offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ১১

বাড়ির তারে তামা, হিটারে নাইক্রোম কেন?

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

বাড়ির বৈদ্যুতিক তার তামার, আর পানি গরম করার হিটারের কয়েল নাইক্রোমের। দুটো একই মাপের তারে (১০ মিটার, ১.৫ mm²) ১০ অ্যাম্পিয়ার প্রবাহ চললে নাইক্রোম তারে তামার তুলনায় কতটা তাপ তৈরি হবে?

একই মাপের নাইক্রোম তারে তাপ?

  1. প্রায় ৬৫ গুণ বেশি: নাইক্রোমের রোধকতা তামার প্রায় ৬৫ গুণ
  2. একই, তারের মাপ আর প্রবাহ তো একই
  3. কম, নাইক্রোম শক্ত ধাতু
  4. মাত্র দ্বিগুণ

যা বদলাতে পারবে

  • তারের উপাদান: তামা, অ্যালুমিনিয়াম, লোহা, নাইক্রোম
  • দৈর্ঘ্য: ১ থেকে ২০ m
  • প্রস্থচ্ছেদ: ০.৫ থেকে ৪ mm²

যা মেপে দেখাবে

  • রোধ (Ω)
  • ১০ A এ তাপ (W)
  • কাজে লাগে

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • তার লম্বা করো, তারপর মোটা করো। রোধের কী হয়?

নিজে করে দেখো

  1. ১০ A প্রবাহে প্রায় ১০০০ W (৯০০ থেকে ১১০০) তাপের হিটার কয়েল বানাও।
    ইঙ্গিত

    R প্রায় ১০ Ω হতে হবে।

  2. ২০ মিটার বাড়ির তার বানাও, যা ১০ A এ ১০ W এর কম তাপ নষ্ট করে।
    ইঙ্গিত

    তামা আর মোটা তার।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

রোধকতা ও পরিবাহিতা

R=ρLA,σ=1ρ,P=I2RR = \rho \frac{L}{A},\qquad \sigma = \frac{1}{\rho},\qquad P = I^2 R

একটি তারের রোধ তার দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক, প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফলের ব্যস্তানুপাতিক, আর উপাদানের ওপর নির্ভর করে: R = ρL/A। ρ হলো রোধকতা, উপাদানের নিজস্ব ধর্ম (একক Ω m); এর বিপরীত পরিবাহিতা। তামার ρ প্রায় ১.৭ × ১০⁻⁸, অ্যালুমিনিয়ামের ২.৮ × ১০⁻⁸, নাইক্রোমের ১.১ × ১০⁻⁶ Ω m। প্রবাহের ফলে তারে তাপ তৈরি হয় P = I²R হারে। বাড়ির তারে তাপ নষ্ট হওয়া উচিত নয়, তাই কম রোধকতার তামা; হিটার, ইস্ত্রি ও টোস্টারের কয়েলে তাপই চাই, তাই বেশি রোধকতার নাইক্রোম, যা গরমেও অক্সিজেনের সঙ্গে বিক্রিয়া করে না। তাপমাত্রা বাড়লে ধাতুর রোধকতা বাড়ে।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

মাপ এক হলেও উপাদান আলাদা: নাইক্রোমের রোধকতা তামার প্রায় ৬৫ গুণ, তাই রোধ ও I²R তাপও প্রায় ৬৫ গুণ।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • একই মাপের সব তারের রোধ সমান
  • শক্ত ধাতু ভালো পরিবাহী
  • ধাতুভেদে রোধের পার্থক্য সামান্য

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • সরু ও নিম্নমানের তার দিয়ে বেশি বিদ্যুৎ চালালে তার গরম হয়ে আগুন লাগতে পারে।

পাঠ্যবইয়ের টপিক