স্থির চার্জের আকর্ষণ ও কুলম্বের সূত্র
মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।
শুকনো চুলে একটি প্লাস্টিকের চিরুনি ঘষলে এতে -২ µC চার্জ জমা হয় এবং তা কাগজের একটি +২ µC চার্জযুক্ত টুকরোকে আকর্ষণ করে। এদের মধ্যবর্তী দূরত্ব ০.৩ m হলে আকর্ষণ বলের মান ০.৪ N। যদি চিরুনিটিকে কাগজের আরও কাছে এনে দূরত্ব অর্ধেক করে ০.১৫ m করা হয়, তবে আকর্ষণ বলের মান কত হবে?
দূরত্ব অর্ধেক (০.১৫ m) করা হলে আকর্ষণ বল কত হবে?
- ০.৮ N — দূরত্ব অর্ধেক হওয়ায় আকর্ষণ বল দ্বিগুণ হবে
- ১.৬ N — দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতে বল চার গুণ বৃদ্ধি পাবে
- ০.২ N — দূরত্ব কমে যাওয়ায় আকর্ষণ বলও অর্ধেক হয়ে যাবে
যা বদলাতে পারবে
- চিরুনির চার্জ (q₁): −২০ থেকে ২০ µC
- কাগজের চার্জ (q₂): −২০ থেকে ২০ µC
- মধ্যবর্তী দূরত্ব (r): ০.০৫ থেকে ১ m
যা মেপে দেখাবে
- তড়িৎ বলের মান (N)
- বলের প্রকৃতি
চালানোর সময় খেয়াল করো
- দূরত্ব স্লাইডারটি ০.৩ m থেকে কমিয়ে ০.১৫ m (অর্ধেক) করো। বলের মান কি দ্বিগুণ হলো, নাকি চার গুণ?
নিজে করে দেখো
- ০.৩ m দূরত্বে দুটি আধান এমনভাবে বেছে নাও যাতে এরা ঠিক ৩.৬ N বলে পরস্পরকে বিকর্ষণ করে।
ইঙ্গিত
F = k q₁q₂ ÷ r²। বিকর্ষণের জন্য দুটি আধানের চিহ্ন একই হতে হবে।
- আকর্ষণ বল ০.৪ N-ই থাকবে, কিন্তু আধান দুটির দূরত্ব হবে দ্বিগুণ, ০.৬ m। কোন আধান লাগবে?
ইঙ্গিত
দূরত্ব দ্বিগুণ হলে বল চার ভাগের এক ভাগ হয়, তাই q₁q₂ চার গুণ করতে হবে।
ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।
কুলম্বের সূত্র ও দূরত্বের ব্যস্তানুপাতিক বর্গীয় নিয়ম
কুলম্বের সূত্র অনুযায়ী, দুটি স্থির বিন্দু আধানের মধ্যকার তড়িৎ বল তাদের চার্জদ্বয়ের পরিমাণের গুণফলের সমানুপাতিক এবং এদের মধ্যবর্তী দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক (F ∝ 1/r²)। এখানে চার্জ দুটি বিপরীতধর্মী (-২ µC ও +২ µC) হওয়ায় এদের মধ্যে আকর্ষণ বল কাজ করে। দূরত্ব অর্ধেক (r/২) করা হলে হরে (১/২)² = ১/৪ হয়, ফলে বল ৪ গুণ বেড়ে ০.৪ N থেকে ১.৬ N হয়।
অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল
অনেকে মনে করে দূরত্ব অর্ধেক হলে বল দ্বিগুণ হবে (সরল ব্যস্তানুপাতিক সম্পর্ক)। কিন্তু কুলম্বের বল দূরত্বের নয়, দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক। তাই দূরত্ব অর্ধেক (১/২) করলে বল ২ গুণ নয়, বরং ২² = ৪ গুণ বৃদ্ধি পায়। আবার দূরত্ব কমলে আধানদ্বয় কাছাকাছি আসে, ফলে আকর্ষণ বল কখনো কমে না বরং দ্রুত বৃদ্ধি পায়।
যেসব ভুল ধারণা হয়
- তড়িৎ বল দূরত্বের ব্যস্তানুপাতিক, দূরত্বের বর্গের নয়
- দূরত্ব কমলে তড়িৎ বল কমে যায়
বাস্তবে কোথায় দেখা যায়
- ফটোকপিয়ার ও লেজার প্রিন্টারে টোনার স্থানান্তর — ড্রামে নির্দিষ্ট প্যাটার্নে স্থির তড়িৎ চার্জ সৃষ্টি করে বিপরীত চার্জযুক্ত কালির (টোনার) সূক্ষ্ম কণাকে তীব্র আকর্ষণে কাগজের ওপর নিখুঁতভাবে বসানো হয়।
- ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক রং স্প্রে — কারখানা ও ওয়ার্কশপে গাড়ি বা ধাতব আসবাবপত্রে রং করার সময় রঙের সূক্ষ্ম কণাকে চার্জিত করা হয়, যা বিপরীত চার্জযুক্ত ধাতব বস্তুর কুলম্ব আকর্ষণে অপচয়হীন ও মসৃণভাবে চারদিকে প্রলেপ ফেলে।