পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর অপরিবাহী আস্তরণ দিয়ে ঢাকা তার অনেকবার প্যাঁচিয়ে যে কুণ্ডলী বা কয়েল তৈরি করা হয়, তাকে সলিনয়েড বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর কোনো তারের ভেতর দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহ বাড়ালে চৌম্বক ক্ষেত্র শক্তিশালী হয়, কিন্তু প্রবাহ বাড়ালে তার $I^2R$ হারে গরম হয়ে যায় এবং উৎসের ওপরও প্রবাহের সীমা নির্ভর করে। তাই একটি লুপ দিয়ে বেশি শক্তিশালী ক্ষেত্র পাওয়া সম্ভব নয়। সলিনয়েডে অনেক পাক থাকায় প্রতিটি লুপই নিজের চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে এবং সবগুলো ক্ষেত্র যুক্ত হয়ে সম্মিলিত ক্ষেত্র অনেক বেশি শক্তিশালী হয়। এজন্য সলিনয়েড ব্যবহার করা হয়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর কুণ্ডলী বা লুপে বিদ্যুৎ প্রবাহের ক্ষেত্রে ডানহাতি নিয়মটি হলো: ডান হাতের আঙুলগুলো যদি বিদ্যুৎপ্রবাহের দিক নির্দেশ করে, তবে বুড়ো আঙুল চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক নির্দেশ করবে এবং বুড়ো আঙুল যেদিকে থাকে সেটিই কুণ্ডলীর উত্তর মেরু।

   উদ্দীপকে A প্রান্তের দিক থেকে তাকালে বিদ্যুৎ ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে প্রবাহিত হচ্ছে। আঙুলগুলো ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে ঘোরালে বুড়ো আঙুল পর্যবেক্ষকের দিকে অর্থাৎ A প্রান্তের দিকে নির্দেশ করে।

   অতএব, কুণ্ডলীটির A প্রান্ত উত্তর মেরু হিসেবে এবং অপর প্রান্তটি দক্ষিণ মেরু হিসেবে কাজ করবে। কুণ্ডলীটি এভাবে একটি দণ্ড চুম্বকের মতো আচরণ করবে।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর একটি তারের ভেতর দিয়ে অতিরিক্ত বিদ্যুৎ পাঠানো যায় না, কারণ প্রবাহ বাড়লে তারটি $I^2R$ হারে গরম হয়ে যায়। আবার সর্বোচ্চ কতখানি প্রবাহ পাওয়া যাবে তা বিদ্যুতের উৎসের ওপরও নির্ভর করে।

   মোটা তারে একটি মাত্র পাক দিলে তৈরি চৌম্বক ক্ষেত্র শুধু একটি লুপের প্রবাহের ওপর নির্ভর করবে। এর ফলে ক্ষেত্র দুর্বল থাকবে, অথচ ক্ষেত্র বাড়াতে প্রবাহ বাড়ানোর সুযোগও সীমিত।

   সরু তার দিয়ে অনেক পাক দিয়ে সলিনয়েড তৈরি করলে প্রতিটি পাকের ভেতর দিয়ে একই প্রবাহ যায় এবং প্রতিটি লুপ আলাদাভাবে চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। সব লুপের ক্ষেত্র যুক্ত হয়ে সম্মিলিত ক্ষেত্র বহুগুণ শক্তিশালী হয়, অথচ প্রবাহ বাড়াতে হয় না। তার অপরিবাহী আস্তরণযুক্ত হওয়ায় পাকগুলো ঘন করে পেঁচানোও সম্ভব।

   অতএব, প্রবাহ না বাড়িয়ে এবং তার অতিরিক্ত গরম না করে শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র পেতে সরু তার দিয়ে অনেক পাক দেওয়াই বেশি কার্যকর। নীলার কুণ্ডলীর ক্ষেত্রটি তাই একটি লুপের চেয়ে অনেক বেশি শক্তিশালী হবে।