পদার্থ বিজ্ঞান প্রশ্ন

১. মূল ব্যাখ্যা:

চিত্রানুসারে, দুটি সমব্যাসার্ধের ($r$) গোলকের চার্জ যথাক্রমে $q_1 = +50\text{ C}$ এবং $q_2 = +30\text{ C}$ এবং এদের মধ্যবর্তী দূরত্ব $d = 1\text{ m}$।

• বিভব ও ইলেকট্রন প্রবাহ (উক্তি i): সমব্যাসার্ধের হওয়ায় $A$ গোলকের বিভব $B$ গোলকের চেয়ে বেশি ($V_A > V_B$)। পরিবাহী তার দ্বারা যুক্ত করলে ধনাত্মক চার্জ উচ্চ বিভব ($A$) থেকে নিম্ন বিভবের ($B$) দিকে যাবে এবং ঋণাত্মক চার্জ অর্থাৎ ইলেকট্রন নিম্ন বিভব ($B$) থেকে উচ্চ বিভবের ($A$) দিকে প্রবাহিত হবে। সুতরাং, উক্তি i সঠিক।

• বলের পরিবর্তন (উক্তি ii):
  সংযোগের পূর্বে বিকর্ষণ বল, $F_1 = k \frac{q_1 q_2}{d^2} = 9 \times 10^9 \times \frac{50 \times 30}{1^2} = 1.35 \times 10^{13}\text{ N}$

তার দ্বারা সংযোগ দিলে চার্জ সমানভাবে বণ্টিত হবে।
প্রত্যেক গোলকের নতুন চার্জ, $q' = \frac{50 + 30}{2} = 40\text{ C}$

সংযোগের পর বিকর্ষণ বল, $F_2 = k \frac{q'^2}{d^2} = 9 \times 10^9 \times \frac{40 \times 40}{1^2} = 1.44 \times 10^{13}\text{ N}$

বলের পরিবর্তন, $\Delta F = F_2 - F_1 = 1.44 \times 10^{13} - 1.35 \times 10^{13} = 0.09 \times 10^{13} = 9 \times 10^{11}\text{ N}$। সুতরাং, উক্তি ii সঠিক।

• বিভব পরিবর্তন (উক্তি iii): সংযোগের পর $A$ গোলকের চার্জ $+50\text{ C}$ থেকে কমে $+40\text{ C}$ হওয়ায় $A$ এর বিভব হ্রাস পাবে। সুতরাং, উক্তি iii সঠিক।

অতএব, সঠিক উত্তর (ঘ) i, ii ও iii।

মনে রাখার কৌশল: ইলেকট্রন সর্বদা নিম্ন বিভব থেকে উচ্চ বিভবের দিকে এবং ধনাত্মক চার্জ উচ্চ বিভব থেকে নিম্ন বিভবের দিকে প্রবাহিত হয়।

একই ধরনের প্রশ্ন: $+20\text{ C}$ এবং $+10\text{ C}$ চার্জযুক্ত দুটি সমআকারের গোলককে তার দ্বারা যুক্ত করলে প্রতিটি গোলকের শেষ চার্জ কত হবে?
উত্তর: $\frac{20 + 10}{2} = 15\text{ C}$।