offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ১১

ধারক দিয়ে বাতি কতক্ষণ জ্বলে?

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

চিরুনি চুলে ঘষলে জমা হয় স্থির তড়িৎ। একটি ১০০০ µF ধারকে ৬ V এ চার্জ জমিয়ে সেটি একটি টর্চের বাতির সঙ্গে যুক্ত করা হলো। ব্যাটারি দিয়ে বাতিটা ঘণ্টার পর ঘণ্টা জ্বলে। ধারক দিয়ে বাতি কতক্ষণ জ্বলবে?

১০০০ µF ধারক দিয়ে বাতি কতক্ষণ জ্বলবে?

  1. এক সেকেন্ডের অনেক কম, শুধু একটি ঝলক; জমা আধান দ্রুত শেষ হয়ে যায়
  2. ব্যাটারির মতোই ঘণ্টার পর ঘণ্টা
  3. একেবারেই জ্বলবে না, স্থির তড়িৎ প্রবাহ দেয় না
  4. প্রায় এক মিনিট

যা বদলাতে পারবে

  • বাতির শক্তির উৎস: রাসায়নিক কোষ (ব্যাটারি), চার্জ করা ধারক
  • ধারকের ধারকত্ব: ১০০০ µF, ১০০০০ µF, ০.১ F, ০.৫ F, ১ F

যা মেপে দেখাবে

  • বাতি জ্বলে (s)
  • শুরুর প্রবাহ (A)
  • প্রবাহের ধরন
  • জমা শক্তি (µJ)

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • ধারকের আকার বাড়িয়ে দেখো বাতি কতক্ষণ জ্বলে।

নিজে করে দেখো

  1. শুধু ধারক দিয়ে বাতি অন্তত ১০ সেকেন্ড জ্বালাও।
    ইঙ্গিত

    অনেক বড় ধারক লাগবে।

  2. ধারকে অন্তত ১ কোটি µJ (১০ J) শক্তি জমাও।
    ইঙ্গিত

    ½CV², V = ৬।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

স্থির তড়িৎ হতে চল তড়িৎ সৃষ্টি

I(t)=VRe−t/RC,tlit=RCln⁡3I(t) = \frac{V}{R} e^{-t/RC},\quad t_{\text{lit}} = RC \ln 3

কোনো বস্তুতে জমে থাকা স্থির আধানকে পরিবাহী পথ দিলে আধান চলতে থাকে, অর্থাৎ চল তড়িৎ বা প্রবাহ তৈরি হয়; বজ্রপাত বা ধাতব হাতলে ছোট শক এর উদাহরণ। চার্জ করা ধারকও জমা আধানের ভান্ডার: বাতির সঙ্গে যুক্ত করলে প্রবাহ চলে, কিন্তু আধান কমার সঙ্গে সঙ্গে ভোল্টেজ আর প্রবাহও দ্রুত কমে, তাই বাতি শুধু ঝলক দেয় (সময় প্রায় RC)। ব্যাটারি বা রাসায়নিক কোষ ভেতরের বিক্রিয়ায় অবিরাম আধান সরবরাহ করে, তাই স্থির প্রবাহ দেয়। বড় ধারক (সুপারক্যাপাসিটর) বেশি আধান জমিয়ে দীর্ঘক্ষণ চালাতে পারে; ক্যামেরার ফ্ল্যাশ এই দ্রুত নির্গমনকেই কাজে লাগায়।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

ধারকে অল্প আধান জমা থাকে, আর তা ফুরানোর সঙ্গে সঙ্গে প্রবাহও কমে। ১০০০ µF আর ২০ Ω বাতির RC মাত্র ০.০২ সেকেন্ড, তাই শুধু একটি ঝলক।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • ধারক ব্যাটারির মতো স্থির প্রবাহ দেয়
  • স্থির তড়িৎ কখনো প্রবাহ তৈরি করতে পারে না
  • ছোট ধারকেও অনেক আধান থাকে

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • কারখানার যন্ত্রে ভূমি সংযোগ দিয়ে জমা স্থির আধানকে নিরাপদে মাটিতে প্রবাহিত করা হয়।

পাঠ্যবইয়ের টপিক