স্থির তড়িৎ হলো কোনো বস্তুর মধ্যে জমে থাকা আধানের সঙ্গে সম্পর্কিত তড়িৎ। সেই আধান পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হলে তাকে চল তড়িৎ বলে। তাই স্থির তড়িৎ থেকে চল তড়িৎ সৃষ্টি বলতে জমে থাকা আধানকে প্রবাহিত হতে দেওয়া বোঝায়।
তড়িৎপ্রবাহের দিক বলতে ধনাত্মক আধান যে দিকে প্রবাহিত হতো, সেই দিক বোঝায়। কোনো ধাতব পরিবাহীর দুই প্রান্তে বিভব পার্থক্য থাকলে প্রচলিত তড়িৎপ্রবাহের দিক উচ্চ বিভব থেকে নিম্ন বিভবের দিকে ধরা হয়।
তড়িৎ প্রতীক হলো বর্তনীর যন্ত্র ও সংযোগ বোঝানোর নির্দিষ্ট চিহ্ন। আসল যন্ত্রের ছবি না এঁকে এসব চিহ্ন ব্যবহার করলে কোন অংশ কোথায় যুক্ত আছে তা সহজে বোঝা যায়।
ওহমের সূত্র অনুযায়ী, তাপমাত্রা ও অন্যান্য ভৌত অবস্থা অপরিবর্তিত থাকলে কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহমাত্রা তার দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্যের সমানুপাতিক।
যে রোধকের রোধের মান নির্দিষ্ট এবং ব্যবহারকারী প্রয়োজনমতো তা পরিবর্তন করতে পারেন না, তাকে স্থির রোধ বলে। অন্যদিকে, যে রোধের মান একটি নির্দিষ্ট সীমার মধ্যে পরিবর্তন করা যায়, তাকে পরিবর্তনশীল রোধ বা রিওস্টেট বলে।
তড়িৎ চালক শক্তি বা ইএমএফ হলো উৎসের সরবরাহ করা শক্তি ও স্থানান্তরিত আধানের অনুপাত। ব্যাটারি বা জেনারেটর আধানকে নিম্ন বিভব থেকে উচ্চ বিভবে নিয়ে যেতে কাজ করে।
দৈর্ঘ্য · প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল · তাপমাত্রা · উপাদান
পড়ে নাও
রোধ হলো তড়িৎপ্রবাহে বাধার পরিমাপক রাশি। কোনো তারের রোধ তার দৈর্ঘ্য, প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল, উপাদান ও তাপমাত্রার ওপর নির্ভর করে। একটি বিষয়ের প্রভাব তুলনা করার সময় অন্য বিষয়গুলো অপরিবর্তিত রাখতে হয়।
তুল্য রোধ হলো এমন একটি একক রোধ, যা একাধিক রোধের সমন্বয়ের পরিবর্তে বসালে একই বিভব পার্থক্যে উৎস থেকে একই মোট প্রবাহ পাওয়া যায়। এর সাহায্যে জটিল বর্তনীর একটি অংশকে সহজ করে মোট প্রবাহ নির্ণয় করা যায়।
তড়িৎ ক্ষমতা হলো বৈদ্যুতিক শক্তি ব্যয় বা রূপান্তরের হার, অর্থাৎ প্রতি সেকেন্ডে কত শক্তি ব্যবহৃত হয়। বাতি আলো দেয়, ফ্যান ঘোরে এবং মোবাইল চার্জ হয়—এসব কাজে বৈদ্যুতিক শক্তি অন্য রূপে পরিবর্তিত হয়।
বিদ্যুৎকেন্দ্র থেকে গ্রাহকের কাছে বিদ্যুৎ পৌঁছাতে পরিবাহী তার লাগে। এই তারের রোধ কম হলেও শূন্য নয়। ফলে বিদ্যুৎপ্রবাহের সময় বৈদ্যুতিক শক্তির কিছু অংশ তাপশক্তিতে রূপান্তরিত হয়ে পরিবেশে চলে যায়।
বাসার তড়িৎ বর্তনী এমনভাবে সাজাতে হয়, যেন প্রতিটি যন্ত্র প্রয়োজনীয় বিভব পার্থক্য পায়, আলাদাভাবে চালানো যায় এবং ত্রুটিতে সুরক্ষা থাকে। বাংলাদেশে বাসায় সাধারণত 220 V এসি উৎস থেকে বিদ্যুৎ সরবরাহ করা হয়।
সমান্তরাল বর্তনীতে প্রতিটি যন্ত্র পূর্ণ ভোল্টেজ পায় এবং তাদের প্রবাহ যোগ হয়: অতিরিক্ত লোডে মোট প্রবাহ ফিউজের রেটিং অতিক্রম করলে ফিউজ গলে বর্তনী রক্ষা করে।
সজীব বগুড়ার একটি কারিগরি প্রশিক্ষণ কেন্দ্রে প্রদর্শনের জন্য একটি তড়িৎ বর্তনী তৈরি করল। বর্তনীটিতে R₁ = ১০ Ω, R₂ = ১৫ Ω, R₃ = ৩০ Ω এবং R₄ = ৪ Ω মানের চারটি রোধক রয়েছে। R₁, R₂ ও R₃ রোধক তিনটি পরস্পরের সাথে সমান্তরাল সমবায়ে যুক্ত এবং এই সমবায়টির সাথে R₄ শ্রেণি সমবায়ে যুক্ত। পুরো বর্তনীটি ১৮ V তড়িৎচালক বল ও ১ Ω অভ্যন্তরীণ রোধ বিশিষ্ট একটি ব্যাটারির সাথে সংযুক্ত।
ক
তড়িৎ ক্ষমতা (electric power) কাকে বলে?
উত্তর দেখাও
কোনো তড়িৎ যন্ত্রের প্রতি সেকেন্ডে কাজ করার হারকে বা তড়িৎ শক্তি অন্য শক্তিতে রূপান্তরিত হওয়ার হারকে তড়িৎ ক্ষমতা বলে।
খ
অ্যামিটারকে বর্তনীতে সর্বদা শ্রেণি সমবায়ে যুক্ত করা হয় কেন? ব্যাখ্যা করো।
উত্তর দেখাও
অ্যামিটার হলো বর্তনীর তড়িৎ প্রবাহ মাপার যন্ত্র এবং এর অভ্যন্তরীণ রোধ অত্যন্ত কম রাখা হয়। বর্তনীতে শ্রেণি সমবায়ে যুক্ত করলে সম্পূর্ণ মূল প্রবাহ অ্যামিটারের মধ্য দিয়ে যায় এবং এর স্বল্প রোধের কারণে বর্তনীর মোট রোধ ও তড়িৎ প্রবাহের মানে কোনো উল্লেখযোগ্য পরিবর্তন ঘটে না। কিন্তু একে সমান্তরালে যুক্ত করলে অতি অল্প রোধের কারণে এর মধ্য দিয়ে অতিরিক্ত প্রবাহ গিয়ে অ্যামিটারটি পুড়ে নষ্ট হতে পারে।
গ
উদ্দীপকের বর্তনীর মূল তড়িৎ প্রবাহের মান (I) নির্ণয় করো।
উত্তর দেখাও
সমান্তরাল অংশের তুল্যরোধ:
১ ⁄ R_p = ১ ⁄ R₁ + ১ ⁄ R₂ + ১ ⁄ R₃ = ১ ⁄ ১০ + ১ ⁄ ১৫ + ১ ⁄ ৩০ = (৩ + ২ + ১) ⁄ ৩০ = ৬ ⁄ ৩০ = ১ ⁄ ৫
অতএব, R_p = ৫ Ω।
বহিঃস্থ মোট তুল্যরোধ R = R_p + R₄ = ৫ + ৪ = ৯ Ω।
বর্তনীর মূল তড়িৎ প্রবাহ I = E ⁄ (R + r) = ১৮ ⁄ (৯ + ১) = ১৮ ⁄ ১০ = ১.৮ A।
ঘ
উদ্দীপকের সমান্তরাল সমবায়ের রোধকগুলোর (R₁, R₂ ও R₃) মধ্যে কোনটিতে সবচেয়ে বেশি তড়িৎ ক্ষমতা ব্যয়িত হবে? গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে দেখাও।
উত্তর দেখাও
সমান্তরাল সমবায়ের দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য V_p = I × R_p = ১.৮ × ৫ = ৯ V। প্রতিটি সমান্তরাল রোধকের দুই প্রান্তেই এই একই বিভব পার্থক্য ৯ V ক্রিয়া করে।
R₁ রোধকে ব্যয়িত ক্ষমতা: P₁ = V_p² ⁄ R₁ = ৯² ⁄ ১০ = ৮১ ⁄ ১০ = ৮.১ W।
R₂ রোধকে ব্যয়িত ক্ষমতা: P₂ = V_p² ⁄ R₂ = ৯² ⁄ ১৫ = ৮১ ⁄ ১৫ = ৫.৪ W।
R₃ রোধকে ব্যয়িত ক্ষমতা: P₃ = V_p² ⁄ R₃ = ৯² ⁄ ৩০ = ৮১ ⁄ ৩০ = ২.৭ W।
ক্ষমতার মানগুলো তুলনা করে দেখা যায়: P₁ > P₂ > P₃ (৮.১ W > ৫.৪ W > ২.৭ W)।
যেহেতু সমান্তরাল সংযোগে বিভব পার্থক্য স্থির থাকে, তাই P = V² ⁄ R সূত্রানুসারে ক্ষমতা রোধের ব্যস্তানুপাতিক। ফলে সবচেয়ে কম রোধবিশিষ্ট রোধক R₁-এ (১০ Ω) সবচেয়ে বেশি তড়িৎ ক্ষমতা (৮.১ W) ব্যয়িত হবে।
