শক্তি চৌম্বক। একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি পরিবাহী উপর অভিনয় বল. একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি কিভাবে নির্ধারণ করতে হয়

2024 লেখক: Angel Austin | [email protected]. সর্বশেষ পরিবর্তিত: 2024-01-02 17:42

আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বিভাগগুলির মধ্যে একটি হল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মিথস্ক্রিয়া এবং তাদের সাথে সম্পর্কিত সমস্ত সংজ্ঞা। এই মিথস্ক্রিয়াই সমস্ত বৈদ্যুতিক ঘটনাকে ব্যাখ্যা করে। আলো ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক রেডিয়েশন হওয়ায় বিদ্যুতের তত্ত্বটি আলোকবিদ্যা সহ অন্যান্য অনেক ক্ষেত্রকে কভার করে। এই নিবন্ধে, আমরা একটি অ্যাক্সেসযোগ্য, বোধগম্য ভাষায় বৈদ্যুতিক প্রবাহ এবং চৌম্বকীয় শক্তির সারমর্ম ব্যাখ্যা করার চেষ্টা করব৷

চুম্বকত্ব হল ভিত্তির ভিত্তি

শিশু হিসাবে, প্রাপ্তবয়স্করা আমাদের চুম্বক ব্যবহার করে বিভিন্ন জাদুর কৌশল দেখিয়েছে। এই আশ্চর্যজনক মূর্তিগুলি, যা একে অপরের প্রতি আকৃষ্ট হয় এবং ছোট খেলনাগুলিকে আকর্ষণ করতে পারে, সবসময় বাচ্চাদের চোখকে খুশি করে। চুম্বক কি এবং কিভাবে চৌম্বক বল লোহার অংশে কাজ করে?

বৈজ্ঞানিক ভাষায় ব্যাখ্যা করলে, আপনাকে পদার্থবিজ্ঞানের একটি মৌলিক নিয়মের দিকে যেতে হবে। কুলম্বের আইন এবং আপেক্ষিকতার বিশেষ তত্ত্ব অনুসারে, একটি নির্দিষ্ট বল চার্জের উপর কাজ করে, যা চার্জের গতির সাথে সরাসরি সমানুপাতিক (v)। এই মিথস্ক্রিয়া বলা হয়চৌম্বক বল।

শারীরিক বৈশিষ্ট্য

সাধারণভাবে, এটি বোঝা উচিত যে যে কোনও চৌম্বকীয় ঘটনা তখনই ঘটে যখন চার্জগুলি পরিবাহীর ভিতরে চলে যায় বা তাদের মধ্যে স্রোতের উপস্থিতিতে। চুম্বক এবং চুম্বকত্বের সংজ্ঞা অধ্যয়ন করার সময়, এটি বোঝা উচিত যে তারা বৈদ্যুতিক প্রবাহের ঘটনার সাথে ঘনিষ্ঠভাবে সম্পর্কিত। অতএব, আসুন বৈদ্যুতিক প্রবাহের সারমর্ম বুঝতে পারি।

ইলেক্ট্রিক বল হল সেই বল যা একটি ইলেকট্রন এবং একটি প্রোটনের মধ্যে কাজ করে। এটি সাংখ্যিকভাবে মহাকর্ষীয় বলের মানের চেয়ে অনেক বেশি। এটি একটি বৈদ্যুতিক চার্জ দ্বারা উত্পন্ন হয়, বা বরং, কন্ডাকটরের অভ্যন্তরে এর আন্দোলন দ্বারা। চার্জ, ঘুরে, দুই ধরনের হয়: ইতিবাচক এবং নেতিবাচক। আপনি জানেন যে, ধনাত্মক চার্জযুক্ত কণাগুলি নেতিবাচক চার্জযুক্ত কণাগুলির প্রতি আকৃষ্ট হয়। যাইহোক, একই চিহ্নের চার্জ একে অপরকে বিকর্ষণ করে।

সুতরাং, যখন এই চার্জগুলি পরিবাহীতে চলতে শুরু করে, তখন এটিতে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ দেখা দেয়, যা 1 সেকেন্ডে পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত চার্জের পরিমাণের অনুপাত হিসাবে ব্যাখ্যা করা হয়। একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে কারেন্ট সহ একটি পরিবাহীর উপর যে বল কাজ করে তাকে অ্যাম্পিয়ার বল বলা হয় এবং "বাম হাত" নিয়ম অনুসারে পাওয়া যায়।

অভিজ্ঞতামূলক তথ্য

স্থায়ী চুম্বক, ইন্ডাক্টর, রিলে বা বৈদ্যুতিক মোটর নিয়ে কাজ করার সময় আপনি দৈনন্দিন জীবনে চৌম্বকীয় মিথস্ক্রিয়া সম্মুখীন হতে পারেন। তাদের প্রত্যেকের একটি চৌম্বক ক্ষেত্র রয়েছে যা চোখের অদৃশ্য। এটি শুধুমাত্র তার কর্ম দ্বারা চিহ্নিত করা যেতে পারে, যা এটিচলমান কণা এবং চুম্বকীয় দেহকে প্রভাবিত করে।

একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে কারেন্ট-বহনকারী কন্ডাক্টরের উপর যে বল কাজ করে তা ফরাসি পদার্থবিদ অ্যাম্পের দ্বারা অধ্যয়ন ও বর্ণনা করা হয়েছিল। শুধু এই বাহিনীর নামই নয়, বর্তমান শক্তির মাত্রাও। স্কুলে, Ampère এর আইন "বাম" এবং "ডান" হাতের নিয়ম হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।

চৌম্বক ক্ষেত্রের বৈশিষ্ট্য

এটা বোঝা উচিত যে একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সবসময় কেবল বৈদ্যুতিক প্রবাহের উত্সের চারপাশে নয়, চুম্বকের চারপাশেও ঘটে। তাকে সাধারণত শক্তির চৌম্বক রেখা দিয়ে চিত্রিত করা হয়। গ্রাফিকভাবে, দেখে মনে হচ্ছে যেন চুম্বকের উপর কাগজের একটি শীট রাখা হয়েছে এবং উপরে লোহার ফাইলিং ঢেলে দেওয়া হয়েছে। এগুলো দেখতে হুবহু নিচের ছবির মত হবে।

পদার্থবিজ্ঞানের অনেক জনপ্রিয় বইয়ে, পরীক্ষামূলক পর্যবেক্ষণের ফলে চৌম্বক বল প্রবর্তিত হয়েছে। এটি প্রকৃতির একটি পৃথক মৌলিক শক্তি হিসাবে বিবেচিত হয়। এই ধরনের ধারণা ভুল; আসলে, একটি চৌম্বকীয় শক্তির অস্তিত্ব আপেক্ষিকতার নীতি থেকে অনুসরণ করে। তার অনুপস্থিতি এই নীতি লঙ্ঘন করবে৷

চৌম্বকীয় শক্তি সম্পর্কে মৌলিক কিছু নেই - এটি কুলম্বের সূত্রের একটি আপেক্ষিক ফলাফল মাত্র।

চুম্বক ব্যবহার করে

কিংবদন্তি অনুসারে, ম্যাগনেসিয়া দ্বীপে খ্রিস্টীয় প্রথম শতাব্দীতে, প্রাচীন গ্রীকরা আশ্চর্যজনক বৈশিষ্ট্যযুক্ত অস্বাভাবিক পাথর আবিষ্কার করেছিল। তারা লোহা বা ইস্পাতের তৈরি যেকোনো জিনিস নিজেদের প্রতি আকৃষ্ট করত। গ্রীকরা তাদের দ্বীপের বাইরে নিয়ে যেতে এবং তাদের সম্পত্তি অধ্যয়ন করতে শুরু করে। আর পাথর হাতে পড়লে রাস্তায় পড়েযাদুকর, তারা তাদের সমস্ত অভিনয়ে অপরিহার্য সহকারী হয়ে উঠেছে। চৌম্বকীয় পাথরের শক্তি ব্যবহার করে, তারা একটি সম্পূর্ণ চমত্কার শো তৈরি করতে সক্ষম হয়েছিল যা অনেক দর্শককে আকর্ষণ করেছিল৷

পাথরগুলি বিশ্বের সমস্ত প্রান্তে ছড়িয়ে পড়ার সাথে সাথে তাদের সম্পর্কে কিংবদন্তি এবং বিভিন্ন পৌরাণিক কাহিনী প্রচার হতে শুরু করে। একবার পাথরগুলি চীনে শেষ হয়েছিল, যেখানে তারা যে দ্বীপে পাওয়া গিয়েছিল তার নাম অনুসারে তাদের নামকরণ করা হয়েছিল। চুম্বক সেই সময়ের সমস্ত মহান বিজ্ঞানীদের গবেষণার বিষয় হয়ে ওঠে। এটি লক্ষ্য করা গেছে যে আপনি যদি একটি কাঠের ভাসার উপর একটি চৌম্বকীয় লোহার পাথর রাখেন, এটি ঠিক করুন এবং তারপরে এটি ঘুরিয়ে দিন, এটি তার আসল অবস্থানে ফিরে আসার চেষ্টা করবে। সহজ কথায়, চৌম্বক বল এটির উপর কাজ করে লোহা আকরিককে একটি নির্দিষ্ট উপায়ে ঘুরিয়ে দেবে।

চুম্বকের এই বৈশিষ্ট্য ব্যবহার করে বিজ্ঞানীরা কম্পাস আবিষ্কার করেছেন। কাঠ বা কর্ক দিয়ে তৈরি একটি বৃত্তাকার আকৃতিতে, দুটি প্রধান খুঁটি আঁকা হয়েছিল এবং একটি ছোট চৌম্বকীয় সুই ইনস্টল করা হয়েছিল। এই নকশাটি জলে ভরা একটি ছোট বাটিতে নামানো হয়েছিল। সময়ের সাথে সাথে, কম্পাস মডেল উন্নত হয়েছে এবং আরও সঠিক হয়েছে। এগুলি কেবল নাবিকদের দ্বারাই নয়, সাধারণ পর্যটকদের দ্বারাও ব্যবহার করা হয় যারা মরুভূমি এবং পাহাড়ি অঞ্চলগুলি ঘুরে দেখতে পছন্দ করে৷

আকর্ষণীয় অভিজ্ঞতা

বিজ্ঞানী হ্যান্স ওরস্টেড তার প্রায় পুরো জীবন বিদ্যুৎ এবং চুম্বকের জন্য উৎসর্গ করেছিলেন। একদিন বিশ্ববিদ্যালয়ে বক্তৃতার সময় তিনি তার ছাত্রদের নিম্নলিখিত অভিজ্ঞতা দেখালেন। তিনি একটি সাধারণ তামার কন্ডাক্টরের মধ্য দিয়ে একটি কারেন্ট পাস করলেন, কিছুক্ষণ পরে কন্ডাক্টরটি উত্তপ্ত হয়ে বাঁকতে শুরু করল। এটি একটি তাপীয় ঘটনা ছিলবিদ্যুত্প্রবাহ. ছাত্ররা এই পরীক্ষাগুলি চালিয়ে গিয়েছিল, এবং তাদের মধ্যে একজন লক্ষ্য করেছিল যে বৈদ্যুতিক প্রবাহের আরেকটি আকর্ষণীয় বৈশিষ্ট্য রয়েছে। যখন কন্ডাক্টরে কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তখন কাছাকাছি অবস্থিত কম্পাসের তীরটি অল্প অল্প করে বিচ্যুত হতে থাকে। এই ঘটনাটি আরও বিশদে অধ্যয়ন করে, বিজ্ঞানী একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের একটি পরিবাহীর উপর কাজ করে এমন তথাকথিত বল আবিষ্কার করেছেন৷

চুম্বকের মধ্যে অ্যাম্পিয়ার স্রোত

বিজ্ঞানীরা একটি চৌম্বকীয় চার্জ খুঁজে বের করার চেষ্টা করেছেন, কিন্তু একটি বিচ্ছিন্ন চৌম্বক মেরু খুঁজে পাওয়া যায়নি। এটি এই সত্য দ্বারা ব্যাখ্যা করা হয়েছে যে, বৈদ্যুতিক থেকে ভিন্ন, চৌম্বকীয় চার্জের অস্তিত্ব নেই। সর্বোপরি, অন্যথায় চুম্বকের প্রান্তগুলির একটিকে ভেঙে দিয়ে একটি ইউনিট চার্জ আলাদা করা সম্ভব হবে। যাইহোক, এটি অন্য প্রান্তে একটি নতুন বিপরীত মেরু তৈরি করে৷

আসলে, যে কোনও চুম্বক হল একটি সোলেনয়েড, যার পৃষ্ঠে আন্তঃপারমাণবিক স্রোত সঞ্চালিত হয়, তাদের অ্যাম্পের স্রোত বলা হয়। দেখা যাচ্ছে যে চুম্বকটিকে একটি ধাতব রড হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে যার মাধ্যমে একটি সরাসরি কারেন্ট সঞ্চালিত হয়। এই কারণেই যে সোলেনয়েডের মধ্যে একটি লোহার কোর প্রবর্তন চৌম্বক ক্ষেত্রকে ব্যাপকভাবে বৃদ্ধি করে৷

চুম্বক শক্তি বা EMF

যেকোন ভৌত ঘটনার মতই, একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি আছে যা চার্জ সরাতে লাগে। ইএমএফ (ইলেক্ট্রোমোটিভ ফোর্স) এর ধারণা আছে, এটি একটি ইউনিট চার্জকে বিন্দু A₀ থেকে A_{1 পয়েন্টে সরানোর কাজ হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।}

ইএমএফ ফ্যারাডে আইন দ্বারা বর্ণিত, যা তিনটি ভিন্ন ভৌতিক ক্ষেত্রে প্রয়োগ করা হয়পরিস্থিতি:

1. পরিচালিত সার্কিট উৎপন্ন অভিন্ন চৌম্বক ক্ষেত্রে চলে। এই ক্ষেত্রে, তারা ম্যাগনেটিক ইএমএফের কথা বলে।
2. কনট্যুরটি বিশ্রামে আছে, কিন্তু চৌম্বক ক্ষেত্রের উৎস নিজেই সরে যাচ্ছে। এটি ইতিমধ্যেই একটি বৈদ্যুতিক ইএমএফ ঘটনা৷
3. অবশেষে, চৌম্বক ক্ষেত্রের সার্কিট এবং উৎস স্থির, কিন্তু চৌম্বক ক্ষেত্রের সৃষ্টিকারী কারেন্ট পরিবর্তন হচ্ছে।

সংখ্যাগতভাবে, ফ্যারাডে সূত্র অনুসারে EMF হল: EMF=W/q.

ফলে, ইলেক্ট্রোমোটিভ ফোর্স আক্ষরিক অর্থে একটি বল নয়, কারণ এটি কুলম্ব প্রতি জুলে বা ভোল্টে পরিমাপ করা হয়। দেখা যাচ্ছে যে এটি সার্কিটকে বাইপাস করার সময় পরিবাহী ইলেক্ট্রনে যে শক্তি প্রদান করা হয় তা প্রতিনিধিত্ব করে। প্রতিবার, জেনারেটরের ঘূর্ণায়মান ফ্রেমের পরবর্তী রাউন্ড তৈরি করার সময়, ইলেক্ট্রন সংখ্যাগতভাবে EMF এর সমান শক্তি অর্জন করে। এই অতিরিক্ত শক্তি শুধুমাত্র বাইরের শৃঙ্খলে পরমাণুর সংঘর্ষের সময় স্থানান্তরিত হতে পারে না, তবে এটি জুল তাপের আকারেও নির্গত হয়।

লরেন্টজ বল এবং চুম্বক

একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে তড়িৎ প্রবাহের উপর ক্রিয়াশীল বল নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা নির্ধারিত হয়: q|v||B|sin a (চৌম্বক ক্ষেত্রের চার্জের গুণফল, একই কণার বেগ মডিউল, ক্ষেত্র আবেশ ভেক্টর এবং তাদের দিকনির্দেশের মধ্যে কোণের সাইন)। চৌম্বক ক্ষেত্রে চলমান একক চার্জের উপর যে বল কাজ করে তাকে লরেন্টজ বল বলে। একটি মজার তথ্য হল নিউটনের ৩য় সূত্র এই বলের জন্য অবৈধ। এটি শুধুমাত্র ভরবেগ সংরক্ষণের আইন মেনে চলে, যে কারণে লরেন্টজ ফোর্স খোঁজার সমস্ত সমস্যা এর উপর ভিত্তি করে সমাধান করা উচিত। চলুন চিন্তা করা যাক কিভাবেআপনি চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি নির্ধারণ করতে পারেন৷

সমস্যা এবং সমাধানের উদাহরণ

কারেন্ট সহ কন্ডাক্টরের চারপাশে যে বল উৎপন্ন হয় তা খুঁজে বের করতে, আপনাকে বেশ কয়েকটি পরিমাণ জানতে হবে: চার্জ, এর গতি এবং উদীয়মান চৌম্বক ক্ষেত্রের আনয়নের মান। নিম্নলিখিত সমস্যাটি আপনাকে কীভাবে লরেন্টজ বল গণনা করতে হয় তা বুঝতে সাহায্য করবে।

একটি প্রোটনের উপর ক্রিয়াশীল বল নির্ধারণ করুন যা 0.2 C এর আবেশ সহ একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে 10 মিমি/সেকেন্ড গতিতে চলে (তাদের মধ্যে কোণটি 90^o, যেহেতু একটি আধানযুক্ত কণা আবেশের রেখার সাথে লম্ব সরে যায়)। চার্জ খোঁজার জন্য সমাধান নেমে আসে। চার্জের সারণীর দিকে তাকালে আমরা দেখতে পাই যে প্রোটনের চার্জ 1.610^-19 Cl। এরপরে, আমরা সূত্রটি ব্যবহার করে বল গণনা করি: 1, 610^-19100, 21 (সমকোণের সাইন হল 1)=3, 2 10^{- 19 নিউটন।}