পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর বিদ্যুৎ উৎপাদন কেন্দ্র থেকে গ্রাহক পর্যন্ত সঞ্চালন ও বিতরণের সময় পরিবাহী তারের রোধের কারণে তাপরূপে যে বিদ্যুৎশক্তির ক্ষয় হয়, তাকে সিস্টেম লস বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর বিদ্যুৎকেন্দ্র থেকে প্রেরিত ক্ষমতা $P = VI$। একই ক্ষমতা পাঠানোর সময় ভোল্টেজ $V$ বাড়ালে তারে প্রবাহ $I$ কমে যায়। তারের রোধ $R$ হলে তাপ হিসেবে শক্তির ক্ষয় $I^2R$। প্রবাহ $I$ কমলে এই ক্ষয় বর্গের অনুপাতে কমে যায়। তাই সিস্টেম লস কমানোর জন্য স্টেপ-আপ ট্রান্সফর্মার দিয়ে ভোল্টেজ বাড়িয়ে বিদ্যুৎ সঞ্চালন করা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর এখানে, প্রেরিত ক্ষমতা $P = 4.4\text{ kW} = 4400\text{ W}$, ভোল্টেজ $V = 2200\text{ V}$, তারের রোধ $R = 2\ \Omega$।
   আমরা জানি, $P = VI$
   সুতরাং তারে প্রবাহ, $I = \frac{P}{V} = \frac{4400}{2200} = 2\text{ A}$।
   তাপরূপে ক্ষমতার ক্ষয়, $P_{loss} = I^2R = 2^2 \times 2 = 8\text{ W}$।
   অতএব, প্রতি সেকেন্ডে $8\text{ J}$ শক্তি তাপরূপে ক্ষয় হবে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর সাজিদের প্রস্তাব ($220\text{ V}$): $I_1 = \frac{4400}{220} = 20\text{ A}$। তাপের ক্ষয় $P_1 = I_1^2R = 20^2 \times 2 = 800\text{ W}$।
   শতকরা ক্ষয় $= \frac{800}{4400} \times 100\% \approx 18.18\%$।
   রাবেয়ার প্রস্তাব ($2200\text{ V}$): $I_2 = 2\text{ A}$, $P_2 = 8\text{ W}$ (গ থেকে)।
   শতকরা ক্ষয় $= \frac{8}{4400} \times 100\% \approx 0.18\%$।
   তুলনা: ভোল্টেজ দশ গুণ করায় প্রবাহ দশ গুণ কমেছে এবং ক্ষয় $\frac{800}{8} = 100$ গুণ কমেছে, কারণ ক্ষয় $I^2R$ অনুযায়ী প্রবাহের বর্গের সমানুপাতিক এবং তারের রোধ $R$ উভয় ক্ষেত্রেই সমান।
   সিদ্ধান্ত: সাজিদের প্রস্তাবে প্রেরিত ক্ষমতার প্রায় $18\%$ তারেই নষ্ট হয়, ফলে কারখানা কম বিদ্যুৎ পাবে। রাবেয়ার প্রস্তাবে ক্ষয় মাত্র $0.18\%$। অতএব, রাবেয়ার প্রস্তাবই গ্রহণযোগ্য। কারখানায় পৌঁছে স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফর্মার দিয়ে ভোল্টেজ আবার ব্যবহারযোগ্য মানে নামিয়ে আনতে হবে।