আমরা যে যুগে বাস করি তাকে বিদ্যুতের যুগ বলা যেতে পারে। কম্পিউটার, টেলিভিশন, অটোমোবাইল, স্যাটেলাইট, কৃত্রিম আলোক যন্ত্রের ক্রিয়াকলাপ উদাহরণগুলির একটি ছোট অংশ যেখানে এটি ব্যবহার করা হয়। একজন ব্যক্তির জন্য আকর্ষণীয় এবং গুরুত্বপূর্ণ প্রক্রিয়াগুলির মধ্যে একটি হল বৈদ্যুতিক স্রাব। আসুন এটি কী তা আরও ঘনিষ্ঠভাবে দেখে নেওয়া যাক৷
বিদ্যুতের অধ্যয়নের একটি সংক্ষিপ্ত ইতিহাস
মানুষ কবে বিদ্যুতের সাথে পরিচিত হয়? এই প্রশ্নের উত্তর দেওয়া কঠিন, কারণ এটি একটি ভুল উপায়ে রাখা হয়েছিল, কারণ সবচেয়ে আকর্ষণীয় প্রাকৃতিক ঘটনা হল বজ্রপাত, যা অনাদিকাল থেকে পরিচিত৷
বৈদ্যুতিক প্রক্রিয়াগুলির অর্থপূর্ণ অধ্যয়ন শুধুমাত্র 18 শতকের প্রথমার্ধের শেষের দিকে শুরু হয়েছিল। এখানে এটি লক্ষ্য করা উচিত চার্লস কুলম্বের বিদ্যুত সম্পর্কে মানুষের ধারণাগুলির একটি গুরুতর অবদান, যিনি চার্জযুক্ত কণার মিথস্ক্রিয়া বল অধ্যয়ন করেছিলেন, জর্জ ওহম, যিনি গাণিতিকভাবে একটি বন্ধ সার্কিটে কারেন্টের পরামিতি বর্ণনা করেছিলেন এবং বেঞ্জামিন ফ্র্যাঙ্কলিন, যিনি উপরে উল্লিখিত প্রকৃতি অধ্যয়নরত, অনেক পরীক্ষা নিরীক্ষা পরিচালিতবজ্র. তাদের ছাড়াও, লুইগি গ্যালভানি (স্নায়ু আবেগের অধ্যয়ন, প্রথম "ব্যাটারি" আবিষ্কার) এবং মাইকেল ফ্যারাডে (ইলেক্ট্রোলাইটে কারেন্টের অধ্যয়ন) এর মতো বিজ্ঞানীরা বিদ্যুতের পদার্থবিজ্ঞানের বিকাশে একটি বড় ভূমিকা পালন করেছিলেন।
এই সমস্ত বিজ্ঞানীদের কৃতিত্ব জটিল বৈদ্যুতিক প্রক্রিয়াগুলির অধ্যয়ন এবং বোঝার জন্য একটি শক্ত ভিত্তি তৈরি করেছে, যার মধ্যে একটি হল বৈদ্যুতিক স্রাব৷
স্রাব কী এবং এর অস্তিত্বের জন্য কী কী শর্ত প্রয়োজন?
বৈদ্যুতিক প্রবাহের নিঃসরণ হল একটি ভৌত প্রক্রিয়া, যা একটি বায়বীয় মাধ্যমের বিভিন্ন সম্ভাবনাযুক্ত দুটি স্থানিক অঞ্চলের মধ্যে চার্জযুক্ত কণার প্রবাহের উপস্থিতি দ্বারা চিহ্নিত করা হয়। আসুন এই সংজ্ঞাটি ভেঙে দেওয়া যাক।
প্রথমত, লোকেরা যখন স্রাবের কথা বলে, তখন তারা সর্বদা গ্যাস বোঝায়। তরল এবং কঠিন পদার্থের স্রাবও ঘটতে পারে (একটি কঠিন ক্যাপাসিটরের ভাঙ্গন), তবে এই ঘটনাটি অধ্যয়ন করার প্রক্রিয়াটি কম ঘন মাধ্যমে বিবেচনা করা সহজ। অধিকন্তু, এটি গ্যাসের নিঃসরণ যা প্রায়শই পরিলক্ষিত হয় এবং মানব জীবনের জন্য এটি অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ৷
দ্বিতীয়ত, বৈদ্যুতিক স্রাবের সংজ্ঞায় বলা হয়েছে, এটি তখনই ঘটে যখন দুটি গুরুত্বপূর্ণ শর্ত পূরণ হয়:
- যখন সম্ভাব্য পার্থক্য থাকে (বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তি);
- চার্জ ক্যারিয়ারের উপস্থিতি (মুক্ত আয়ন এবং ইলেকট্রন)।
সম্ভাব্য পার্থক্য চার্জের নির্দেশিত চলাচল নিশ্চিত করে। যদি এটি একটি নির্দিষ্ট থ্রেশহোল্ড মান অতিক্রম করে, তাহলে অ-স্ব-টেকসই স্রাব পরিণত হয়স্ব-সমর্থক বা স্ব-সমর্থক।
বিনামূল্যে চার্জ বাহক হিসাবে, তারা সবসময় যে কোনো গ্যাসে উপস্থিত থাকে। তাদের ঘনত্ব, অবশ্যই, অনেকগুলি বাহ্যিক কারণ এবং গ্যাসের বৈশিষ্ট্যগুলির উপর নির্ভর করে, তবে তাদের উপস্থিতির সত্যটি অবিসংবাদিত। এটি সূর্য থেকে আসা অতিবেগুনী রশ্মি, মহাজাগতিক বিকিরণ এবং আমাদের গ্রহের প্রাকৃতিক বিকিরণ হিসাবে নিরপেক্ষ পরমাণু এবং অণুগুলির আয়নকরণের উত্সের অস্তিত্বের কারণে।
সম্ভাব্য পার্থক্য এবং ক্যারিয়ারের ঘনত্বের মধ্যে সম্পর্ক স্রাবের প্রকৃতি নির্ধারণ করে।
বৈদ্যুতিক নিঃসরণের প্রকার
আসুন এই প্রজাতির তালিকা করা যাক, এবং তারপরে আমরা তাদের প্রতিটিকে আরও বিশদভাবে চিহ্নিত করব। সুতরাং, বায়বীয় মাধ্যমের সমস্ত নিঃসরণকে সাধারণত নিম্নলিখিত ভাগে ভাগ করা হয়:
- স্মলডারিং;
- স্পার্ক;
- আর্ক;
- মুকুট।
শারীরিকভাবে, তারা একে অপরের থেকে শুধুমাত্র শক্তিতে (বর্তমান ঘনত্ব) এবং ফলস্বরূপ, তাপমাত্রায়, সেইসাথে সময়ে তাদের প্রকাশের প্রকৃতিতে পৃথক। সব ক্ষেত্রেই, আমরা ক্যাথোডে (নিম্ন সম্ভাবনাময় এলাকা) একটি ধনাত্মক চার্জ (কেশন) এবং অ্যানোডে (উচ্চ সম্ভাব্য অঞ্চল) একটি ঋণাত্মক চার্জ (অ্যায়ন, ইলেকট্রন) স্থানান্তরের কথা বলছি।
গ্লো ডিসচার্জ
এর অস্তিত্বের জন্য, কম গ্যাসের চাপ তৈরি করা প্রয়োজন (বায়ুমণ্ডলীয় চাপের চেয়ে শত শত এবং হাজার গুণ কম)। ক্যাথোড টিউবগুলিতে একটি গ্লো ডিসচার্জ পরিলক্ষিত হয় যা একধরনের গ্যাসে ভরা থাকে (উদাহরণস্বরূপ, Ne, Ar, Kr এবং অন্যান্য)। টিউবের ইলেক্ট্রোডগুলিতে ভোল্টেজের প্রয়োগ নিম্নলিখিত প্রক্রিয়াটিকে সক্রিয় করার দিকে নিয়ে যায়: গ্যাসে উপলব্ধক্যাশনগুলি দ্রুত গতিতে চলতে শুরু করে, ক্যাথোডে পৌঁছে, তারা এটিকে আঘাত করে, ভরবেগ স্থানান্তর করে এবং ইলেকট্রনগুলিকে ছিটকে দেয়। পরেরটি, পর্যাপ্ত গতিশক্তির উপস্থিতিতে, নিরপেক্ষ গ্যাস অণুগুলির আয়নকরণের দিকে পরিচালিত করতে পারে। বর্ণিত প্রক্রিয়াটি কেবলমাত্র ক্যাথোডে বোমাবর্ষণকারী ক্যাটেশনের পর্যাপ্ত শক্তি এবং তাদের একটি নির্দিষ্ট পরিমাণের ক্ষেত্রে স্বয়ংসম্পূর্ণ হবে, যা ইলেক্ট্রোডের সম্ভাব্য পার্থক্য এবং টিউবের গ্যাসের চাপের উপর নির্ভর করে।
গ্লো স্রাব জ্বলজ্বল করে। ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক তরঙ্গের নির্গমন দুটি সমান্তরাল প্রক্রিয়ার কারণে হয়:
- ইলেক্ট্রন-ক্যাশন জোড়ার পুনঃসংযোজন শক্তি মুক্তির সাথে;
- নিপেক্ষ গ্যাসের অণুর (পরমাণু) উত্তেজিত অবস্থা থেকে স্থল অবস্থায় স্থানান্তর।
এই ধরণের স্রাবের সাধারণ বৈশিষ্ট্য হল ছোট স্রোত (কয়েক মিলিঅ্যাম্প) এবং ছোট স্থির ভোল্টেজ (100-400 V), কিন্তু থ্রেশহোল্ড ভোল্টেজ গ্যাসের চাপের উপর নির্ভর করে কয়েক হাজার ভোল্ট।
গ্লো ডিসচার্জের উদাহরণ হল ফ্লুরোসেন্ট এবং নিয়ন ল্যাম্প। প্রকৃতিতে, এই ধরণের উত্তরের আলোকে দায়ী করা যেতে পারে (পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রে আয়ন প্রবাহিত হয়)।
স্পার্ক ডিসচার্জ
এটি একটি সাধারণ বায়ুমণ্ডলীয় বৈদ্যুতিক স্রাব যা বজ্রপাতের মতো দেখা যায়। এর অস্তিত্বের জন্য, শুধুমাত্র উচ্চ গ্যাসের চাপ (1 atm বা তার বেশি) উপস্থিতি নয়, বিশাল চাপও প্রয়োজন। বায়ু একটি মোটামুটি ভাল অস্তরক (অন্তরক)। এর ব্যাপ্তিযোগ্যতা 4 থেকে 30 কেভি/সেমি, এর উপর নির্ভর করেএতে আর্দ্রতা এবং কঠিন কণার উপস্থিতি। এই পরিসংখ্যানগুলি নির্দেশ করে যে একটি ব্রেকডাউন (স্পার্ক) তৈরি করতে প্রতিটি মিটার বাতাসে ন্যূনতম 4,000,000 ভোল্ট প্রয়োগ করতে হবে!
প্রকৃতিতে, কিউমুলাস মেঘে এই ধরনের পরিস্থিতি দেখা দেয়, যখন বায়ু ভর, বায়ু পরিচলন এবং স্ফটিককরণ (ঘনকরণ) এর মধ্যে ঘর্ষণের ফলে চার্জগুলি এমনভাবে পুনরায় বিতরণ করা হয় যে মেঘের নীচের স্তরগুলি নেতিবাচকভাবে চার্জ করা হয়, এবং উপরের স্তরগুলি ইতিবাচকভাবে। সম্ভাব্য পার্থক্য ধীরে ধীরে জমা হয়, যখন এর মান বাতাসের নিরোধক ক্ষমতা (মিটারে কয়েক মিলিয়ন ভোল্ট) অতিক্রম করতে শুরু করে, তখন বজ্রপাত ঘটে - একটি বৈদ্যুতিক স্রাব যা এক সেকেন্ডের ভগ্নাংশের জন্য স্থায়ী হয়। এটির বর্তমান শক্তি 10-40 হাজার অ্যাম্পিয়ারে পৌঁছায় এবং চ্যানেলের প্লাজমা তাপমাত্রা 20,000 K.
বজ্রপাত প্রক্রিয়ার সময় যে ন্যূনতম শক্তি নির্গত হয় তা গণনা করা যেতে পারে যদি আমরা নিম্নলিখিত তথ্যগুলি বিবেচনা করি: প্রক্রিয়াটি t=110-6 সেকেন্ডের মধ্যে বিকাশ লাভ করে, I=10 000 A, U=109 B, তারপর আমরা পাই:
E=IUt=10 মিলিয়ন J
ফলিত চিত্রটি 250 কেজি ডিনামাইটের বিস্ফোরণের মাধ্যমে নির্গত শক্তির সমতুল্য।
আর্ক ডিসচার্জ
পাশাপাশি স্পার্ক, গ্যাসে পর্যাপ্ত চাপ থাকলে এটি ঘটে। এর বৈশিষ্ট্যগুলি প্রায় সম্পূর্ণভাবে স্পার্কের মতো, তবে পার্থক্য রয়েছে:
- প্রথমত, স্রোত দশ হাজার অ্যাম্পিয়ারে পৌঁছায়, কিন্তু একই সময়ে ভোল্টেজ কয়েকশ ভোল্ট, যা এর সাথে যুক্তঅত্যন্ত পরিবাহী মাধ্যম;
- দ্বিতীয়ভাবে, আর্ক ডিসচার্জ সময়মতো স্থিরভাবে বিদ্যমান, স্পার্কের বিপরীতে।
এই ধরণের স্রাবের রূপান্তরটি ভোল্টেজের ধীরে ধীরে বৃদ্ধির মাধ্যমে সঞ্চালিত হয়। ক্যাথোড থেকে থার্মিয়নিক নির্গমনের কারণে স্রাব বজায় থাকে। এর একটি আকর্ষণীয় উদাহরণ হল ওয়েল্ডিং আর্ক।
করোনা স্রাব
গ্যাসের মধ্যে এই ধরনের বৈদ্যুতিক স্রাব প্রায়ই নাবিকদের দ্বারা পর্যবেক্ষণ করা হয়েছিল যারা কলম্বাসের দ্বারা আবিষ্কৃত নতুন বিশ্বে ভ্রমণ করেছিলেন। তারা মাস্তুলের প্রান্তের নীলাভ আভাকে "সেন্ট এলমো'স লাইট" বলে ডাকত৷
অত্যন্ত শক্তিশালী বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের শক্তিযুক্ত বস্তুর চারপাশে একটি করোনা স্রাব ঘটে। এই ধরনের পরিস্থিতি ধারালো বস্তুর (জাহাজের মাস্তুল, গ্যাবেল ছাদ সহ বিল্ডিং) এর কাছে তৈরি করা হয়। যখন একটি শরীরে কিছু স্থির চার্জ থাকে, তখন এর প্রান্তে ক্ষেত্র শক্তি আশেপাশের বায়ুর আয়নায়নের দিকে পরিচালিত করে। ফলস্বরূপ আয়নগুলি ক্ষেত্রের উত্সের দিকে তাদের প্রবাহ শুরু করে। এই দুর্বল স্রোতগুলি, যা একটি গ্লো ডিসচার্জের ক্ষেত্রে অনুরূপ প্রক্রিয়া ঘটায়, একটি আভা দেখা দেয়৷
মানব স্বাস্থ্যের জন্য স্রাবের বিপদ
করোনা এবং গ্লো ডিসচার্জ মানুষের জন্য কোনো বিশেষ বিপদ ডেকে আনে না, কারণ তারা কম স্রোত (মিলিঅ্যাম্প) দ্বারা চিহ্নিত। উপরোক্ত স্রাবগুলির মধ্যে অন্য দুটি তাদের সাথে সরাসরি যোগাযোগের ক্ষেত্রে মারাত্মক।
যদি একজন ব্যক্তি বজ্রপাতের দৃষ্টিভঙ্গি পর্যবেক্ষণ করেন, তবে তাকে অবশ্যই সমস্ত বৈদ্যুতিক সরঞ্জাম (মোবাইল ফোন সহ) বন্ধ করতে হবে এবং নিজেকে এমনভাবে অবস্থান করতে হবে যাতে আশেপাশের এলাকা থেকে বিচ্ছিন্ন না হয়উচ্চতা।
