পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   ভিন্ন তাপমাত্রার দুটি বস্তুকে পরস্পরের সংস্পর্শে রাখলে তাদের মধ্যে তাপের আদান-প্রদান ঘটে যতক্ষণ না উভয়ের তাপমাত্রা সমান হয়; তাপমাত্রার এই সমাবস্থাকে তাপীয় সমতা (বা তাপীয় সাম্যাবস্থা) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   উচ্চ অভ্যন্তরীণ রোধ বিশিষ্ট একাধিক ব্যাটারীর সমান্তরাল সংযোগে বেশি বিদ্যুৎ পাওয়া যাবে।

   ব্যাখ্যা:
   ধরি, $n$ সংখ্যক কোষের প্রত্যেকের তড়িৎচালক বল $E$ এবং অভ্যন্তরীণ রোধ $r$। বহিবর্তনীর রোধ $R$।
   কোষগুলোকে সমান্তরাল সমবায়ে যুক্ত করলে বর্তনীর মোট প্রবাহ:
   $I_p = \frac{nE}{nr + R}$
   যদি অভ্যন্তরীণ রোধ $r$ বহিবর্তনীর রোধ $R$ এর চেয়ে অনেক বড় হয় ($r \gg R$), তবে $nr + R \approx nr$ লেখা যায়। সে ক্ষেত্রে,
   $I_p \approx \frac{nE}{nr} = \frac{E}{r}$
   অপরদিকে, শ্রেণি সমবায়ের ক্ষেত্রে প্রবাহ:
   $I_s = \frac{nE}{R + nr} \approx \frac{nE}{nr} = \frac{E}{r}$
   কিন্তু যদি বহিবর্তনীর রোধ $R$ নগণ্য বা অভ্যন্তরীণ রোধের তুলনায় খুব ছোট হয়, তবে সমান্তরাল সমবায়ে কার্যকর অভ্যন্তরীণ রোধ $r/n$ হয়ে যায়, ফলে মোট অভ্যন্তরীণ রোধ হ্রাস পেয়ে উচ্চ প্রবাহ পাওয়া সহজ হয়। মূলত যখন $r \gg R$ হয়, তখন সমান্তরাল সংযোগ ব্যবহার করাই শ্রেয় এবং এতে অধিক প্রবাহ বজায় রাখা যায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   চিত্র-২ এ দেওয়া আছে:
   তড়িৎ বিভব, $V = 20\,\text{V}$
   পরিবর্তনশীল রোধের বিস্তার, $R = 20\,\Omega$ থেকে $200\,\Omega$

   ওহমের সূত্রানুসারে বর্তনীর বিদ্যুৎ প্রবাহ:
   $I = \frac{V}{R}$

   বিদ্যুৎ প্রবাহ $I$ সর্বোচ্চ হবে যখন রোধ $R$ এর মান সর্বনিম্ন হবে।
   এখানে সর্বনিম্ন রোধ, $R_{min} = 20\,\Omega$

   অতএব, সর্বোচ্চ বিদ্যুৎ প্রবাহ:
   $I_{max} = \frac{V}{R_{min}}$
   $= \frac{20\,\text{V}}{20\,\Omega}$
   $= 1\,\text{A}$

   সুতরাং, চিত্র-২ এর বর্তনীতে সর্বোচ্চ বিদ্যুৎ প্রবাহ $1\,\text{A}$।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   হ্যাঁ, উদ্দীপকের বর্তনীদ্বয়ে রোধের সাথে উৎপন্ন তাপের লেখচিত্রের সুস্পষ্ট বৈসাদৃশ্য পরিলক্ষিত হবে।

   বিশ্লেষণ:
   নির্দিষ্ট সময় t-তে কোনো রোধে উৎপন্ন তাপের সমীকরণ হলো:
   $H = I^2 R t = (V^2 / R) t$

   চিত্র-১ এর ক্ষেত্রে:
   এখানে উল্লেখ রয়েছে যে তড়িৎ প্রবাহ 'I' ধ্রুবক।
   সুতরাং, একটি নির্দিষ্ট সময় t-এর জন্য:
   H ∝ R (যেহেতু I ও t ধ্রুবক)
   অতএব, চিত্র-১ এ রোধ R বৃদ্ধির সাথে সাথে উৎপন্ন তাপ H সমানুপাতিক হারে বৃদ্ধি পাবে। ফলে রোধের (R) বিপরীতে উৎপন্ন তাপের (H) লেখচিত্রটি হবে মূলবিন্দুগামী একটি সরলরেখা।

   চিত্র-২ এর ক্ষেত্রে:
   এখানে বিভব পার্থক্য V = 20 V ধ্রুবক।
   সুতরাং, একটি নির্দিষ্ট সময় t-এর জন্য:
   H ∝ 1 / R (যেহেতু V ও t ধ্রুবক)
   অতএব, চিত্র-২ এ রোধ R বৃদ্ধির সাথে সাথে উৎপন্ন তাপ H ব্যস্তানুপাতিক হারে হ্রাস পাবে। ফলে রোধের (R) বিপরীতে উৎপন্ন তাপের (H) লেখচিত্রটি হবে একটি আয়তাকার অধিবৃত্ত (rectangular hyperbola)।

   উপসংহার:
   চিত্র-১ এ H বনাম R লেখচিত্র মূলবিন্দুগামী সরলরেখা এবং চিত্র-২ এ H বনাম R লেখচিত্র অধিবৃত্তাকার (হ্রাসমান বক্ররেখা)। সুতরাং, বর্তনীদ্বয়ের লেখচিত্রে স্পষ্ট বৈসাদৃশ্য রয়েছে।