offSchoolবেটা

পদার্থবিজ্ঞান · অধ্যায় ১২

মোবাইল চার্জারে ট্রান্সফরমার ও ভোল্টেজ রূপান্তর

মান বদলাও, চালাও, আর দেখো কী ঘটে।

বাসাবাড়ির মেইন লাইনে ২২০ V পরিবর্তী বিভব থাকে, কিন্তু একটি মোবাইল ফোন চার্জ করতে প্রয়োজন হয় মাত্র ৫ V। এজন্য চার্জারের ভেতরে একটি ছোট স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফরমার থাকে যার মুখ্য কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা ২২০০ এবং গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা ৫০। গৌণ কুণ্ডলীর তারের পাকসংখ্যা দ্বিগুণ করে ১০০ করা হলে চার্জারের আউটপুট ভোল্টেজ (গৌণ বিভব) কত হবে?

গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা দ্বিগুণ (১০০) করা হলে আউটপুট ভোল্টেজ কত হবে?

  1. ১০ V — পাকসংখ্যা দ্বিগুণ হলে গৌণ ভোল্টেজও দ্বিগুণ হবে
  2. ২.৫ V — কুণ্ডলীর তার বা পাক বাড়ালে ভোল্টেজ অর্ধেক হয়ে যাবে
  3. ৫ V — ইনপুট ২২০ V অপরিবর্তিত থাকায় আউটপুট ভোল্টেজ একই থাকবে

যা বদলাতে পারবে

  • গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা (Ns): ১০ থেকে ২৫০

যা মেপে দেখাবে

  • গৌণ ভোল্টেজ (Vs) (V)
  • পাকসংখ্যার অনুপাত (Ns / Np)
  • গৌণ প্রবাহ (Is) (A)

চালানোর সময় খেয়াল করো

  • স্লাইডারটি টেনে গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা (Ns) ৫০ থেকে বাড়িয়ে ১০০ (দ্বিগুণ) করো। গৌণ ভোল্টেজ কি ৫ V থেকে দ্বিগুণ হয়ে ১০ V হলো?

নিজে করে দেখো

  1. একটি রাউটারের জন্য ১২ V অ্যাডাপ্টার বানাও: সেকেন্ডারি কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা কত হবে?
    ইঙ্গিত

    Vs ÷ Vp = Ns ÷ Np।

ধারণাটা কী?আগে নিজে চালিয়ে দেখো, তারপর খোলো।

ট্রান্সফরমারের মূলনীতি ও রূপান্তর অনুপাত

VsVp=NsNp\frac{V_s}{V_p} = \frac{N_s}{N_p}

একটি আদর্শ ট্রান্সফরমারে মুখ্য ও গৌণ কুণ্ডলীর ভোল্টেজের অনুপাত তাদের পাকসংখ্যার অনুপাতের সমান (Vs/Vp = Ns/Np)। অর্থাৎ গৌণ ভোল্টেজ গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যার সমানুপাতিক (Vs ∝ Ns)। মুখ্য কুণ্ডলীতে ২২০ V বিভবের জন্য ২২০০ পাক থাকায় প্রতি পাকে বিভব ২২০/২২০০ = ০.১ V। তাই গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা ৫০ থেকে দ্বিগুণ করে ১০০ করা হলে আউটপুট ভোল্টেজও ৫ V থেকে দ্বিগুণ হয়ে ১০ V হয়। গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা মুখ্য কুণ্ডলীর চেয়ে কম (Ns < Np) হওয়ায় এটি একটি স্টেপ-ডাউন (অবরোহী) ট্রান্সফরমার।

অন্য উত্তরগুলো কেন ভুল

অনেকে কুণ্ডলীর তারের দৈর্ঘ্য বা পাকসংখ্যা বাড়লে রোধ বেড়ে ভোল্টেজ কমে যাবে বলে ভুল মনে করে, কিংবা তড়িৎ প্রবাহের বিপরীত অনুপাতের (Is/Ip = Np/Ns) সাথে বিভবকে গুলিয়ে ফেলে। কিন্তু ট্রান্সফরমারে তড়িৎচৌম্বক আবেশের কারণে প্রতি পাকে একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ আবিষ্ট হয়; ফলে পাকসংখ্যা যত বাড়ে, মোট আবিষ্ট গৌণ ভোল্টেজও সমানুপাতিক হারে বৃদ্ধি পায়। আবার ইনপুট ২২০ V স্থির থাকলেও কুণ্ডলীর পাকসংখ্যার অনুপাত পরিবর্তন করে আউটপুট ভোল্টেজ ইচ্ছামতো বাড়ানো বা কমানো যায়।

যেসব ভুল ধারণা হয়

  • গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা বাড়লে গৌণ ভোল্টেজ হ্রাস পায়
  • ট্রান্সফরমারের আউটপুট ভোল্টেজ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যার পরিবর্তনের ওপর নির্ভর করে না

বাস্তবে কোথায় দেখা যায়

  • জাতীয় গ্রিডে বিদ্যুৎ সঞ্চালন ও বিতরণ — আশুগঞ্জ বা ঘোড়াশাল বিদ্যুৎ কেন্দ্রে উৎপাদিত ১১ kV বিদ্যুৎকে স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমার দিয়ে ১৩২ kV বা ২৩০ kV-তে উন্নীত করে দূরদূরান্তে সঞ্চালন করা হয়, যাতে তারে তাপীয় অপচয় (I²R অপচয়) সর্বনিম্ন থাকে। পরবর্তীতে আবাসিক এলাকার সাবস্টেশনে স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফরমার দিয়ে তা ২২০ V-এ নামিয়ে বাসাবাড়িতে সরবরাহ করা হয়।
  • বাসাবাড়ির আইপিএস (IPS) ও ইনভার্টার — লোডশেডিংয়ের সময় ১২ V ব্যাটারির ডিসি বিদ্যুৎকে ইনভার্টারের মাধ্যমে এসি করে স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমার দিয়ে ২২০ V-এ রূপান্তর করে ফ্যান ও লাইট চালানো হয়; আবার মেইন লাইনের বিদ্যুৎ ফিরলে চার্জার বর্তনীতে স্টেপ-ডাউন করে ১২ V ব্যাটারি চার্জ করা হয়।

পাঠ্যবইয়ের টপিক