বিজ্ঞান মাস্টার সিরিজ
পদার্থবিজ্ঞান — পঞ্চম অধ্যায়
তড়িৎ চৌম্বক
Electromagnetism
Electromagnetic Induction | Transformer | Motor | Generator | EM Spectrum
"যে বিদ্যুৎ ছাড়া আধুনিক সভ্যতা একদিনও চলতে পারে না, তার পেছনে রয়েছে তড়িৎ চৌম্বকের অসীম শক্তি"
🧲 চুম্বকত্ব | ⚡ তড়িৎ আবেশ | 🔄 ডায়নামো | 🔌 ট্রান্সফর্মার |
বিসিএস প্রিলিমিনারি | ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয় | রাজশাহী | চট্টগ্রাম | BUET | সরকারি ব্যাংক
১. কনসেপ্ট ক্লিয়ারিং: তড়িৎ চৌম্বক কী?
তড়িৎ চৌম্বক বা ইলেকট্রোম্যাগনেটিজম (Electromagnetism) হলো পদার্থবিজ্ঞানের সেই শাখা যেখানে তড়িৎ ও চুম্বকের পারস্পরিক সম্পর্ক অধ্যয়ন করা হয়। তড়িৎ প্রবাহ চৌম্বকক্ষেত্র তৈরি করে; আবার পরিবর্তনশীল চৌম্বকক্ষেত্র তড়িৎ প্রবাহ তৈরি করে। এই দ্বিমুখী সম্পর্কই তড়িৎ চৌম্বকের মূল ভিত্তি।
তড়িৎ চৌম্বকের চারটি মূল স্তম্ভ:
● ওরস্টেডের আবিষ্কার (১৮২০) — তড়িৎ প্রবাহ চৌম্বকক্ষেত্র তৈরি করে
● অ্যাম্পিয়ারের সূত্র — তড়িৎবাহী তারের মধ্যে চৌম্বকীয় বল
● ফ্যারাডের আবেশ সূত্র (১৮৩১) — পরিবর্তনশীল চৌম্বকক্ষেত্র তড়িৎ তৈরি করে
● ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণ (১৮৬৫) — তড়িৎ ও চুম্বকের সম্পূর্ণ তত্ত্ব
বিষয় | বিবরণ |
তড়িৎ চুম্বক (Electromagnet) | তড়িৎ প্রবাহের দ্বারা উৎপন্ন অস্থায়ী চুম্বক |
তড়িৎ চৌম্বক আবেশ | পরিবর্তনশীল চৌম্বকক্ষেত্রে তড়িচ্চালক বল (EMF) উৎপন্ন |
তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ | তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের দোলন থেকে উৎপন্ন তরঙ্গ |
চৌম্বকক্ষেত্র (B) | চুম্বক বা তড়িৎপ্রবাহ সৃষ্ট বল ক্ষেত্র — একক: Tesla (T) |
চৌম্বক ফ্লাক্স (Φ) | চৌম্বক বলরেখার মোট সংখ্যা — একক: Weber (Wb) |
আবিষ্ট তড়িচ্চালক বল (ε) | আবেশের ফলে উৎপন্ন ভোল্টেজ — একক: Volt (V) |
লরেন্টজ বল (F) | তড়িৎবাহী পরিবাহীর উপর চৌম্বকক্ষেত্রের বল — একক: Newton (N) |
২. চুম্বকের ইতিহাস ও বৈশিষ্ট্য (Magnetism)
প্রাচীন গ্রিসের ম্যাগনেসিয়া অঞ্চলে এক ধরনের পাথর পাওয়া যেত যা লোহাকে আকর্ষণ করত — সেখান থেকেই 'Magnet' শব্দের উৎপত্তি। চীনারা ১১শ শতাব্দীতে প্রথম কম্পাস হিসেবে চুম্বক ব্যবহার করেছিল।
২.১ চুম্বকের বৈশিষ্ট্য (Properties of Magnets)
● আকর্ষণী ধর্ম — লোহা, নিকেল, কোবাল্ট — চৌম্বক পদার্থকে আকর্ষণ করে
● দিকদর্শী ধর্ম — মুক্তভাবে ঝুলিয়ে দিলে সর্বদা উত্তর-দক্ষিণ মুখ করে
● দুটি মেরু — উত্তর মেরু (N-Pole) ও দক্ষিণ মেরু (S-Pole)
● সমনাম মেরু বিকর্ষণ — N-N বা S-S পরস্পরকে বিকর্ষণ করে
● বিনাম মেরু আকর্ষণ — N-S পরস্পরকে আকর্ষণ করে
● মেরু অবিভাজ্য — চুম্বককে ভাঙলে প্রতিটি টুকরোতেও দুটি মেরু থাকে
● মেরুবিন্দুতে সর্বোচ্চ বল — মেরু দুটিতে আকর্ষণ/বিকর্ষণ সর্বাধিক
২.২ চৌম্বক পদার্থের শ্রেণিবিভাগ
ধরন | উদাহরণ | বৈশিষ্ট্য |
চৌম্বকীয় (Ferromagnetic) | লোহা, নিকেল, কোবাল্ট, গ্যাডোলিনিয়াম | শক্তিশালী চুম্বক হয় |
অনুচৌম্বকীয় (Paramagnetic) | অ্যালুমিনিয়াম, প্ল্যাটিনাম, তরল অক্সিজেন | দুর্বলভাবে আকৃষ্ট |
প্রতিচৌম্বকীয় (Diamagnetic) | বিসমাথ, তামা, সোনা, পানি, সিলিকন | চুম্বক দ্বারা বিকর্ষিত |
২.৩ স্থায়ী বনাম অস্থায়ী চুম্বক
বিষয় | বিবরণ |
স্থায়ী চুম্বক উপাদান | ইস্পাত (Steel) — একবার চুম্বকিত হলে চুম্বকত্ব থাকে |
অস্থায়ী চুম্বক উপাদান | কাঁচা লোহা (Soft Iron) — তড়িৎ বন্ধ হলে চুম্বকত্ব নষ্ট |
স্থায়ী চুম্বকের ব্যবহার | কম্পাস, স্পিকার, হার্ড ডিস্ক, স্থায়ী মোটর |
অস্থায়ী চুম্বকের ব্যবহার | ক্রেন, MRI মেশিন, বৈদ্যুতিক ঘণ্টা, ট্রান্সফর্মার |
📌 কুরি তাপমাত্রা (Curie Temperature) প্রতিটি চৌম্বক পদার্থের একটি নির্দিষ্ট তাপমাত্রায় চৌম্বকত্ব সম্পূর্ণ নষ্ট হয় — এই তাপমাত্রাকে কুরি তাপমাত্রা বলে। লোহার কুরি তাপমাত্রা: ৭৭০°C | নিকেলের: ৩৫৮°C | কোবাল্টের: ১১১৫°C নামকরণ: ফরাসি বিজ্ঞানী পিয়েরে কুরির নামে। |
৩. চৌম্বকক্ষেত্র ও বলরেখা (Magnetic Field & Field Lines)
চুম্বকের চারপাশে এমন একটি অঞ্চল যেখানে চৌম্বক শক্তির প্রভাব অনুভব করা যায় তাকে চৌম্বকক্ষেত্র (Magnetic Field, B) বলে। SI একক: টেসলা (T)। CGS একক: গাউস (Gauss) — 1 T = 10,000 Gauss।
৩.১ চৌম্বক বলরেখার বৈশিষ্ট্য
১. বলরেখা N মেরু থেকে বের হয়ে S মেরুতে প্রবেশ করে (বাইরে); চুম্বকের ভেতরে S থেকে N-এ।
২. অপ্রতিচ্ছেদী — দুটি বলরেখা কখনো পরস্পর ছেদ করে না।
৩. তীব্রতা — বলরেখা ঘন = চৌম্বকক্ষেত্র শক্তিশালী; বিরল = দুর্বল।
৪. বদ্ধ — বলরেখা সম্পূর্ণ বদ্ধ বক্ররেখা — কোথাও শুরু বা শেষ হয় না।
৫. নমনীয়তা — বলরেখা টানা সুতার মতো সংকুচিত হতে চায় এবং পাশের বলরেখাকে ঠেলে সরায়।
৩.২ চৌম্বক ফ্লাক্স (Magnetic Flux, Φ)
কোনো তলের উপর দিয়ে চৌম্বক বলরেখার মোট সংখ্যাকে সেই তলের চৌম্বক ফ্লাক্স বলে।
Φ = B · A · cos θ (B = ক্ষেত্র, A = ক্ষেত্রফল, θ = B ও A-এর মধ্যবর্তী কোণ)
1 Wb = 1 T·m² = 1 V·s (ওয়েবার = টেসলা × বর্গমিটার)
৪. ওরস্টেডের পরীক্ষা (Oersted's Experiment, ১৮২০)
ডেনীয় পদার্থবিজ্ঞানী হ্যান্স ক্রিশ্চিয়ান ওরস্টেড (Hans Christian Ørsted) ১৮২০ সালে একটি যুগান্তকারী পরীক্ষা করেন।
⚡ ওরস্টেডের পরীক্ষার ফলাফল (সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ) একটি কম্পাসের সুঁইয়ের সমান্তরালে তড়িৎবাহী তার রাখলে সুঁই বিক্ষিপ্ত হয়। তড়িৎ প্রবাহের দিক পরিবর্তন করলে সুঁইয়ের বিক্ষেপের দিকও বদলে যায়। তড়িৎ বন্ধ হলে সুঁই আবার উত্তর-দক্ষিণে ফিরে যায়। উপসংহার: তড়িৎ প্রবাহ তার চারপাশে চৌম্বকক্ষেত্র তৈরি করে। তাঁর সম্মানে চৌম্বকক্ষেত্রের CGS একক 'Oersted (Oe)' নামকরণ। |
৪.১ ওরস্টেড-পরবর্তী বিজ্ঞানীদের অবদান
বিজ্ঞানী | সাল | অবদান |
হ্যান্স ক্রিশ্চিয়ান ওরস্টেড | ১৮২০ | তড়িৎ থেকে চৌম্বকক্ষেত্র — প্রথম প্রমাণ |
আঁদ্রে মারি অ্যাম্পিয়ার | ১৮২০ | তড়িৎবাহী তারের মধ্যে চৌম্বকীয় বল |
মাইকেল ফ্যারাডে | ১৮৩১ | চুম্বক থেকে তড়িৎ — আবেশ সূত্র ও ডায়নামো |
এমিল লেঞ্জ | ১৮৩৪ | আবিষ্ট কারেন্টের দিক নির্ণয় সূত্র |
জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল | ১৮৬৫ | সম্পূর্ণ তড়িৎ চৌম্বক সমীকরণ |
হেইনরিখ হার্টজ | ১৮৮৭ | তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ পরীক্ষামূলক প্রমাণ |
৫. তড়িৎবাহী তারের কাছে চৌম্বকক্ষেত্র
তড়িৎবাহী তার, লুপ এবং সোলেনয়েডে চৌম্বকক্ষেত্রের রূপ ভিন্ন। বায়ট-স্যাভার্ট সূত্র (Biot-Savart Law) দিয়ে এগুলো গণনা করা হয়।
৫.১ সরল তারে
সরল তড়িৎবাহী তারের চারপাশে বলরেখা কেন্দ্রীভূত বৃত্তের আকারে সাজানো থাকে।
B = μ₀I / 2πr (r = তার থেকে দূরত্ব, μ₀ = 4π×10⁻⁷ T·m/A)
৫.২ বৃত্তাকার লুপে
B = μ₀I / 2r (r = লুপের ব্যাসার্ধ — কেন্দ্রে)
৫.৩ সোলেনয়েডে
B = μ₀nI (n = প্রতি মিটারে পাকের সংখ্যা)
সোলেনয়েডের ভেতরে চৌম্বকক্ষেত্র সুষম এবং অক্ষ বরাবর থাকে। বাইরে অত্যন্ত দুর্বল।
৬. ডান হাতের বুড়ো আঙুলের নিয়ম (Right Hand Thumb Rule)
💡 ডান হাতের বুড়ো আঙুলের নিয়ম ডান হাতের বুড়ো আঙুল তড়িৎ প্রবাহের দিক নির্দেশ করলে বাকি চারটি বাঁকানো আঙুল চৌম্বক বলরেখার দিক নির্দেশ করে। সোলেনয়েডের ক্ষেত্রে: চারটি আঙুল কারেন্টের দিক নির্দেশ করলে বুড়ো আঙুল উত্তর মেরু নির্দেশ করে। মনে রাখুন: বুড়ো আঙুল = কারেন্টের দিক, বাকি আঙুল = চৌম্বক বলরেখার দিক ম্যাক্সওয়েলের কর্কস্ক্রু নিয়মও একই কথা বলে। |
৭. তড়িৎ চুম্বক (Electromagnet)
কাঁচা লোহার কোরের উপর তামার তার পেঁচিয়ে কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ দিলে যে চুম্বক তৈরি হয় তাকে তড়িৎ চুম্বক (Electromagnet) বলে।
৭.১ গঠন ও নীতি
বিষয় | বিবরণ |
কাঁচা লোহার কোর | চৌম্বকক্ষেত্রকে কেন্দ্রীভূত করে শক্তি বাড়ায় |
তামার কুণ্ডলী | তড়িৎ প্রবাহ চৌম্বকক্ষেত্র তৈরি করে |
কাঁচা লোহা কেন? | তড়িৎ বন্ধ হলে চুম্বকত্ব নষ্ট হয় — ইস্পাত হলে থাকত |
অ্যাম্পিয়ার-পাক (NI) | কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা × কারেন্ট = তড়িৎ চুম্বকের শক্তির মাপ |
মেরু পরিবর্তন | কারেন্টের দিক বিপরীত করলে N ও S বদলায় |
৭.২ শক্তি বাড়ানোর উপায়
● পাকের সংখ্যা বাড়ানো — বেশি পাক → বেশি অ্যাম্পিয়ার-পাক → বেশি শক্তি
● কারেন্ট বাড়ানো — বেশি কারেন্ট → বেশি চৌম্বকক্ষেত্র
● U-আকৃতির কোর — দুই মেরু একসাথে রাখে — সর্বোচ্চ শক্তিশালী
● লৌহ কোর — শূন্য বা বায়ু কোরের চেয়ে শত গুণ শক্তিশালী
৭.৩ তড়িৎ চুম্বকের বিস্তারিত ব্যবহার
● ক্রেন — ভারী লোহার টুকরো তোলা-নামানো
● বৈদ্যুতিক ঘণ্টা — চুম্বকের টানে কাঁটা আঘাত — শব্দ উৎপন্ন
● বৈদ্যুতিক রিলে — দূরবর্তী স্বয়ংক্রিয় সুইচ
● MRI মেশিন — সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট — 1.5-7 টেসলা
● ম্যাগলেভ ট্রেন — চৌম্বক ভাসমানতায় ঘর্ষণমুক্ত চলন
● হার্ড ডিস্ক — চৌম্বক মাধ্যমে ডেটা সংরক্ষণ
● চিকিৎসায় — চোখে ধাতব গুঁড়ো অপসারণ
● অডিও স্পিকার — কারেন্ট পরিবর্তনে চুম্বকীয় বল পরিবর্তন → শব্দ
৮. সোলেনয়েড (Solenoid)
দীর্ঘ নলাকার বস্তুর চারপাশে ঘন পাকে সুষমভাবে পেঁচানো তারের কুণ্ডলীকে সোলেনয়েড (Solenoid) বলে।
বিষয় | বিবরণ |
ভেতরে | সুষম চৌম্বকক্ষেত্র — বার ম্যাগনেটের মতো |
বাইরে | অসমান ও দুর্বল চৌম্বকক্ষেত্র |
B সূত্র | B = μ₀nI (n = প্রতি মিটারে পাক) |
উত্তর মেরু নির্ণয় | ডান হাতের নিয়ম: কারেন্টের দিকে আঙুল → বুড়ো আঙুল = N |
বার ম্যাগনেটের মতো | একই বৈশিষ্ট্য — দুই প্রান্তে N ও S মেরু |
বিষয় | সোলেনয়েড | বার ম্যাগনেট |
চৌম্বকত্ব | তড়িৎ চলার সময় | সর্বদা |
শক্তি নিয়ন্ত্রণ | কারেন্ট দিয়ে | পরিবর্তন করা যায় না |
মেরু পরিবর্তন | কারেন্টের দিক বদলে | সম্ভব নয় |
৯. ফ্যারাডের তড়িৎ চৌম্বক আবেশ সূত্র (১৮৩১)
ব্রিটিশ বিজ্ঞানী মাইকেল ফ্যারাডে (Michael Faraday) ১৮৩১ সালে দুটি মৌলিক সূত্র আবিষ্কার করেন — যা সমগ্র বৈদ্যুতিক প্রকৌশলের ভিত্তি।
⚡ ফ্যারাডের প্রথম সূত্র যখন কোনো কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে অতিক্রান্ত চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তন হয়, তখন কুণ্ডলীতে একটি তড়িচ্চালক বল (EMF) আবিষ্ট হয়। এই আবিষ্ট EMF থেকে কুণ্ডলীটি বদ্ধ হলে তড়িৎ প্রবাহ উৎপন্ন হয়। সহজ কথায়: পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র → আবিষ্ট তড়িৎ |
⚡ ফ্যারাডের দ্বিতীয় সূত্র আবিষ্ট EMF-এর মান চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হারের সমানুপাতিক। |
ε = -N × (ΔΦ/Δt) (N = পাকের সংখ্যা, ΔΦ/Δt = ফ্লাক্স পরিবর্তনের হার)
ঋণাত্মক চিহ্নের মানে: আবিষ্ট EMF তার কারণের বিরোধিতা করে — এটাই লেঞ্জের সূত্র।
৯.১ আবিষ্ট EMF বাড়ানোর উপায়
● পাকের সংখ্যা (N) বাড়ানো — N বেশি → EMF বেশি
● চৌম্বকক্ষেত্র বাড়ানো — শক্তিশালী চুম্বক → বেশি ফ্লাক্স পরিবর্তন
● ঘূর্ণনের গতি বাড়ানো — দ্রুত পরিবর্তন → বেশি EMF
● কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল বাড়ানো — বড় লুপ → বেশি ফ্লাক্স
৯.২ ফ্যারাডের পরীক্ষাসমূহ
১. চুম্বক কুণ্ডলীর মধ্যে প্রবেশ করালে বা বের করলে গ্যালভানোমিটার বিক্ষিপ্ত হয়।
২. চুম্বক স্থির থাকলে গ্যালভানোমিটার শূন্য — গতির পরিবর্তনই EMF তৈরি করে।
৩. প্রাইমারি কুণ্ডলীতে তড়িৎ চালু/বন্ধ করলে সেকেন্ডারিতে আবিষ্ট EMF।
৪. দ্রুত গতিতে চুম্বক নাড়ালে বেশি EMF পাওয়া যায়।
১০. লেঞ্জের সূত্র ও এডি কারেন্ট (Lenz's Law & Eddy Current)
রুশ পদার্থবিজ্ঞানী এমিল লেঞ্জ (Emil Lenz) ১৮৩৪ সালে আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহের দিক নির্ধারণের সূত্র দেন।
✅ লেঞ্জের সূত্র আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহের দিক সর্বদা এমন হয় যে, তা যে কারণে সৃষ্টি হয়েছে সেই কারণের বিরোধিতা করে। উদাহরণ: N মেরু কুণ্ডলীর কাছে আনলে কুণ্ডলীর সেই দিকে N মেরু তৈরি হয় → বিকর্ষণ করে আসতে বাধা দেয়। N মেরু সরালে → কুণ্ডলী S মেরু দেখায় → আকর্ষণ করে যেতে বাধা দেয়। এটি শক্তির সংরক্ষণ সূত্রের প্রতিফলন। ফ্যারাডের সূত্রের ঋণাত্মক চিহ্ন (-) লেঞ্জের সূত্রকেই প্রকাশ করে। |
১০.১ এডি কারেন্ট (Eddy Current / Foucault Current)
তড়িৎ পরিবাহী ধাতব পাতে পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্স প্রয়োগ করলে পাতের মধ্যে ঘূর্ণায়মান তড়িৎ প্রবাহ উৎপন্ন হয় — এটিই এডি কারেন্ট।
বিষয় | বিবরণ |
এডি কারেন্টের ক্ষতি | ট্রান্সফর্মার/মোটর কোরে তাপ উৎপন্ন → শক্তি অপচয় |
প্রতিকার | পাতলা সিলিকন স্টিলের পাত (Laminated Core) — রোধ বাড়ে, এডি কারেন্ট কমে |
ইন্ডাকশন কুকার | এডি কারেন্ট দিয়ে সরাসরি পাত্র গরম করা |
ম্যাগনেটিক ব্রেকিং | ট্রেনে/লিফটে চৌম্বকীয় ব্রেক — ঘর্ষণ ছাড়াই থামানো |
মেটাল ডিটেক্টর | ধাতুতে এডি কারেন্ট তৈরি → সংকেত দেয় |
ইন্ডাকশন হিটিং | ইস্পাত গলাতে শিল্পে ব্যবহার |
১১. ফ্লেমিংয়ের হাতের নিয়ম (Fleming's Rules)
ব্রিটিশ প্রকৌশলী জন অ্যাম্ব্রোস ফ্লেমিং (John Ambrose Fleming) মোটর ও জেনারেটরে বল, কারেন্ট ও চৌম্বকক্ষেত্রের দিক মনে রাখার নিয়ম দেন।
💡 বামহাতের নিয়ম — মোটরে বলের দিক (FBI বাম হাতে) বাম হাতের তর্জনী, মধ্যমা ও বুড়ো আঙুল পরস্পর সমকোণে রাখুন: তর্জনী = চৌম্বকক্ষেত্রের দিক (Field, B) মধ্যমা = তড়িৎ প্রবাহের দিক (Current, I) বুড়ো আঙুল = বলের দিক (Force, F — মোটরের গতির দিক) ব্যবহার: বৈদ্যুতিক মোটরে (তড়িৎ → যান্ত্রিক শক্তি) স্মরণসূত্র: 'Motor = বাম — Motor starts with M, left hand can draw M shape' |
💡 ডানহাতের নিয়ম — জেনারেটরে আবিষ্ট কারেন্টের দিক ডান হাতের তর্জনী, মধ্যমা ও বুড়ো আঙুল পরস্পর সমকোণে রাখুন: তর্জনী = চৌম্বকক্ষেত্রের দিক (Field, B) বুড়ো আঙুল = পরিবাহীর গতির দিক (Motion, V) মধ্যমা = আবিষ্ট কারেন্টের দিক (Induced Current, I) ব্যবহার: বৈদ্যুতিক জেনারেটরে (যান্ত্রিক → তড়িৎ শক্তি) স্মরণসূত্র: 'Generator = ডান — G' |
📌 দুই নিয়মের মূল পার্থক্য বামহাত → মোটর: তড়িৎ দিয়ে যান্ত্রিক বল/গতি পাওয়া ডানহাত → জেনারেটর: যান্ত্রিক গতি দিয়ে তড়িৎ পাওয়া সহজ ছন্দ: 'মোটর বাম, জেনারেটর ডান — এই কথা কখনো যাবে না ভান' |
১১.১ লরেন্টজ বল (Lorentz Force)
তড়িৎ প্রবাহিত পরিবাহীর উপর চৌম্বকক্ষেত্রে যে বল ক্রিয়া করে তাকে লরেন্টজ বল বলে।
F = qvB sin θ বা F = BIL sin θ (q=চার্জ, v=বেগ, B=ক্ষেত্র, L=তার, I=কারেন্ট)
১২. ডায়নামো / বৈদ্যুতিক জেনারেটর (Dynamo / Generator)
ডায়নামো বা জেনারেটর এমন একটি যন্ত্র যা যান্ত্রিক শক্তিকে তড়িৎ শক্তিতে রূপান্তরিত করে। আবিষ্কারক: মাইকেল ফ্যারাডে, ১৮৩১।
১২.১ গঠন (Construction)
বিষয় | বিবরণ |
আর্মেচার (Armature) | ঘূর্ণনশীল কুণ্ডলী — যেখানে EMF আবিষ্ট হয় |
স্থায়ী চুম্বক | চৌম্বকক্ষেত্র সরবরাহ করে |
কমিউটেটর (DC) | দুটি অর্ধবৃত্তাকার রিং — দিক পরিবর্তন করে DC দেয় |
স্লিপ রিং (AC) | দুটি সম্পূর্ণ বৃত্তাকার রিং — পরিবর্তন ছাড়াই AC দেয় |
ব্রাশ (Brush) | স্থির পরিবাহী — কুণ্ডলী থেকে বাইরে বিদ্যুৎ নেয় |
১২.২ AC বনাম DC জেনারেটর
বৈশিষ্ট্য | AC জেনারেটর (অল্টারনেটর) | DC জেনারেটর |
সংযোগ | স্লিপ রিং (Slip Ring) | কমিউটেটর (Commutator) |
উৎপন্ন তড়িৎ | পরিবর্তী (Alternating) | সরলরৈখিক (Direct) |
ব্যবহার | বিদ্যুৎ কেন্দ্র, বাড়ির বিদ্যুৎ | গাড়ির চার্জিং |
১২.৩ জেনারেটরের EMF সমীকরণ
ε = NBAω sin(ωt) = ε₀ sin(ωt) (N=পাক, B=ক্ষেত্র, A=ক্ষেত্রফল, ω=কৌণিক বেগ)
সর্বোচ্চ EMF: ε₀ = NBAω (কুণ্ডলী সমান্তরাল অবস্থায়) | শূন্য EMF: কুণ্ডলী লম্বভাবে থাকলে
১৩. বৈদ্যুতিক মোটর (Electric Motor)
বৈদ্যুতিক মোটর এমন একটি যন্ত্র যা তড়িৎ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে — জেনারেটরের বিপরীত।
১৩.১ কার্যনীতি
তড়িৎবাহী কুণ্ডলীকে চৌম্বকক্ষেত্রে রাখলে লরেন্টজ বলের কারণে টর্ক তৈরি হয় → কুণ্ডলী ঘোরে।
বিষয় | বিবরণ |
আর্মেচার | ঘূর্ণনশীল কুণ্ডলী — টর্ক গ্রহণ করে ঘোরে |
কমিউটেটর | দিক পরিবর্তন করে ঘূর্ণন অব্যাহত রাখে |
বিপরীত EMF | মোটর চলার সময় নিজেই বিপরীত EMF তৈরি করে (শক্তি ব্যবহার নিয়ন্ত্রণ করে) |
ব্রাশ | বাইরে থেকে কারেন্ট সরবরাহ করে |
বিষয় | বৈদ্যুতিক মোটর | বৈদ্যুতিক জেনারেটর |
শক্তি রূপান্তর | তড়িৎ → যান্ত্রিক | যান্ত্রিক → তড়িৎ |
হাতের নিয়ম | বাম হাতের নিয়ম | ডান হাতের নিয়ম |
ব্যবহার | পাখা, পাম্প, EV গাড়ি | বিদ্যুৎ কেন্দ্র, UPS |
১৩.২ মোটরের ব্যবহার
● গৃহস্থালি — বৈদ্যুতিক পাখা, ফ্রিজ, ওয়াশিং মেশিন, মিক্সার
● শিল্প — কনভেয়ার বেল্ট, লেদ মেশিন, পানির পাম্প
● যানবাহন — বৈদ্যুতিক গাড়ি (Tesla, BYD), মেট্রো রেল
● কম্পিউটার — CPU কুলার ফ্যান, হার্ড ডিস্ক
১৪. ট্রান্সফর্মার (Transformer)
ট্রান্সফর্মার এমন একটি যন্ত্র যা পরিবর্তী বিদ্যুতের (AC) ভোল্টেজ পরিবর্তন করে। ফ্যারাডের পারস্পরিক আবেশ (Mutual Induction) নীতিতে কাজ করে।
গুরুত্বপূর্ণ: ট্রান্সফর্মার শুধুমাত্র AC বিদ্যুতে কাজ করে — DC-তে নয়।
১৪.১ গঠন
বিষয় | বিবরণ |
কোর (Core) | সিলিকন স্টিলের পাতলা পাতের স্তুপ (Laminated) — এডি কারেন্ট কমাতে |
প্রাইমারি কুণ্ডলী (Nₚ) | বিদ্যুৎ সরবরাহ প্রান্ত |
সেকেন্ডারি কুণ্ডলী (Nₛ) | বিদ্যুৎ আউটপুট প্রান্ত |
লেমিনেশন কেন? | এডি কারেন্ট কমায় → তাপ অপচয় কমে → দক্ষতা বাড়ে |
১৪.২ সমীকরণ
Vₛ/Vₚ = Nₛ/Nₚ = Iₚ/Iₛ (V=ভোল্টেজ, N=পাকের সংখ্যা, I=কারেন্ট)
আদর্শ ট্রান্সফর্মার: Vₚ × Iₚ = Vₛ × Iₛ (শক্তি অপরিবর্তিত)
১৪.৩ স্টেপ-আপ ও স্টেপ-ডাউন
বৈশিষ্ট্য | স্টেপ-আপ | স্টেপ-ডাউন |
পাকের সম্পর্ক | Nₛ > Nₚ | Nₛ < Nₚ |
ভোল্টেজ | বাড়ে (Vₛ > Vₚ) | কমে (Vₛ < Vₚ) |
কারেন্ট | কমে | বাড়ে |
ব্যবহার | বিদ্যুৎ কেন্দ্র → হাই-ভোল্টেজ লাইন | লাইন → বাড়িতে (220V) |
দূরে উচ্চ ভোল্টেজে বিদ্যুৎ পাঠানো হয় কারণ উচ্চ ভোল্টেজে কারেন্ট কম হয় → I²R তাপ অপচয় কম।
● শক্তি অপচয় — কপার লস (I²R), আয়রন লস (এডি + হিস্টেরেসিস), ফ্লাক্স লিকেজ
আদর্শ দক্ষতা: ১০০%। বাস্তবে: ৯৫-৯৯%।
১৫. পরিবর্তী ও সরলরৈখিক বিদ্যুৎ (AC & DC)
বৈশিষ্ট্য | পরিবর্তী (AC) | সরলরৈখিক (DC) |
প্রবাহের দিক | নির্দিষ্ট সময় পরপর বদলায় | সর্বদা এক দিকে |
উৎপাদন | AC জেনারেটর/অল্টারনেটর | ব্যাটারি, DC জেনারেটর |
ট্রান্সফর্মার | কাজ করে | কাজ করে না |
কম্পাঙ্ক | 50 Hz (বাংলাদেশ), 60 Hz (USA) | শূন্য |
দূরে পরিবহন | সহজ | কঠিন |
ব্যবহার | বাড়ির বিদ্যুৎ | ব্যাটারি, ইলেকট্রনিক |
১৫.১ AC সম্পর্কিত গুরুত্বপূর্ণ সূত্র
V = V₀ sin(ωt) (V₀ = শীর্ষ ভোল্টেজ, ω = 2πf)
Vrms = V₀/√2 ≈ 0.707 × V₀ (কার্যকর বা বর্গমূল মড়মড়া মান)
বাংলাদেশে: 220V (RMS), 50Hz → শীর্ষ ভোল্টেজ V₀ = 220×√2 ≈ 311V
১৬. তড়িৎ চৌম্বক বর্ণালী (Electromagnetic Spectrum)
ম্যাক্সওয়েল ১৮৬৫ সালে প্রমাণ করেন আলো একটি তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ। সমস্ত তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ শূন্যে একই বেগে চলে: c = 3 × 10⁸ m/s।
তরঙ্গ | তরঙ্গদৈর্ঘ্য | কম্পাঙ্ক | উৎস ও ব্যবহার |
গামা রশ্মি (γ) | < 10⁻¹¹ m | > 10¹⁹ Hz | তেজস্ক্রিয় পদার্থ → ক্যান্সার চিকিৎসা |
এক্স-রে (X-ray) | 10⁻¹¹–10⁻⁸ m | 10¹⁷–10¹⁹ Hz | কুলিজ নল → চিকিৎসা, নিরাপত্তা স্ক্যানার |
অতিবেগুনি (UV) | 10⁻⁸–4×10⁻⁷ m | 10¹⁵–10¹⁷ Hz | সূর্য → জীবাণুনাশ, ভিটামিন D |
দৃশ্যমান আলো | 400–700 nm | 4–7×10¹⁴ Hz | সূর্য, বাল্ব → দৃষ্টিশক্তি |
অবলোহিত (IR) | 700nm–1mm | 10¹¹–4×10¹⁴ Hz | গরম বস্তু → রিমোট, তাপ ক্যামেরা |
মাইক্রোওয়েভ | 1mm–10cm | 10⁹–10¹² Hz | অ্যান্টেনা → ওভেন, WiFi, 5G |
রেডিও তরঙ্গ | 10cm–10km | 10⁴–10⁹ Hz | অ্যান্টেনা → রেডিও, TV, মোবাইল |
💡 তড়িৎ চৌম্বক বর্ণালী মনে রাখার ছন্দ (তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়ার ক্রম) গামা → এক্স-রে → অতিবেগুনি → দৃশ্যমান → অবলোহিত → মাইক্রোওয়েভ → রেডিও বাংলা ছন্দ: 'গাজী এক্স অতি দৃশ্য অবলো মাইক্রো রেডিও' ইংরেজি: 'Good X-ray Users Visit India More Rarely' শক্তি ও কম্পাঙ্ক: গামায় সর্বোচ্চ → রেডিওতে সর্বনিম্ন ভেদনক্ষমতা: γ > X > UV > দৃশ্য > IR > মাইক্রোওয়েভ > রেডিও |
১৭. তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ (Electromagnetic Waves)
তড়িৎ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের পারস্পরিক লম্বভাবে দোলনের ফলে যে অনুপ্রস্থ তরঙ্গ শূন্যে প্রবাহিত হয় — তা-ই তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ।
১. শূন্যমাধ্যমে বেগ: c = 3 × 10⁸ m/s (আলোর বেগ)।
২. পরিবহন — মাধ্যমের প্রয়োজন নেই — মহাকাশে চলতে পারে।
৩. অনুপ্রস্থ তরঙ্গ (Transverse) — E ও B পরস্পর লম্ব এবং প্রবাহের দিকেও লম্ব।
৪. c = fλ (বেগ = কম্পাঙ্ক × তরঙ্গদৈর্ঘ্য)।
৫. শক্তি বহন করে কিন্তু ভর বহন করে না।
c = fλ = 3 × 10⁸ m/s
১৮. গুরুত্বপূর্ণ বিষয় (Key Takeaways)
⭐ অবশ্যই মনে রাখুন — দ্রুত রিভিশন ⭐
● তড়িৎ চুম্বকত্ব প্রথম আবিষ্কার — ওরস্টেড (১৮২০) — তড়িৎবাহী তারের কাছে চুম্বক বিক্ষিপ্ত হয়
● ডায়নামো/তড়িৎ আবেশ — ফ্যারাডে (১৮৩১) — যান্ত্রিক → তড়িৎ
● লেঞ্জের সূত্র — এমিল লেঞ্জ (১৮৩৪) — আবিষ্ট কারেন্ট কারণের বিরোধী
● মোটরে শক্তি — তড়িৎ শক্তি → যান্ত্রিক শক্তি
● জেনারেটরে শক্তি — যান্ত্রিক শক্তি → তড়িৎ শক্তি
● মোটরে হাতের নিয়ম — বামহাতের নিয়ম (Left Hand Rule)
● জেনারেটরে হাতের নিয়ম — ডানহাতের নিয়ম (Right Hand Rule)
● স্থায়ী চুম্বক উপাদান — ইস্পাত (Steel)
● অস্থায়ী চুম্বক উপাদান — কাঁচা লোহা (Soft Iron)
● তড়িৎ চুম্বকের মেরু পরিবর্তন — কারেন্টের দিক উল্টে দিয়ে
● ট্রান্সফর্মার কোন বিদ্যুতে? — শুধুমাত্র AC বিদ্যুতে
● স্টেপ-আপ ট্রান্সফর্মার — Nₛ > Nₚ → ভোল্টেজ বাড়ে, কারেন্ট কমে
● স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফর্মার — Nₛ < Nₚ → ভোল্টেজ কমে, কারেন্ট বাড়ে
● ট্রান্সফর্মার লেমিনেটেড কেন? — এডি কারেন্ট কমাতে
● চৌম্বকক্ষেত্রের SI একক — টেসলা (T)
● চৌম্বক ফ্লাক্সের একক — ওয়েবার (Wb)
● ফ্যারাডের সূত্র — ε = -N(ΔΦ/Δt)
● ট্রান্সফর্মার সমীকরণ — Vₛ/Vₚ = Nₛ/Nₚ
● তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গের বেগ — c = 3 × 10⁸ m/s
● সর্বোচ্চ ভেদনক্ষম তরঙ্গ — গামা রশ্মি
● বর্ণালীর ক্রম (তরঙ্গ বাড়ার) — γ → X → UV → দৃশ্য → IR → মাইক্রো → রেডিও
● বাংলাদেশে বিদ্যুৎ — 220V (RMS), 50 Hz AC
● অ্যাম্পিয়ার পাক (NI) — তড়িৎ চুম্বকের শক্তির মাপ
● এডি কারেন্ট কমানোর উপায় — লেমিনেটেড কোর
১৯. পরীক্ষার সম্ভাব্যতা (Exam Potential)
গুরুত্ব | বিষয় | প্রশ্নের ধরন |
★★★★★ | ওরস্টেডের আবিষ্কার — কে প্রথম লক্ষ্য করেন? | MCQ |
★★★★★ | মোটর বনাম জেনারেটর — শক্তি রূপান্তর | MCQ |
★★★★★ | বামহাত (মোটর) ও ডানহাত (জেনারেটর) নিয়ম | MCQ |
★★★★★ | স্টেপ-আপ ও স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফর্মার | MCQ/গাণিতিক |
★★★★ | ট্রান্সফর্মার শুধু AC-তে — কারণ? | MCQ |
★★★★ | ফ্যারাডে ও তড়িৎ আবেশ সূত্র | MCQ |
★★★ | লেঞ্জের সূত্র — দিক নির্ধারণ | MCQ |
★★★ | তড়িৎ চৌম্বক বর্ণালীর ক্রম | MCQ |
★★★ | চৌম্বকক্ষেত্রের একক (টেসলা) | MCQ |
★★ | এডি কারেন্ট ও লেমিনেশন | MCQ |
★★ | ডায়নামো আবিষ্কারক (ফ্যারাডে) | MCQ |
২০. মনে রাখার ট্রিক ও নেমোনিক
💡 ট্রিক ১: বামহাত-ডানহাত মনে রাখুন Motor = M → বাম হাত → 'বাম দিয়ে M আঁকা যায়' Generator = G → ডান হাত → 'ডান দিয়ে G আঁকা যায়' বা ছন্দ: 'মোটর বাম, জেনারেটর ডান — কখনো যাবে না এই ভান' ইংরেজিতে: FBI Left = Force B I for Motor | FBI Right for Generator |
💡 ট্রিক ২: তড়িৎ চৌম্বক বর্ণালী তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়ার ক্রমে: γ → X → UV → দৃশ্য → IR → মাইক্রো → রেডিও বাংলা ছন্দ: 'গাজী এক্স অতিদ্রুত দৃশ্য অবলো মাইক্রো রেডিও' ইংরেজি: 'Good X-ray Users Visit India More Rarely' শক্তি ও কম্পাঙ্ক বাড়ে বাম দিকে, তরঙ্গদৈর্ঘ্য বাড়ে ডান দিকে |
💡 ট্রিক ৩: ট্রান্সফর্মার Step-UP = Nₛ বড় = ভোল্টেজ বড় = কারেন্ট ছোট Step-DOWN = Nₛ ছোট = ভোল্টেজ ছোট = কারেন্ট বড় মনে রাখুন: ভোল্টেজ ও কারেন্ট সর্বদা বিপরীত — একটি বাড়লে অন্যটি কমে সূত্র: V×I = V×I (শক্তি একই থাকে) |
💡 ট্রিক ৪: লেঞ্জের সূত্র 'প্রকৃতি সব পরিবর্তনের বিরোধী' — এটাই লেঞ্জের সূত্র N মেরু আনলে → N মেরু তৈরি হয় (বিকর্ষণ — আসতে বাধা) N মেরু সরালে → S মেরু তৈরি হয় (আকর্ষণ — যেতে বাধা) ফ্যারাডের সূত্রের ঋণাত্মক চিহ্নই লেঞ্জের সূত্র |
💡 ট্রিক ৫: আবিষ্কারক মনে রাখা ওরস্টেড ১৮২০ → তড়িৎ থেকে চুম্বক ফ্যারাডে ১৮৩১ → চুম্বক থেকে তড়িৎ (আবেশ + ডায়নামো) লেঞ্জ ১৮৩৪ → আবিষ্ট কারেন্টের দিক ছন্দ: 'ওরস্টেড বিশে, ফ্যারাডে একত্রিশে, লেঞ্জ চৌত্রিশে' |
💡 ট্রিক ৬: চুম্বক উপাদান স্থায়ী চুম্বক = ইস্পাত (Steel) → S = Stays (থাকে) অস্থায়ী চুম্বক = কাঁচা লোহা (Soft Iron) → Soft = সহজে হারায় মনে রাখুন: 'ইস্পাত স্থায়ী, কাঁচা লোহা অস্থায়ী' |
২১. বিশেষ নোট (Special Notes)
📌 নোট ১: ট্রান্সফর্মার DC-তে কেন কাজ করে না? DC স্থির তড়িৎ — চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তন হয় না। ফ্যারাডের সূত্র: EMF ∝ dΦ/dt → স্থির ফ্লাক্সে dΦ/dt = 0 → EMF = 0। AC ব্যবহার করলে ফ্লাক্স ক্রমাগত পরিবর্তিত হয় → আবিষ্ট EMF তৈরি হয়। |
📌 নোট ২: মাইক্রোওয়েভ ওভেন কীভাবে কাজ করে? 2.45 GHz কম্পাঙ্কের মাইক্রোওয়েভ তরঙ্গ ব্যবহার করে। এই তরঙ্গ খাদ্যের পানি অণুকে দ্রুত ঘোরায় → তাপ উৎপন্ন হয়। ধাতব পাত্রে রাখলে তরঙ্গ প্রতিফলিত হয় → গরম হয় না। কাচ ও প্লাস্টিক তরঙ্গ শোষণ করে না → এগুলোতে রান্না নিরাপদ। |
📌 নোট ৩: MRI মেশিন MRI = Magnetic Resonance Imaging। সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট — 1.5 থেকে 7 টেসলা। শরীরের হাইড্রোজেন পরমাণু চৌম্বকক্ষেত্রে সারিবদ্ধ → রেডিও তরঙ্গে সংকেত দেয়। X-ray বা CT-এর মতো বিকিরণের ক্ষতি নেই। |
📌 নোট ৪: ম্যাগলেভ ট্রেন Maglev = Magnetic Levitation — চৌম্বক ভাসমানতা। তড়িৎ চুম্বকের বিকর্ষণে ট্রেন রেলের উপর ভাসে — কোনো ঘর্ষণ নেই। সর্বোচ্চ গতি: ৬০০+ কিমি/ঘণ্টা (জাপানের SCMaglev)। সুপারকন্ডাক্টিং ম্যাগনেট ব্যবহার করা হয়। |
📌 নোট ৫: পৃথিবীর চৌম্বকক্ষেত্র পৃথিবীর কেন্দ্রে তরল লোহা ও নিকেলের ঘূর্ণন থেকে চৌম্বকক্ষেত্র তৈরি। পৃথিবীর ভৌগোলিক উত্তর মেরু আসলে চৌম্বক দক্ষিণ মেরু। কম্পাস সর্বদা চৌম্বক উত্তর-দক্ষিণ নির্দেশ করে। পৃথিবীর চৌম্বকক্ষেত্র সৌরবায়ু থেকে জীবন রক্ষা করে। |
২২. সাধারণ ভুল ও সতর্কতা
⚠️ পরীক্ষার হলে যে ভুলগুলো প্রায়ই হয় ❌ ভুল: মোটরে ডান হাতের নিয়ম। ✅ সঠিক: মোটরে বাম হাতের নিয়ম, জেনারেটরে ডান। ❌ ভুল: ট্রান্সফর্মার DC-তে কাজ করে। ✅ সঠিক: ট্রান্সফর্মার শুধুমাত্র AC-তে কাজ করে। ❌ ভুল: স্থায়ী চুম্বক তৈরিতে কাঁচা লোহা। ✅ সঠিক: স্থায়ী চুম্বকে ইস্পাত, তড়িৎ চুম্বকে কাঁচা লোহা। ❌ ভুল: ওরস্টেড তড়িৎ আবেশ আবিষ্কার করেন। ✅ সঠিক: ওরস্টেড তড়িৎ চুম্বকত্ব, ফ্যারাডে আবেশ আবিষ্কার করেন। ❌ ভুল: স্টেপ-আপে ভোল্টেজ ও কারেন্ট দুটোই বাড়ে। ✅ সঠিক: ভোল্টেজ বাড়লে কারেন্ট কমে — শক্তি সংরক্ষিত। ❌ ভুল: গামা রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে বড়। ✅ সঠিক: গামা রশ্মির তরঙ্গদৈর্ঘ্য সবচেয়ে ছোট, রেডিওর সবচেয়ে বড়। |
২৩. বিগত বছরের প্রশ্ন-উত্তর (৫০+ প্রশ্ন)
নিম্নে BCS, ঢাকা বিশ্ববিদ্যালয়, রাজশাহী, চট্টগ্রাম, BUET, সরকারি চাকরি পরীক্ষার বিগত ২০ বছরের প্রশ্নের ধাঁচে প্রশ্ন-উত্তর দেওয়া হলো:
ক) তড়িৎ চুম্বক ও মৌলিক ধারণা
প্রশ্ন: তড়িৎ চুম্বকত্ব প্রথম কে লক্ষ্য করেন?
উত্তর: বিজ্ঞানী ওরস্টেড (Hans Christian Ørsted), ১৮২০ সালে।
প্রশ্ন: তড়িৎ চুম্বকে কোন শক্তি কোন শক্তিতে রূপান্তরিত হয়?
উত্তর: তড়িৎ শক্তি চৌম্বক শক্তিতে রূপান্তরিত হয়।
প্রশ্ন: তড়িৎবাহী তারের কাছে চুম্বক বিক্ষিপ্ত হয় — কে প্রমাণ করেন?
উত্তর: বিজ্ঞানী ওরস্টেড।
প্রশ্ন: স্থায়ী চুম্বক তৈরিতে কী ব্যবহার করা হয়?
উত্তর: ইস্পাত (Steel)।
প্রশ্ন: অস্থায়ী তড়িৎ চুম্বক তৈরিতে কী ব্যবহার করা হয়?
উত্তর: কাঁচা লোহা (Soft Iron)।
প্রশ্ন: চৌম্বকক্ষেত্রের SI একক কী?
উত্তর: টেসলা (Tesla, T)।
প্রশ্ন: চৌম্বক ফ্লাক্সের SI একক কী?
উত্তর: ওয়েবার (Weber, Wb)।
প্রশ্ন: তড়িৎ চুম্বকের মেরু কীভাবে বদলানো যায়?
উত্তর: তড়িৎ প্রবাহের অভিমুখ উল্টে দিলে।
প্রশ্ন: ক্রেনে কোন ধরনের চুম্বক ব্যবহৃত হয়?
উত্তর: শক্তিশালী তড়িৎ চুম্বক।
প্রশ্ন: অ্যাম্পিয়ার-পাক কী?
উত্তর: কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা ও তড়িৎপ্রবাহের গুণফল — তড়িৎ চুম্বকের শক্তির মাপ।
প্রশ্ন: তড়িৎ চুম্বকের মেরুশক্তি কীসের সমানুপাতিক?
উত্তর: অ্যাম্পিয়ার-পাকের সমানুপাতিক।
প্রশ্ন: চুম্বককে দুই ভাগে ভাঙলে কী হয়?
উত্তর: প্রতিটি টুকরোতেও দুটি মেরু থাকে — একক মেরু পাওয়া যায় না।
খ) তড়িৎ আবেশ ও সূত্র
প্রশ্ন: তড়িৎ চৌম্বক আবেশ সূত্র কে আবিষ্কার করেন?
উত্তর: মাইকেল ফ্যারাডে, ১৮৩১ সালে।
প্রশ্ন: ফ্যারাডের প্রথম সূত্র কী?
উত্তর: পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্সে কুণ্ডলীতে EMF আবিষ্ট হয়।
প্রশ্ন: ফ্যারাডের দ্বিতীয় সূত্রের গাণিতিক রূপ কী?
উত্তর: ε = -N(ΔΦ/Δt)।
প্রশ্ন: আবিষ্ট EMF কীভাবে বাড়ানো যায়?
উত্তর: পাকের সংখ্যা বাড়িয়ে, চুম্বকের শক্তি বাড়িয়ে, ঘূর্ণনের গতি বাড়িয়ে।
প্রশ্ন: লেঞ্জের সূত্র কী বলে?
উত্তর: আবিষ্ট তড়িৎ প্রবাহ সর্বদা তার কারণের বিরোধিতা করে।
প্রশ্ন: লেঞ্জের সূত্র কোন মূল নীতির প্রতিফলন?
উত্তর: শক্তির সংরক্ষণ সূত্রের প্রতিফলন।
প্রশ্ন: এডি কারেন্ট কী?
উত্তর: ধাতব পাতে পরিবর্তনশীল চৌম্বকক্ষেত্রে উৎপন্ন ঘূর্ণায়মান তড়িৎ।
প্রশ্ন: ট্রান্সফর্মার কোরে লেমিনেশন কেন করা হয়?
উত্তর: এডি কারেন্ট ও তাপ অপচয় কমাতে।
গ) ডায়নামো ও মোটর
প্রশ্ন: ডায়নামো কে আবিষ্কার করেন?
উত্তর: মাইকেল ফ্যারাডে, ১৮৩১ সালে।
প্রশ্ন: ডায়নামোতে কোন শক্তি কোন শক্তিতে রূপান্তরিত হয়?
উত্তর: যান্ত্রিক শক্তি তড়িৎ শক্তিতে।
প্রশ্ন: বৈদ্যুতিক মোটরে কোন শক্তি কোন শক্তিতে পরিণত হয়?
উত্তর: তড়িৎ শক্তি যান্ত্রিক শক্তিতে।
প্রশ্ন: বৈদ্যুতিক মোটর ও ডায়নামোর পার্থক্য কী?
উত্তর: মোটরে তড়িৎ → যান্ত্রিক, ডায়নামোতে যান্ত্রিক → তড়িৎ।
প্রশ্ন: বৈদ্যুতিক মোটরের একটি ব্যবহার?
উত্তর: বৈদ্যুতিক পাখা।
প্রশ্ন: AC জেনারেটরে কী থাকে?
উত্তর: স্লিপ রিং (Slip Ring)।
প্রশ্ন: DC জেনারেটরে কী থাকে?
উত্তর: কমিউটেটর (Commutator)।
প্রশ্ন: জেনারেটরে EMF কখন সর্বোচ্চ হয়?
উত্তর: কুণ্ডলী চৌম্বকক্ষেত্রের সমান্তরালে থাকলে (θ=90°)।
ঘ) ফ্লেমিংয়ের নিয়ম ও ট্রান্সফর্মার
প্রশ্ন: বৈদ্যুতিক মোটরে কোন হাতের নিয়ম?
উত্তর: বাম হাতের নিয়ম (Fleming's Left Hand Rule)।
প্রশ্ন: ফ্লেমিংয়ের ডান হাতের নিয়মে বুড়ো আঙুল কী নির্দেশ করে?
উত্তর: পরিবাহীর গতির দিক (Motion)।
প্রশ্ন: ফ্লেমিংয়ের বাম হাতের নিয়মে মধ্যমা কী নির্দেশ করে?
উত্তর: তড়িৎ প্রবাহের দিক (Current)।
প্রশ্ন: ট্রান্সফর্মার কোন নীতিতে কাজ করে?
উত্তর: পারস্পরিক আবেশ (Mutual Induction) নীতিতে।
প্রশ্ন: ট্রান্সফর্মার কোন ধরনের বিদ্যুতে কাজ করে?
উত্তর: শুধুমাত্র পরিবর্তী বিদ্যুৎ (AC)-এ।
প্রশ্ন: স্টেপ-আপ ট্রান্সফর্মারে কী হয়?
উত্তর: ভোল্টেজ বাড়ে, কারেন্ট কমে।
প্রশ্ন: ট্রান্সফর্মারের সমীকরণ কী?
উত্তর: Vₛ/Vₚ = Nₛ/Nₚ।
প্রশ্ন: দূরে বিদ্যুৎ পাঠাতে উচ্চ ভোল্টেজ ব্যবহার কেন?
উত্তর: উচ্চ ভোল্টেজে কারেন্ট কম → I²R তাপ অপচয় কম।
ঙ) তড়িৎ চৌম্বক বর্ণালী
প্রশ্ন: তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গের সম্পূর্ণ তত্ত্ব কে দেন?
উত্তর: জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল, ১৮৬৫ সালে।
প্রশ্ন: তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ শূন্যে কত বেগে চলে?
উত্তর: 3 × 10⁸ m/s (আলোর বেগ)।
প্রশ্ন: কোন তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গের ভেদনক্ষমতা সর্বোচ্চ?
উত্তর: গামা রশ্মি।
প্রশ্ন: মাইক্রোওয়েভ ওভেনে কত GHz কম্পাঙ্ক?
উত্তর: 2.45 GHz।
প্রশ্ন: বাংলাদেশে বিদ্যুতের কম্পাঙ্ক কত?
উত্তর: 50 Hz।
প্রশ্ন: এক্স-রে আবিষ্কার করেন কে?
উত্তর: জার্মান বিজ্ঞানী উইলহেম কনরাড রন্টজেন, ১৮৯৫ সালে।
প্রশ্ন: তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ কোন ধরনের তরঙ্গ?
উত্তর: অনুপ্রস্থ তরঙ্গ (Transverse Wave)।
প্রশ্ন: দৃশ্যমান আলোর তরঙ্গদৈর্ঘ্য পরিসর?
উত্তর: প্রায় 400 nm (বেগুনি) থেকে 700 nm (লাল)।
প্রশ্ন: রাডার কোন তরঙ্গ ব্যবহার করে?
উত্তর: মাইক্রোওয়েভ।
প্রশ্ন: UV রশ্মির একটি উপকারী ও একটি ক্ষতিকর প্রভাব?
উত্তর: উপকারী: ভিটামিন D সংশ্লেষণ। ক্ষতিকর: ত্বকের ক্যান্সার।
২৪. দ্রুত রিভিশন সারণি ও আবিষ্কারক তালিকা
📊 সব গুরুত্বপূর্ণ তথ্য এক জায়গায়
বিষয় | সূত্র / মান | একক |
চৌম্বকক্ষেত্র (সোলেনয়েড) | B = μ₀nI | Tesla (T) |
চৌম্বক ফ্লাক্স | Φ = BA cosθ | Weber (Wb) |
আবিষ্ট EMF | ε = -N(ΔΦ/Δt) | Volt (V) |
ট্রান্সফর্মার | Vₛ/Vₚ = Nₛ/Nₚ = Iₚ/Iₛ | — |
লরেন্টজ বল | F = BIL sinθ | Newton (N) |
EM তরঙ্গ বেগ | c = 3 × 10⁸ m/s | m/s |
তরঙ্গ সমীকরণ | c = fλ | — |
μ₀ | 4π × 10⁻⁷ T·m/A | — |
AC ভোল্টেজ (বাংলাদেশ) | 220V RMS, 50 Hz | V, Hz |
AC শীর্ষ ভোল্টেজ | V₀ = Vrms×√2 ≈ 311V | V |
Vrms | V₀ / √2 ≈ 0.707 × V₀ | V |
জেনারেটর সর্বোচ্চ EMF | ε₀ = NBAω | V |
আবিষ্কারক তালিকা (তড়িৎ চৌম্বক)
আবিষ্কার | আবিষ্কারক | সাল |
তড়িৎ চুম্বকত্ব | হ্যান্স ক্রিশ্চিয়ান ওরস্টেড (ডেনমার্ক) | ১৮২০ |
অ্যাম্পিয়ারের সূত্র | আঁদ্রে মারি অ্যাম্পিয়ার (ফ্রান্স) | ১৮২০ |
তড়িৎ আবেশ / ডায়নামো | মাইকেল ফ্যারাডে (যুক্তরাজ্য) | ১৮৩১ |
লেঞ্জের সূত্র | এমিল লেঞ্জ (রাশিয়া) | ১৮৩৪ |
তড়িৎ চৌম্বক সমীকরণ | জেমস ক্লার্ক ম্যাক্সওয়েল (যুক্তরাজ্য) | ১৮৬৫ |
তড়িৎ চৌম্বক তরঙ্গ পরীক্ষা | হেইনরিখ হার্টজ (জার্মানি) | ১৮৮৭ |
এক্স-রে | উইলহেম কনরাড রন্টজেন (জার্মানি) | ১৮৯৫ |
ফ্লেমিংয়ের নিয়ম | জন অ্যাম্ব্রোস ফ্লেমিং (যুক্তরাজ্য) | ১৮৯০ |
বৈদ্যুতিক বাল্ব | থমাস আলভা এডিসন (যুক্তরাষ্ট্র) | ১৮৭৯ |
ব্যবহারিক ট্রান্সফর্মার | নিকোলা টেসলা (যুক্তরাষ্ট্র) | ১৮৮৪ |
রেডিও তরঙ্গ | গুলিয়েলমো মার্কনি (ইতালি) | ১৮৯৫ |
অধ্যায় সমাপ্ত
"তড়িৎ চৌম্বকের রহস্য না বুঝলে আধুনিক প্রযুক্তি বোঝা সম্ভব নয়।"
বিজ্ঞান মাস্টার সিরিজ — তড়িৎ চৌম্বক অধ্যায় | BCS ও বিশ্ববিদ্যালয় ভর্তি পরীক্ষা প্রস্তুতি