পরিবাহীতে বৈদ্যুতিক কারেন্ট একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে উত্থিত হয়, মুক্ত চার্জযুক্ত কণাগুলিকে নির্দেশিত গতিতে আসতে বাধ্য করে। একটি কণা বর্তমান তৈরি একটি গুরুতর সমস্যা. এমন একটি ডিভাইস তৈরি করা যা একটি রাজ্যে দীর্ঘ সময়ের জন্য ক্ষেত্রের সম্ভাব্য পার্থক্য বজায় রাখবে এমন একটি কাজ যা মানবজাতি কেবল 18 শতকের শেষের দিকে সমাধান করতে পারে৷
প্রথম প্রচেষ্টা
এর আরও গবেষণা এবং ব্যবহারের জন্য "বিদ্যুৎ জমা করার" প্রথম প্রচেষ্টা হল্যান্ডে করা হয়েছিল। জার্মান ইওয়াল্ড জার্গেন ভন ক্লিস্ট এবং ডাচম্যান পিটার ভ্যান মুশেনব্রুক, যারা লেইডেন শহরে তাদের গবেষণা পরিচালনা করেছিলেন, তারা বিশ্বের প্রথম ক্যাপাসিটর তৈরি করেছিলেন, পরে তাকে "লেইডেন জার" বলা হয়।
যান্ত্রিক ঘর্ষণ কর্মের অধীনে ইতিমধ্যে বৈদ্যুতিক চার্জ জমা হয়েছে। একটি নির্দিষ্ট, বরং অল্প সময়ের জন্য একটি কন্ডাক্টরের মাধ্যমে একটি স্রাব ব্যবহার করা সম্ভব ছিল৷
বিদ্যুতের মতো একটি ক্ষণস্থায়ী পদার্থের উপর মানুষের মনের বিজয় বিপ্লবী হয়ে উঠেছে।
দুর্ভাগ্যবশত, ডিসচার্জ (একটি ক্যাপাসিটর দ্বারা উত্পন্ন বৈদ্যুতিক প্রবাহ)এত অল্প সময়ের জন্য স্থায়ী হয়েছিল যে এটি সরাসরি স্রোত তৈরি করতে পারেনি। উপরন্তু, ক্যাপাসিটর দ্বারা সরবরাহ করা ভোল্টেজ ধীরে ধীরে হ্রাস পায়, যা একটি অবিচ্ছিন্ন কারেন্ট গ্রহণ করা অসম্ভব করে তোলে।
আমার অন্য পথ খোঁজা উচিত ছিল।
প্রথম উৎস
ইতালীয় গ্যালভানির "প্রাণীর বিদ্যুৎ" পরীক্ষাগুলি ছিল প্রকৃতিতে কারেন্টের প্রাকৃতিক উৎস খুঁজে বের করার একটি আসল প্রচেষ্টা। লোহার জালির ধাতুর হুকে ছেদ করা ব্যাঙের পা ঝুলিয়ে তিনি স্নায়ুর শেষের বৈশিষ্ট্যগত প্রতিক্রিয়ার প্রতি দৃষ্টি আকর্ষণ করেন।
তবে, আরেক ইতালীয়, আলেসান্দ্রো ভোল্টা, গ্যালভানির উপসংহার অস্বীকার করেছেন। প্রাণীজগত থেকে বিদ্যুৎ পাওয়ার সম্ভাবনায় আগ্রহী, তিনি ব্যাঙের সাথে একাধিক পরীক্ষা-নিরীক্ষা চালিয়েছিলেন। কিন্তু তার উপসংহারটি পূর্ববর্তী অনুমানের সম্পূর্ণ বিপরীতে পরিণত হয়েছে।
ভোল্টা এই বিষয়টির প্রতি দৃষ্টি আকর্ষণ করেছেন যে একটি জীবন্ত প্রাণী বৈদ্যুতিক স্রাবের একটি সূচক মাত্র। যখন কারেন্ট চলে যায়, তখন পায়ের পেশী সংকুচিত হয়, যা একটি সম্ভাব্য পার্থক্য নির্দেশ করে। বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের উৎস ছিল ভিন্ন ভিন্ন ধাতুর যোগাযোগ। রাসায়নিক উপাদানগুলির একটি সিরিজে তারা যত দূরে থাকবে, প্রভাব তত বেশি হবে৷
একটি ইলেক্ট্রোলাইট দ্রবণে ভিজিয়ে রাখা কাগজের চাকতি দিয়ে রাখা ভিন্ন ধাতুর প্লেট দীর্ঘ সময়ের জন্য প্রয়োজনীয় সম্ভাব্য পার্থক্য তৈরি করে। এবং এটি কম হতে দিন (1.1 V), তবে বৈদ্যুতিক প্রবাহ দীর্ঘ সময়ের জন্য তদন্ত করা যেতে পারে। প্রধান বিষয় হল যে ভোল্টেজ ঠিক ততক্ষণ পর্যন্ত অপরিবর্তিত ছিল।
কি হচ্ছে
কেন "গ্যালভানিক কোষ" নামক উত্সগুলি এমন প্রভাব সৃষ্টি করে?
একটি ডাইইলেকট্রিকে স্থাপিত দুটি ধাতব ইলেক্ট্রোড ভিন্ন ভূমিকা পালন করে। একজন ইলেকট্রন সরবরাহ করে, অন্যটি তাদের গ্রহণ করে। রেডক্স প্রতিক্রিয়া প্রক্রিয়া একটি ইলেক্ট্রোডে অতিরিক্ত ইলেকট্রনের উপস্থিতির দিকে নিয়ে যায়, যাকে ঋণাত্মক মেরু বলা হয় এবং দ্বিতীয়টিতে ঘাটতি হয়, আমরা এটিকে উত্সের ধনাত্মক মেরু হিসাবে চিহ্নিত করব।
সহজতম গ্যালভানিক কোষে, একটি ইলেক্ট্রোডে অক্সিডেটিভ বিক্রিয়া ঘটে এবং অন্যটিতে হ্রাস প্রতিক্রিয়া ঘটে। ইলেকট্রন সার্কিটের বাইরে থেকে ইলেকট্রোডে আসে। ইলেক্ট্রোলাইট হল উৎসের ভিতরে থাকা আয়নগুলির বর্তমান পরিবাহী। প্রতিরোধের শক্তি প্রক্রিয়াটির সময়কালকে নিয়ন্ত্রণ করে৷
কপার-জিঙ্ক উপাদান
গ্যালভানিক কোষগুলির অপারেশনের নীতিটি একটি তামা-দস্তা গ্যালভানিক কোষের উদাহরণ ব্যবহার করে বিবেচনা করা আকর্ষণীয়, যার ক্রিয়া জিঙ্ক এবং কপার সালফেটের শক্তির কারণে হয়। এই উত্সে, একটি তামার প্লেট একটি তামার সালফেট দ্রবণে স্থাপন করা হয়, এবং একটি দস্তা ইলেক্ট্রোড একটি দস্তা সালফেট দ্রবণে নিমজ্জিত হয়। মিশ্রন প্রতিরোধ করার জন্য সমাধানগুলি একটি ছিদ্রযুক্ত স্পেসার দ্বারা পৃথক করা হয়, তবে অবশ্যই যোগাযোগে থাকতে হবে।
যদি সার্কিট বন্ধ থাকে, জিঙ্কের পৃষ্ঠের স্তরটি জারিত হয়। তরলের সাথে মিথস্ক্রিয়া প্রক্রিয়ায়, দস্তা পরমাণু, আয়নে পরিণত হয়ে দ্রবণে উপস্থিত হয়। ইলেকট্রন ইলেক্ট্রোডে মুক্তি পায়, যা কারেন্ট তৈরিতে অংশ নিতে পারে।
কপার ইলেক্ট্রোডে গিয়ে ইলেকট্রনগুলো হ্রাস বিক্রিয়ায় অংশ নেয়। থেকেদ্রবণ, তামার আয়নগুলি পৃষ্ঠের স্তরে প্রবেশ করে, হ্রাসের প্রক্রিয়ায় তারা তামার পরমাণুতে পরিণত হয়, তামা প্লেটে জমা হয়।
যা ঘটছে তার সংক্ষিপ্তসারের জন্য: একটি গ্যালভানিক কোষের অপারেশনের প্রক্রিয়াটি সার্কিটের বাইরের অংশ বরাবর রিডসিং এজেন্ট থেকে অক্সিডাইজিং এজেন্টে ইলেকট্রন স্থানান্তরের সাথে থাকে। প্রতিক্রিয়া উভয় ইলেক্ট্রোড সঞ্চালিত হয়. উৎসের ভিতরে একটি আয়ন প্রবাহ প্রবাহিত হয়।
ব্যবহারের অসুবিধা
নীতিগতভাবে, সম্ভাব্য রেডক্স প্রতিক্রিয়াগুলির যেকোনো একটি ব্যাটারিতে ব্যবহার করা যেতে পারে। কিন্তু প্রযুক্তিগতভাবে মূল্যবান উপাদানগুলিতে কাজ করতে সক্ষম এতগুলি পদার্থ নেই। তাছাড়া, অনেক প্রতিক্রিয়ার জন্য ব্যয়বহুল পদার্থের প্রয়োজন হয়।
আধুনিক ব্যাটারির গঠন আরও সহজ। একটি ইলেক্ট্রোলাইটে রাখা দুটি ইলেক্ট্রোড জাহাজটি পূরণ করে - ব্যাটারি কেস। এই ধরনের নকশা বৈশিষ্ট্যগুলি কাঠামোকে সহজ করে এবং ব্যাটারির খরচ কমায়৷
যেকোন গ্যালভানিক কোষ সরাসরি বিদ্যুৎ উৎপাদন করতে সক্ষম।
কারেন্টের রেজিস্ট্যান্স সমস্ত আয়নকে একই সময়ে ইলেক্ট্রোডে থাকতে দেয় না, তাই উপাদানটি দীর্ঘ সময় ধরে কাজ করে। আয়ন গঠনের রাসায়নিক বিক্রিয়া যত তাড়াতাড়ি বা পরে বন্ধ হয়ে যায়, উপাদানটি নিঃসৃত হয়।
বর্তমান উৎসের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ গুরুত্বপূর্ণ।
প্রতিরোধ সম্পর্কে সামান্য
বৈদ্যুতিক প্রবাহের ব্যবহার, নিঃসন্দেহে, বৈজ্ঞানিক ও প্রযুক্তিগত অগ্রগতিকে একটি নতুন স্তরে নিয়ে এসেছে, তাকে একটি বিশাল উত্সাহ দিয়েছে। কিন্তু স্রোতের প্রবাহের প্রতিরোধের শক্তি এই ধরনের উন্নয়নের পথে বাধা হয়ে দাঁড়ায়।
একদিকে, বৈদ্যুতিক প্রবাহের দৈনন্দিন জীবন এবং প্রযুক্তিতে ব্যবহৃত অমূল্য বৈশিষ্ট্য রয়েছে, অন্যদিকে, উল্লেখযোগ্য বিরোধিতা রয়েছে। পদার্থবিদ্যা, প্রকৃতির বিজ্ঞান হিসাবে, এই পরিস্থিতিগুলিকে লাইনে আনতে ভারসাম্য বজায় রাখার চেষ্টা করে৷
বর্তমান প্রতিরোধের উদ্ভব হয় বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত কণার মিথস্ক্রিয়ার কারণে যে পদার্থের মাধ্যমে তারা চলে। স্বাভাবিক তাপমাত্রার পরিস্থিতিতে এই প্রক্রিয়াটি বাদ দেওয়া অসম্ভব৷
প্রতিরোধ
বর্তমান উৎসের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ এবং সার্কিটের বাহ্যিক অংশের প্রতিরোধ কিছুটা ভিন্ন প্রকৃতির, তবে এই প্রক্রিয়াগুলিতে চার্জ সরানোর জন্য একই কাজ করা হয়।
কাজটি নিজেই শুধুমাত্র উৎসের বৈশিষ্ট্য এবং এর বিষয়বস্তুর উপর নির্ভর করে: ইলেক্ট্রোড এবং ইলেক্ট্রোলাইটের গুণাবলী, সেইসাথে সার্কিটের বাহ্যিক অংশগুলির জন্য, যার প্রতিরোধ জ্যামিতিক পরামিতি এবং রাসায়নিকের উপর নির্ভর করে উপাদানের বৈশিষ্ট্য। উদাহরণস্বরূপ, একটি ধাতব তারের রোধ তার দৈর্ঘ্য বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পায় এবং ক্রস-বিভাগীয় অঞ্চলের প্রসারণের সাথে হ্রাস পায়। কিভাবে প্রতিরোধ ক্ষমতা কমানো যায় সেই সমস্যার সমাধান করার সময়, পদার্থবিজ্ঞান বিশেষ উপকরণ ব্যবহার করার পরামর্শ দেয়।
কাজের বর্তমান
জুল-লেনজ আইন অনুসারে, পরিবাহীতে নির্গত তাপের পরিমাণ প্রতিরোধের সমানুপাতিক। যদি আমরা তাপের পরিমাণকে Qint. হিসেবে চিহ্নিত করি, বর্তমান I এর শক্তি, এর প্রবাহ t এর সময়, তাহলে আমরা পাই:
Qint=I2 · r t,
যেখানে r হল উৎসের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধবর্তমান।
পুরো সার্কিটে, এর অভ্যন্তরীণ এবং বাহ্যিক উভয় অংশ সহ, মোট তাপের পরিমাণ নির্গত হবে, যার সূত্রটি হল:
Qপূর্ণ=I2 ·r t + I2 R t=I2 (r +R) t,
এটি পদার্থবিজ্ঞানে কীভাবে প্রতিরোধকে বোঝানো হয় তা জানা যায়: একটি বাহ্যিক সার্কিটের (উৎস ছাড়া সমস্ত উপাদান) প্রতিরোধের R.
একটি সম্পূর্ণ সার্কিটের জন্য ওহমের সূত্র
মনে রাখবেন যে মূল কাজটি বর্তমান উৎসের ভিতরে বাহ্যিক শক্তি দ্বারা করা হয়। এর মান ক্ষেত্র দ্বারা বাহিত চার্জের গুণফল এবং উৎসের ইলেক্ট্রোমোটিভ শক্তির সমান:
q E=I2 (r + R) t.
উপলব্ধি করে যে চার্জটি বর্তমান শক্তির গুণফল এবং এর প্রবাহের সময়ের সমান, আমাদের আছে:
E=I (r + R)।
কারণ ও প্রভাব সম্পর্ক অনুসারে, ওহমের সূত্রের রূপ রয়েছে:
I=E: (r + R)।
একটি ক্লোজ সার্কিটে কারেন্ট বর্তমান উৎসের EMF-এর সাথে সরাসরি সমানুপাতিক এবং সার্কিটের মোট (মোট) প্রতিরোধের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক।
এই প্যাটার্নের উপর ভিত্তি করে, বর্তমান উৎসের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ নির্ধারণ করা সম্ভব।
উৎস নিষ্কাশন ক্ষমতা
নিঃসরণ ক্ষমতাও উৎসের প্রধান বৈশিষ্ট্যের জন্য দায়ী করা যেতে পারে। নির্দিষ্ট পরিস্থিতিতে কাজ করার সময় সর্বাধিক পরিমাণ বিদ্যুৎ পাওয়া যেতে পারে তা নির্ভর করে স্রাব প্রবাহের শক্তির উপর।
আদর্শ ক্ষেত্রে, যখন নির্দিষ্ট অনুমান করা হয়, স্রাব ক্ষমতাকে ধ্রুবক হিসাবে বিবেচনা করা যেতে পারে।
Kউদাহরণস্বরূপ, 1.5 V এর সম্ভাব্য পার্থক্য সহ একটি স্ট্যান্ডার্ড ব্যাটারির ডিসচার্জ ক্ষমতা 0.5 Ah। যদি স্রাব কারেন্ট 100mA হয়, তাহলে এটি 5 ঘন্টা কাজ করে।
ব্যাটারি চার্জ করার পদ্ধতি
ব্যাটারির শোষণ তাদের স্রাবের দিকে নিয়ে যায়। ব্যাটারি পুনরুদ্ধার, ছোট কোষের চার্জিং একটি কারেন্ট ব্যবহার করে বাহিত হয় যার শক্তির মান উৎস ক্ষমতার এক দশমাংশের বেশি নয়।
নিম্নলিখিত চার্জিং পদ্ধতি উপলব্ধ:
- একটি নির্দিষ্ট সময়ের জন্য ধ্রুবক কারেন্ট ব্যবহার করা (প্রায় 16 ঘন্টা বর্তমান 0.1 ব্যাটারি ক্ষমতা);
- একটি স্টেপ-ডাউন কারেন্ট দিয়ে একটি পূর্বনির্ধারিত সম্ভাব্য পার্থক্য মানতে চার্জ করা;
- ভারসাম্যহীন স্রোতের ব্যবহার;
- চার্জিং এবং ডিসচার্জিং এর সংক্ষিপ্ত ডালগুলির ধারাবাহিক প্রয়োগ, যেখানে প্রথমটির সময় দ্বিতীয়টির সময়কে ছাড়িয়ে যায়৷
ব্যবহারিক কাজ
কাজটি প্রস্তাব করা হয়েছে: বর্তমান উত্স এবং EMF এর অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ নির্ধারণ করা।
এটি সম্পাদন করার জন্য, আপনাকে একটি বর্তমান উত্স, একটি অ্যামিটার, একটি ভোল্টমিটার, একটি স্লাইডার রিওস্ট্যাট, একটি কী, কন্ডাক্টরের একটি সেট স্টক আপ করতে হবে৷
একটি ক্লোজ সার্কিটের জন্য ওহমের সূত্র ব্যবহার করা বর্তমান উৎসের অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ নির্ধারণ করবে। এটি করার জন্য, আপনাকে এর EMF, রিওস্ট্যাটের প্রতিরোধের মান জানতে হবে।
বর্তনীর বাইরের অংশে বর্তমান প্রতিরোধের গণনার সূত্রটি সার্কিট বিভাগের জন্য ওহমের সূত্র থেকে নির্ধারণ করা যেতে পারে:
I=U: R,
যেখানে আমি সার্কিটের বাইরের অংশে বর্তমান শক্তি, একটি অ্যামিটার দিয়ে পরিমাপ করা হয়; U - বহিরাগত উপর ভোল্টেজপ্রতিরোধ।
নির্ভুলতা উন্নত করতে, পরিমাপ কমপক্ষে 5 বার নেওয়া হয়। এটি কিসের জন্যে? পরীক্ষার সময় পরিমাপ করা ভোল্টেজ, রেজিস্ট্যান্স, কারেন্ট (বা বরং বর্তমান শক্তি) নিচে ব্যবহার করা হয়েছে।
বর্তমান উত্সের EMF নির্ধারণ করতে, আমরা এই সত্যটি ব্যবহার করি যে কী খোলার সাথে এর টার্মিনালের ভোল্টেজ প্রায় EMF-এর সমান।
আসুন একটি ব্যাটারি, একটি রিওস্ট্যাট, একটি অ্যামিটার, সিরিজে সংযুক্ত একটি কী থেকে একটি সার্কিট একত্রিত করি। আমরা বর্তমান উৎসের টার্মিনালের সাথে একটি ভোল্টমিটার সংযোগ করি। চাবিটি খোলার পরে, আমরা এটির রিডিং নিই৷
অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ, যার সূত্রটি সম্পূর্ণ সার্কিটের জন্য ওহমের সূত্র থেকে পাওয়া যায়, তা গাণিতিক গণনা দ্বারা নির্ধারিত হয়:
- I=E: (r + R)।
- r=E: I – U: I.
পরিমাপ দেখায় যে অভ্যন্তরীণ প্রতিরোধ বাহ্যিক প্রতিরোধের তুলনায় অনেক কম।
রিচার্জেবল ব্যাটারি এবং ব্যাটারির ব্যবহারিক ফাংশন ব্যাপকভাবে ব্যবহৃত হয়। বৈদ্যুতিক মোটরগুলির অবিসংবাদিত পরিবেশগত সুরক্ষা সন্দেহের বাইরে, তবে একটি ধারণক্ষমতাসম্পন্ন, এরগনোমিক ব্যাটারি তৈরি করা আধুনিক পদার্থবিজ্ঞানের একটি সমস্যা। এর সমাধান স্বয়ংচালিত প্রযুক্তির বিকাশে একটি নতুন রাউন্ডের দিকে নিয়ে যাবে৷
মোবাইল ইলেকট্রনিক ডিভাইসেও ছোট, হালকা, উচ্চ ক্ষমতার ব্যাটারি অপরিহার্য। এগুলিতে ব্যবহৃত শক্তির পরিমাণ সরাসরি ডিভাইসগুলির কার্যকারিতার সাথে সম্পর্কিত৷
