹ । যদি বিন্দু A-তে একটি ০.২৫-C আধান রাখা হয়, তবে আধানটির উপর প্রযুক্ত তড়িৎ বল কত হবে?
জ্ঞাত :
A বিন্দুতে তড়িৎ ক্ষেত্র = 0.5 NC -1
A বিন্দুতে তড়িৎ আধান = ০.২৫ কুলম্ব
আবশ্যক: বৈদ্যুতিক শক্তি
সমাধান:
F = q E
F = (0.25 C)(0.5 NC -1 )
F = 0.125N
২. ৫ কুলম্ব এবং ৪ কুলম্ব—এই দুটি আধান ৩ মিটার দূরত্বে অবস্থিত। যদি কুলম্ব ধ্রুবক ৯ × ১০⁹ নিউটন মিটার² / কুলম্ব² হয় , তবে আধান দুটির উপর প্রযুক্ত তড়িৎ বলের মান কত?
জ্ঞাত :
চার্জ 1 (q 1 ) = 5 C
চার্জ 2 (q 2 ) = 4 C
চার্জ ১ এবং চার্জ ২ এর মধ্যবর্তী দূরত্ব (r) = ৩ মিটার
কুলম্বের ধ্রুবক (k) = 9 × 10 9 Nm 2 C –2
ادم : তড়িৎ বলের (F) মান।
সমাধান:
৩. +q₁ = ১০ μC; +q₂ = ২০ μC; এবং q₃ এই তিনটি তড়িৎ আধান নিচের চিত্র অনুযায়ী পৃথক করা আছে। q₂ আধানের উপর প্রযুক্ত তড়িৎ বল শূন্য হলে, q₃ আধানের মান কত?
জ্ঞাত :
চার্জ 1 (q 1 ) = 10 μC = 10 x 10 -6 C
চার্জ 2 (q 2 ) = 20 μC = 20 x 10 -6 C
জানতে হবে : q 3 এর চার্জ কত?
সমাধান:
+q 2 এর উপর দুটি বল কাজ করে ।
প্রথম বলটি হলো +q₁ এবং +q₂ আধানের মধ্যকার বিকর্ষণ বল, যা F₁₂ এবং এটি ডানদিকে ক্রিয়াশীল।
যেহেতু মোট বৈদ্যুতিক বল q₂ = 0 এর উপর কাজ করে, তাই q₃ অবশ্যই ঋণাত্মক হতে হবে।
দ্বিতীয় বলটি হলো +q₂ এবং -q₃ আধানের মধ্যকার আকর্ষণ বল, যা F₂₃ এবং এটি বামমুখী ।
q₂ এর উপর ক্রিয়াশীল এই উভয় বলের মান একই কিন্তু দিক বিপরীত।
মোট বল +q 2 = 0 বিন্দুতে ক্রিয়া করে।
৪. তিনটি আধান q₁ , q₂ এবং q₂ একটি সরলরেখায় রয়েছে। যদি q = ৫.০ μC এবং d = ৩০ cm হয়, তবে q আধানের উপর ক্রিয়াশীল তড়িৎ বলের মান ও দিক কী হবে?
জ্ঞাত :
চার্জ 1 (q 1 ) = 30 μC = 30 x 10 -6 C
চার্জ 2 (q 2 ) = 60 μC = 60 x 10 -6 C
চার্জ 3 (q) = 5 μC = 5 x 10 -6 C
q 1 এবং q = d এর মধ্যে দূরত্ব
q 2 এবং q = 2d এর মধ্যে দূরত্ব
d = ৩০ সেমি = ০.৩ মিটার
d 2 = (0.3) 2 = 0.09
কুলম্বের ধ্রুবক (k) = 9 x 10 9 N m 2 C -2
প্রয়োজনীয় : তড়িৎ আধানের উপর ক্রিয়াশীল তড়িৎ বলের মান ও দিক।
সমাধান:
q-এর উপর দুটি বল কাজ করছে: F₁ ডানদিকে (q এবং q₁ ধনাত্মক , তাই F₁ বলটি q এবং q₁ থেকে দূরে কাজ করে ) এবং F₂ বামদিকে (q এবং q₂ ধনাত্মক , তাই F₂ বলটি q এবং q₂ থেকে দূরে কাজ করে ) । প্রথমে F₁ এবং F₂ গণনা করা হলো ।
মোট বলের মান ৭.৫ নিউটন। মোট বলের দিক = F-এর দিক1ডানদিকে q আধানের দিকে নির্দেশ করে2.
বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র
৫. একটি বিন্দু আধান q, (+) আধান দ্বারা উৎপন্ন তড়িৎ ক্ষেত্রের মধ্যে P বিন্দুতে অবস্থিত, যার ফলে এটি আধানের দিকে 0.05 N বল অনুভব করে। যদি P বিন্দুতে তড়িৎ ক্ষেত্রের মান 2 x 10⁻² NC⁻¹ হয় , তবে যে আধানটি এই তড়িৎ ক্ষেত্র সৃষ্টি করে তার মান ও প্রকার কী?
জ্ঞাত :
বৈদ্যুতিক বল (F) = ০.০৫ নিউটন
তড়িৎ ক্ষেত্র (E) = 2 x 10 –2 NC –1 = 0.02 NC –1
প্রয়োজনীয়: বৈদ্যুতিক আধানের মান ও প্রকার।
সমাধান:
বৈদ্যুতিক বল (F), বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র (E) এবং বৈদ্যুতিক আধান (q)-এর মধ্যে সম্পর্ক প্রকাশকারী একটি সূত্র ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক আধান গণনা করা হয়:
F = q E
q = F / E = 0.05 N / 0.02 NC –1 = 2.5 কুলম্ব
আধান q ধনাত্মক (+) দিকে একটি তড়িৎ বল অনুভব করে, যা একটি তড়িৎ ক্ষেত্র সৃষ্টি করে, তাই আধান q ঋণাত্মক।
৬. A এবং B আধান দুটি ৪ মিটার দূরত্বে অবস্থিত। C বিন্দুটি উভয় আধানের মাঝখানে, A বিন্দু থেকে ১ মিটার দূরে অবস্থিত। যদি Q A = –৩০০ μC, Q B = ৬০০ μC এবং 1/4 π ε 0 = ৯ × ১০⁹ N m² C⁻² হয়, তবে উভয় আধান দ্বারা C বিন্দুতে উৎপন্ন তড়িৎ ক্ষেত্রের মান কত?
জ্ঞাত :
A এবং B আধানের মধ্যবর্তী দূরত্ব (r AB ) = ৪ মিটার
C বিন্দু এবং A আধানের মধ্যবর্তী দূরত্ব (r AC ) = ১ মিটার
বিন্দু C এবং আধান B-এর মধ্যবর্তী দূরত্ব (r BC ) = ৩ মিটার
চার্জ A (q A ) = –300 μC = -300 x 10 -6 C = -3 x 10 -4 কুলম্ব
চার্জ B (q B ) = 600 μC = 600 x 10 -6 C = 6 x 10 -4 কুলম্ব
ধ্রুবক (k) = 9 × 10 9 N m 2 C –2
الابا : C বিন্দুতে তড়িৎ ক্ষেত্র
সমাধান:
C বিন্দুতে A আধান দ্বারা উৎপন্ন তড়িৎ ক্ষেত্র:
আধান A ঋণাত্মক হওয়ায় তড়িৎ ক্ষেত্রের দিকটি আধান A-এর দিকে এবং আধান B থেকে দূরে (বাম দিকে) নির্দেশ করে।
C বিন্দুতে B আধান দ্বারা উৎপন্ন তড়িৎ ক্ষেত্র:
আধান B ধনাত্মক হওয়ায় তড়িৎ ক্ষেত্রের দিক আধান B থেকে দূরে এবং আধান A-এর দিকে (বাম দিকে) নির্দেশ করে।
A বিন্দুতে তড়িৎ ক্ষেত্রের লব্ধি:
E = E A + E B
E = (২৭ x ১০⁵ ) + (৬ x ১০⁵ )
E = ৩৩ x ১০⁵ নিউটন /কুলম্ব
তড়িৎ ক্ষেত্রের দিকটি A আধানের দিকে এবং B আধান থেকে দূরে (বাম দিকে) নির্দেশ করে।
৭. ১ মিলিগ্রাম ওজনের একটি ধূলিকণা বাতাসে ভাসে। যদি ধূলিকণাটির আধান ০.৫ মাইক্রোকুলম্ব এবং অভিকর্ষজ ত্বরণ ১০ মি/সে² হয়, তবে ধূলিকণাটিকে ধরে রাখা তড়িৎ ক্ষেত্রের মান নির্ণয় করুন।
জ্ঞাত :
ধূলিকণার ভর (m) = 1 mg = 1 x 10 -6 kg
ধূলিকণার আধান (q) = ০.৫ μC = ০.৫ x ১০⁻⁶ C
অভিকর্ষজ ত্বরণ (g) = 10 m/ s²
আবশ্যক: বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র
সমাধান:
w = mg
w = ধূলিকণার ওজন, m = ধূলিকণার ভর, g = অভিকর্ষজ ত্বরণ
ধূলিকণার উপর মহাকর্ষ বল কাজ করে:
w = mg = (1 x 10 -6 kg)(10 m/s 2 ) = 10 x 10 -6 kg m/s 2 = 10 x 10 -6 নিউটন
তড়িৎ ক্ষেত্রের সমীকরণ:
E = F/q
E = তড়িৎ ক্ষেত্র, F = তড়িৎ বল, q = তড়িৎ আধান
তড়িৎ ক্ষেত্রের সমীকরণে F এবং ওজনের সমীকরণে w-এর মান বসান:
E = F/q = w/q
E = (10 x 10 -6 N) / (0.5 x 10 -6 C)
E = 10 N / 0,5 C
E = 20 N/C
৮. নিচের চিত্রে দেখানো অনুযায়ী, q₁ = ৩২ μC এবং q₂ = -২১৪ μC দুটি আধান x দূরত্বে অবস্থিত। q₂ থেকে ১০ সেমি দূরে অবস্থিত P বিন্দুতে কোনো তড়িৎ ক্ষেত্র নেই । x-এর মান নির্ণয় করুন।
জ্ঞাত :
চার্জ 1 (Q 1 ) = 32 μC
চার্জ 2 (Q 2 ) = -214 μC
q₁ থেকে P বিন্দুর দূরত্ব = x + 10 সেমি
q2 থেকে P বিন্দুর দূরত্ব = 10 সেমি
প্রয়োজন: x
সমাধান:
E₁ = Q₁ আধান দ্বারা উৎপন্ন তড়িৎ ক্ষেত্র । তড়িৎ ক্ষেত্রের দিক Q₁ থেকে বিপরীত দিকে, কারণ Q₁ ধনাত্মক । E₂ = Q₂ দ্বারা উৎপন্ন তড়িৎ ক্ষেত্র । তড়িৎ ক্ষেত্রের দিক Q₂-এর দিকে , কারণ Q₂ ঋণাত্মক ।
Q 2 থেকে 10 সেমি দূরে অবস্থিত p বিন্দুতে কোনো নীট বল নেই।
দ্বিঘাত সূত্র ব্যবহার করুন:
৯. একটি আহিত বিন্দু q, আধান (+) দ্বারা উৎপন্ন তড়িৎ ক্ষেত্রের মধ্যে P বিন্দুতে অবস্থিত , যার ফলে এটি ০.০৫ নিউটন বল প্রয়োগ করে। যদি আধানটি +৫ × ১০⁻⁶ কুলম্ব হয় , তবে C বিন্দুতে তড়িৎ ক্ষেত্রের মান কত?
জ্ঞাত :
বৈদ্যুতিক বল (F) = ০.০৫ নিউটন
তড়িৎ আধান (Q) = +5 × l0 –6 কুলম্ব = 0.000005
الابات : P বিন্দুতে তড়িৎ ক্ষেত্র
সমাধান:
E = F / Q
E = ০.০৫ নিউটন / ০.০০০০০০৫ কুলম্ব
E = ০.০৫ নিউটন / ০.০০০০০০৫ কুলম্ব
E = ১০,০০০ নিউটন/কুলম্ব
E = 10 4 N/C
E = 10 4 NC -1
- স্থির বিদ্যুৎ কাকে বলে? উত্তরস্থির বিদ্যুৎ বলতে বস্তুর পৃষ্ঠে বৈদ্যুতিক আধানের সঞ্চয়কে বোঝায়। একে “স্থির” বলা হয় কারণ এই আধানগুলো চল বিদ্যুতের মতো চলাচল বা প্রবাহিত না হয়ে এক জায়গায় স্থির থাকে।
- স্থির বিদ্যুৎ কীভাবে উৎপন্ন হয়? উত্তরঘর্ষণজনিত আধান প্রক্রিয়ার মাধ্যমে প্রায়শই স্থির বিদ্যুৎ উৎপন্ন হয়, যেখানে নির্দিষ্ট কিছু বস্তু অন্য কোনো বস্তুর সাথে ঘর্ষণজনিত সংস্পর্শে এলে আধানযুক্ত হয়। চুলে বেলুন ঘষা বা রাবারের সোলযুক্ত জুতো পরে কার্পেটের উপর দিয়ে হাঁটার ফলে স্থির আধান জমা হতে পারে।
- কার্পেটের উপর দিয়ে হাঁটার পর দরজার হাতল ধরলে মাঝে মাঝে শক লাগে কেন? উত্তরকার্পেটের উপর দিয়ে হাঁটার ফলে, বিশেষ করে শুষ্ক অবস্থায়, আপনার শরীরে স্থির বৈদ্যুতিক চার্জ জমা হতে পারে। যখন আপনি দরজার হাতল বা অন্য কোনো পরিবাহী স্পর্শ করেন, তখন এই চার্জ দ্রুত নির্গত হয়ে যেতে পারে, যার ফলে স্থির বৈদ্যুতিক শক লাগতে পারে।
- আর্দ্রতা কীভাবে স্থির বিদ্যুৎকে প্রভাবিত করে? উত্তরআর্দ্রতা স্থির বিদ্যুতের সঞ্চয় কমাতে সাহায্য করে। বাতাসে থাকা জলের অণু বৈদ্যুতিক চার্জ ছড়িয়ে দিতে পারে। শুষ্ক দিনে স্থির বিদ্যুৎ জমা হওয়া এবং বিদ্যুৎস্পৃষ্ট হওয়ার সম্ভাবনা বেশি থাকে।
- কেন কিছু পদার্থ অন্যগুলোর তুলনায় বেশি স্থির বৈদ্যুতিক চার্জ তৈরি করতে পারে? উত্তরপদার্থসমূহের ইলেকট্রন ধারণ বা স্থানান্তরের ক্ষমতা ভিন্ন হয়। কিছু পদার্থ, যেমন রাবার বা নির্দিষ্ট কিছু প্লাস্টিক, অন্যগুলোর তুলনায় সহজে ইলেকট্রন গ্রহণ বা বর্জন করে, ফলে সেগুলোতে স্থির বৈদ্যুতিক চার্জ জমা হওয়ার প্রবণতা বেশি থাকে।
- ইলেকট্রোস্কোপের পেছনের মূলনীতি কী? উত্তরইলেকট্রোস্কোপ হলো স্থির আধানের উপস্থিতি শনাক্ত করতে ব্যবহৃত একটি যন্ত্র। এটি সাধারণত একটি ধাতব দণ্ড এবং এর সাথে সংযুক্ত দুটি পাতলা ধাতব পাতের সমন্বয়ে গঠিত। যখন কোনো আহিত বস্তুকে দণ্ডটির কাছে আনা হয়, তখন সমধর্মী আধানের বিকর্ষণের কারণে পাত দুটি দূরে সরে যায়, যা স্থির বিদ্যুতের উপস্থিতি নির্দেশ করে।
- গ্রাউন্ডিং কীভাবে স্থির বৈদ্যুতিক চার্জ দূর করে? উত্তরগ্রাউন্ডিং অতিরিক্ত চার্জকে পৃথিবীতে চলে যাওয়ার পথ করে দেয়, যা চার্জের এক বিশাল ভান্ডার। যখন কোনো স্থির চার্জযুক্ত বস্তুকে গ্রাউন্ড করা হয়, তখন অতিরিক্ত চার্জগুলো প্রশমিত হয়ে যায়, ফলে স্থির চার্জের সঞ্চয় কমে যায় বা পুরোপুরি দূর হয়ে যায়।
- শস্যের গুদামে বা উড়োজাহাজে জ্বালানি ভরার সময় কেন স্ফুলিঙ্গ দেখা যেতে পারে এবং এটি বিপজ্জনক কেন? উত্তরশস্যের চলাচল বা পৃষ্ঠতলের সাথে ঘর্ষণের ফলে স্থির বিদ্যুৎ উৎপন্ন হতে পারে, এবং জ্বালানির প্রবাহের ক্ষেত্রেও একই কথা প্রযোজ্য। স্থির চার্জ জমা হলে, তা স্ফুলিঙ্গ হিসেবে নির্গত হতে পারে। দাহ্য গ্যাস, ধূলিকণা বা তরল পদার্থযুক্ত পরিবেশে (যেমন শস্যের সাইলোতে বা উড়োজাহাজে জ্বালানি ভরার সময়), এই স্ফুলিঙ্গগুলো দাহ্য পদার্থে আগুন ধরিয়ে দিতে পারে, যার ফলে বিস্ফোরণ ঘটে।
- অ্যান্টিস্ট্যাটিক স্প্রে বা পণ্যগুলো কীভাবে কাজ করে? উত্তরঅ্যান্টিস্ট্যাটিক স্প্রে এবং পণ্যগুলিতে সাধারণত এমন পদার্থ থাকে যা পৃষ্ঠতলকে সামান্য পরিবাহী করে তোলে। এর মাধ্যমে, এগুলি স্থির বৈদ্যুতিক চার্জের জমা হওয়া প্রতিরোধ করে অথবা যে চার্জ জমা হয়, তা ছড়িয়ে দিতে সাহায্য করে।
-
ট্রাইবোইলেকট্রিক সিরিজ কী? উত্তর : ট্রাইবোইলেকট্রিক সিরিজ হলো এমন একটি তালিকা যা অন্য কোনো বস্তুর সাথে ঘষা দিলে কোনো বস্তুর ধনাত্মক বা ঋণাত্মক চার্জিত হওয়ার প্রবণতার উপর ভিত্তি করে তাকে ক্রমানুসারে সাজায়। তালিকার উপরের দিকের বস্তুগুলো ধনাত্মক চার্জিত হতে চায়, আর নিচের দিকের বস্তুগুলো ঋণাত্মক চার্জিত হতে চায়।
