পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র প্রশ্ন

উত্তর ও ব্যাখ্যা

1. ক)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   কোনো পরিবাহীর দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্যের ফলে সৃষ্ট তড়িৎক্ষেত্রের প্রভাবে মুক্ত ইলেকট্রনগুলো যে গড় বেগে পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, তাকে তাড়ন বেগ (Drift velocity) বলে।

2. খ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   তাপমাত্রা বৃদ্ধি পেলে পরিবাহীর অভ্যন্তরীণ পরমাণু ও আয়নগুলোর তাপীয় কম্পন বৃদ্ধি পায়। এর ফলে পরিবাহীর মধ্য দিয়ে চলাচলকারী মুক্ত ইলেকট্রনগুলোর সাথে আয়ন বা পরমাণুগুলোর সংঘর্ষের হার ও সম্ভাবনা অনেক বেড়ে যায়। এই সংঘর্ষ বৃদ্ধির কারণে ইলেকট্রন প্রবাহে বাধার সৃষ্টি হয়, অর্থাৎ পরিবাহীর রোধ বৃদ্ধি পায়। ওহমের সূত্রানুসারে (I = V/R), নির্দিষ্ট বিভব পার্থক্যে রোধ বৃদ্ধি পাওয়ার কারণে পরিবাহীর প্রবাহমাত্রা কমে যায়।

3. গ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   দেওয়া আছে,
   প্রতিটি কোষের তড়িচ্চালক বল, E = 3 V
   অভ্যন্তরীণ রোধ, r = 0.2 Ω
   বহিঃরোধ, R = 30 Ω
   ১নং বর্তনীতে কোষ সংখ্যা, n = 3 টি, যা শ্রেণিসমবায়ে যুক্ত।

   শ্রেণিসমবায়ে মোট তড়িচ্চালক বল, $E_s = nE = 3 \times 3 V = 9 V$
   মোট অভ্যন্তরীণ রোধ, $r_s = nr = 3 \times 0.2 \Omega = 0.6 \Omega$

   অতএব, ১নং বর্তনীর মূল প্রবাহ,
   $I_1 = \frac{nE}{R + nr}$
   $\Rightarrow I_1 = \frac{9}{30 + 0.6} = \frac{9}{30.6} \approx 0.2941 A$

   সুতরাং, ১নং বর্তনীতে মূল প্রবাহ প্রায় 0.294 A।

4. ঘ)

   AI-তৈরি নমুনা উত্তর

   একক সময়ে শক্তি অপচয় বলতে বর্তনীতে তাপ বা শক্তিক্ষয়ের হার বা ব্যয়িত ক্ষমতাকে ($P$) বোঝায়।

   ১নং বর্তনীর ক্ষেত্রে:
   মূল প্রবাহ, $I_1 = 0.2941\text{ A}$
   বর্তনীটির মোট রোধ, $R_{total,1} = R + 3r = 30 + 0.6 = 30.6\ \Omega$
   সুতরাং, ১নং বর্তনীতে একক সময়ে অপচয়কৃত মোট শক্তি (বা ব্যয়িত ক্ষমতা),
   $P_1 = I_1^2 \times R_{total,1} = (0.2941)^2 \times 30.6 \approx 2.647\text{ W}$
   (অথবা, $P_1 = E_s \times I_1 = 9 \times 0.2941 \approx 2.647\text{ J/s}$)

   ২নং বর্তনীর ক্ষেত্রে:
   এখানে $m = 3$ টি কোষ সমান্তরাল সমবায়ে যুক্ত।
   কোষগুলোর কার্যকরী তড়িচ্চালক বল, $E_p = E = 3\text{ V}$
   কোষগুলোর কার্যকরী অভ্যন্তরীণ রোধ, $r_p = \frac{r}{m} = \frac{0.2}{3}\ \Omega \approx 0.0667\ \Omega$

   বর্তনীটির মূল প্রবাহ,
   $I_2 = \frac{E}{R + \frac{r}{m}} = \frac{3}{30 + 0.0667} = \frac{3}{30.0667} \approx 0.0998\text{ A}$

   ২নং বর্তনীর মোট রোধ, $R_{total,2} = R + r_p = 30.0667\ \Omega$
   সুতরাং, ২নং বর্তনীতে একক সময়ে অপচয়কৃত মোট শক্তি (বা ব্যয়িত ক্ষমতা),
   $P_2 = I_2^2 \times R_{total,2} = (0.0998)^2 \times 30.0667 \approx 0.299\text{ W}$
   (অথবা, $P_2 = E \times I_2 = 3 \times 0.0998 \approx 0.299\text{ J/s}$)

   তুলনা করে দেখা যায়,
   $P_1 > P_2$

   অতএব, ১নং বর্তনীতে একক সময়ে অধিক শক্তি অপচয় হবে।