offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ১০

তড়িৎ ক্ষেত্র ও নিরপেক্ষ বিন্দু

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

শুকনো চুলে ঘষা একটি চার্জিত চিরুনি কাছে আনলে ঝুলন্ত সুতা তার দিকে হেলে পড়ে: প্রতিটি চার্জিত বস্তু তার চারপাশে একটি তড়িৎ ক্ষেত্র তৈরি করে। একটি রেখা বরাবর ০.৩ m দূরত্বে দুটি সমধর্মী ধনাত্মক আধান রাখা আছে: q₁ = +২ µC এবং q₂ = +২ µC। চার্জ দুটির ঠিক মধ্যবিন্দুতে (x = ০, y = ০) একটি পরীক্ষামূলক চার্জ স্থাপন করলে সেখানে তড়িৎ ক্ষেত্রের প্রাবল্য কত হবে?

চার্জ দুটির ঠিক মধ্যবিন্দুতে (x = ০, y = ০) তড়িৎ ক্ষেত্রের প্রাবল্য কত হবে?

  1. ০ N/C: দুই পাশের বিপরীতমুখী প্রাবল্য পরস্পরকে নাকচ করে দেয়
  2. দ্বিগুণ: দুটি চার্জের প্রাবল্য সরাসরি যোগ হয়ে দ্বিগুণ হবে
  3. মাঝখানে সবচেয়ে শক্তিশালী: দুই পাশের বলের ধাক্কা কেন্দ্রে সবচেয়ে বেশি হবে

যা বদলাতে পারবে

  • দ্বিতীয় চার্জ (q₂): −১০ থেকে ১০ µC
  • পরীক্ষামূলক চার্জের x অবস্থান: −১ থেকে ১ m
  • পরীক্ষামূলক চার্জের y অবস্থান: −১ থেকে ১ m

যা মেপে দেখাবে

  • তড়িৎ ক্ষেত্রের প্রাবল্য (N/C)
  • প্রাবল্যের x উপাংশ (N/C)
  • প্রাবল্যের y উপাংশ (N/C)
  • পরীক্ষামূলক চার্জের ওপর বল (N)

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • পরীক্ষামূলক চার্জটিকে ঠিক দুই চার্জের মাঝখানে (x = ০, y = ০) নিয়ে যাও। দুই পাশের বল কি একে অপরকে নাকচ করছে?

নিজে করে দেখো

  1. দ্বিতীয় চার্জটি q₂ = +৮ µC করো। এবার চার্জদ্বয়ের সংযোগকারী রেখায় (y = ০) এমন একটি বিন্দু খুঁজে বের করো যেখানে পরীক্ষামূলক চার্জের ওপর কোনো বল কাজ করে না।
    ইঙ্গিত

    চার্জের মান ৪ গুণ বেশি হলে দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাত বজায় রাখতে দূরত্ব ২ গুণ হতে হবে। তাই x = -০.০৫ m পরীক্ষা করো।

  2. পরীক্ষামূলক চার্জটিকে (০, ০.২) বিন্দুতে রাখো। এবার q₂ এমনভাবে ঠিক করো যাতে তড়িৎ ক্ষেত্রটি ঠিক খাড়া উপরের দিকে মুখ করে থাকে (field_x = ০)।
    ইঙ্গিত

    y-অক্ষের ওপর অনুভূমিক উপাংশ field_x শূন্য হতে হলে দুই পাশের চার্জের মান সমান হতে হবে। q₁ = +২ µC এর সাথে মিলিয়ে নাও।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

তড়িৎ ক্ষেত্র, বলরেখা ও নিরপেক্ষ বিন্দু

E=Fq=kQr2E = \frac{F}{q} = k\frac{Q}{r^2}

কোনো চার্জের চারপাশে যে অঞ্চলজুড়ে তার আকর্ষণ বা বিকর্ষণ প্রভাব বজায় থাকে, তাকে তড়িৎ ক্ষেত্র বলে। একক ধনাত্মক আধানের ওপর প্রযুক্ত বলই হলো তড়িৎ ক্ষেত্রের তীব্রতা বা প্রাবল্য (E = F/q), যার একক N/C। বলরেখাগুলো ধনাত্মক চার্জ থেকে বের হয় এবং ঋণাত্মক চার্জে প্রবেশ করে। প্রাবল্য একটি ভেক্টর রাশি হওয়ায় বিভিন্ন চার্জের ক্ষেত্র ভেক্টর নিয়মে যোগ হয়। দুটি সমধর্মী ও সমান চার্জের ঠিক মাঝখানে দুই পাশের বিপরীতমুখী প্রাবল্য পরস্পরকে সম্পূর্ণ নাকচ করে দেয়। ফলে সেখানে লব্ধি প্রাবল্য শূন্য হয়। এই স্থানকে নিরপেক্ষ বিন্দু (neutral point) বলে।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

তড়িৎ ক্ষেত্র কোনো স্কেলার রাশি নয়, এটি একটি ভেক্টর রাশি। দুটি ধনাত্মক চার্জই মধ্যবিন্দুতে থাকা ধনাত্মক আধানকে বাইরের দিকে ঠেলে দেয়। বামের চার্জ ডান দিকে এবং ডানের চার্জ বাম দিকে সমান বলে ধাক্কা দেয়। মান সমান কিন্তু দিক বিপরীত হওয়ায় এরা যোগ না হয়ে পরস্পরকে নাকচ করে দেয়। তাই মধ্যবিন্দুতে প্রাবল্য দ্বিগুণ বা সর্বোচ্চ হয় না, বরং ঠিক শূন্য হয়।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • তড়িৎ ক্ষেত্র ভেক্টর নয়, সরাসরি স্কেলারের মতো যোগ হয়
  • দুটি সমধর্মী চার্জের মধ্যবর্তী স্থানে তড়িৎ ক্ষেত্র সবচেয়ে শক্তিশালী হয়

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • বজ্রনিরোধক ব্যবস্থা: বাংলাদেশে উঁচু ভবন ও মোবাইল টাওয়ারে তীক্ষ্ণ প্রান্তের বজ্রনিরোধক দণ্ড বসানো হয়। এর অগ্রভাগে তীব্র তড়িৎ ক্ষেত্র সৃষ্টি হয়, যা মেঘের বিপরীত চার্জকে নিষ্ক্রিয় করে সুরক্ষিতভাবে মাটিতে পাঠিয়ে ভবনকে রক্ষা করে।
  • শিল্পকারখানার ধোঁয়া পরিশোধন (ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক প্রিসিপিটেটর): সিমেন্ট কারখানা ও কয়লাভিত্তিক বিদ্যুৎ কেন্দ্রের চিমনিতে শক্তিশালী তড়িৎ ক্ষেত্র সৃষ্টি করে ধোঁয়ার বিষাক্ত ছাই ও ধূলিকণাকে চার্জিত করে আলাদা করা হয়, যা পরিবেশ দূষণ কমায়।

পাঠ্যবইয়ের টপিক