রংপুরের একটি গ্রামে সেচ কাজের জন্য প্রধান সঞ্চালন লাইন থেকে বিদ্যুৎ সরবরাহের উদ্দেশ্যে একটি ট্রান্সফরমার (T₁) বসানো হলো যার মুখ্য ও গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা যথাক্রমে ৪৪০০ এবং ২০০। এর মুখ্য কুণ্ডলীতে ২২০ V এসি সরবরাহ প্রদান করা হলো এবং গৌণ কুণ্ডলীর সাথে যুক্ত বর্তনীর মোট রোধ ২.৫ Ω। অন্যদিকে গ্রামের বিদ্যালয়ের বিজ্ঞানাগারে সাজিদ ও তানভীর অন্য একটি ছোট ট্রান্সফরমার (T₂) নিয়ে পরীক্ষা করছিল, যার মুখ্য কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা ৫০০ এবং গৌণ কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা ১০০০। সাজিদ দাবি করল যে T₂ ট্রান্সফরমারটি ব্যবহার করে কোনো শক্তি অপচয় না করেই আউটপুটে ইনপুটের চেয়ে বেশি ক্ষমতা পাওয়া সম্ভব।
- ক
তড়িৎচৌম্বকীয় আবেশ কাকে বলে?
উত্তর দেখাও
একটি গতিশীল চুম্বক বা পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্রের সাহায্যে কোনো আবদ্ধ পরিবাহী কুণ্ডলীতে ক্ষণস্থায়ী তড়িচ্চালক শক্তি ও তড়িৎ প্রবাহ সৃষ্টির ঘটনাকে তড়িৎচৌম্বকীয় আবেশ বলে।
- খ
ট্রান্সফরমারের মজ্জা বা কোরকে পাতলা স্তরিত বা লেমিনেটেড (laminated) করা হয় কেন? ব্যাখ্যা করো।
উত্তর দেখাও
ট্রান্সফরমারের লোহার মজ্জায় পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্সের কারণে ঘূর্ণি বিদ্যুৎ বা এডি কারেন্ট (eddy current) তৈরি হয়, যার ফলে প্রচুর তড়িৎ শক্তি তাপে রূপান্তরিত হয়ে অপচয় ঘটে। এই ঘূর্ণি প্রবাহ কমাতে ও শক্তির অপচয় রোধ করতে একটি নিরেট লোহার খণ্ডের পরিবর্তে পাতলা ধাতব পাতগুলোকে অপরিবাহী বা ইনসুলেটিং বার্নিশের প্রলেপ দিয়ে স্তরে স্তরে সাজিয়ে লেমিনেটেড কোর তৈরি করা হয়।
- গ
উদ্দীপকের প্রথম ট্রান্সফরমারের (T₁) গৌণ কুণ্ডলীর তড়িৎ প্রবাহমাত্রা নির্ণয় করো।
উত্তর দেখাও
ট্রান্সফরমারের সূত্রানুসারে, V_p / V_s = N_p / N_s ⇒ V_s = V_p × (N_s / N_p) এখানে, V_p = ২২০ V, N_p = ৪৪০০, N_s = ২০০। মান বসিয়ে পাই, V_s = ২২০ × (২০০ / ৪৪০০) = ২২০ / ২২ = ১০ V।
গৌণ কুণ্ডলীতে রোধ R = ২.৫ Ω হলে ওহমের সূত্রানুসারে গৌণ কুণ্ডলীর প্রবাহ, I_s = V_s / R = ১০ / ২.৫ = ৪ A। অতএব, T₁ ট্রান্সফরমারের গৌণ কুণ্ডলীর প্রবাহমাত্রা ৪ A।
- ঘ
উদ্দীপকের সাজিদের দাবিটি কি শক্তির নিত্যতা নীতির (law of conservation of energy) আলোকে সঠিক? গাণিতিক যুক্তিসহ বিশ্লেষণ করো।
উত্তর দেখাও
সাজিদের দাবিটি সঠিক নয়; এটি শক্তির নিত্যতা নীতিকে লঙ্ঘন করে।
T₂ ট্রান্সফরমারের ক্ষেত্রে N_p = ৫০০ এবং N_s = ১০০০। যেহেতু N_s > N_p, তাই এটি একটি আরোহী বা স্টেপ-আপ ট্রান্সফরমার। ভোল্টেজের ক্ষেত্রে: V_s / V_p = N_s / N_p = ১০০০ / ৫০০ = ২ ⇒ V_s = ২ V_p। অর্থাৎ গৌণ কুণ্ডলীতে ভোল্টেজ দ্বিগুণ হয়।
কিন্তু শক্তির নিত্যতা নীতি অনুসারে নতুন কোনো শক্তি সৃষ্টি করা সম্ভব নয়। তাত্ত্বিকভাবে কোনো শক্তি ক্ষয় না হলে (আদর্শ ট্রান্সফরমার) মুখ্য কুণ্ডলীতে প্রদত্ত মোট ক্ষমতা গৌণ কুণ্ডলী থেকে প্রাপ্ত মোট ক্ষমতার সমান হবে: P_p = P_s ⇒ V_p I_p = V_s I_s ⇒ I_s / I_p = V_p / V_s = ১/২ ⇒ I_s = ০.৫ I_p
অর্থাৎ ভোল্টেজ দ্বিগুণ হলেও প্রবাহমাত্রা ঠিক অর্ধেকে নেমে আসে, যার ফলে মোট ক্ষমতা অপরিবর্তিত থাকে (P_s = P_p)। বাস্তব ট্রান্সফরমারে কুণ্ডলীর রোধ ও কোরে শক্তির অপচয়ের কারণে সর্বদা P_s < P_p হয়। সুতরাং ইনপুটের চেয়ে বেশি ক্ষমতা পাওয়ার সুযোগ নেই এবং সাজিদের দাবি সম্পূর্ণ ভিত্তিহীন।