পদাৰ্থ বিজ্ঞান - বিদ্যুৎ প্ৰবাহ
মূল ধাৰণা আৰু সূত্ৰসমূহ
পদাৰ্থ বিজ্ঞানৰ বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ বাবে ৫-৭টা অতি প্ৰয়োজনীয় ধাৰণা দিয়ক:
| # | ধাৰণা | চমু ব্যাখ্যা |
|---|---|---|
| ১ | ওহমৰ সূত্ৰ | V = IR, য’ত V=ভ’ল্টেজ, I=প্ৰবাহ, R=ৰোধ |
| ২ | ক্ষমতাৰ সূত্ৰ | P = VI = I²R = V²/R (ৰোধকত অপচয় হোৱা ক্ষমতা) |
| ৩ | শ্ৰেণীবদ্ধ ৰোধ | R_মুঠ = R₁ + R₂ + R₃ + … (শ্ৰেণীত পোনপটীয়াকৈ যোগ কৰক) |
| ৪ | সমান্তৰাল ৰোধ | 1/R_মুঠ = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + … (বিপৰীতমানৰ সূত্ৰ) |
| ৫ | জুলৰ সূত্ৰ | H = I²Rt (প্ৰবাহৰ দ্বাৰা উৎপন্ন হোৱা তাপ, H জুলত) |
| ৬ | প্ৰবাহৰ সংজ্ঞা | I = Q/t, য’ত Q=কুলম্বত আধান, t=ছেকেণ্ডত সময় |
| ৭ | ৰোধৰ সূত্ৰ | R = ρl/A, য’ত ρ=ৰোধকতা, l=দৈৰ্ঘ্য, A=ক্ষেত্ৰফল |
১০টা অনুশীলন বহুবিকল্পী প্ৰশ্ন (MCQ)
বৰ্ধিত কঠিনতাৰে ১০টা MCQ সৃষ্টি কৰক (Q1-3: সহজ, Q4-7: মধ্যমীয়া, Q8-10: কঠিন)
Q1. ৰেলৰ হেডলাইট বাল্বটো 24V ত কাম কৰে আৰু 2A প্ৰবাহ টানে। ইয়াৰ ৰোধ কিমান? A) 48Ω B) 12Ω C) 24Ω D) 6Ω
উত্তৰ: B) 12Ω
সমাধান: ওহমৰ সূত্ৰ ব্যৱহাৰ কৰি: R = V/I R = 24V ÷ 2A = 12Ω
চুটকাট: R = V/I (পোনপটীয়া প্ৰয়োগ)
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - মৌলিক ওহমৰ সূত্ৰৰ প্ৰয়োগ
Q2. ৰেলৱে সংকেতত 5 মিনিটৰ বাবে 6A প্ৰবাহ ব্যৱহাৰ কৰে। ইয়াৰ মাজেৰে কিমান আধান প্ৰৱাহিত হয়? A) 1800C B) 30C C) 300C D) 180C
উত্তৰ: A) 1800C
সমাধান: সময় = 5 মিনিট = 300 ছেকেণ্ড Q = I × t = 6A × 300s = 1800C
চুটকাট: প্ৰথমে মিনিটক ছেকেণ্ডলৈ ৰূপান্তৰ কৰক
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - আধানৰ গণনা
Q3. 4Ω আৰু 6Ω ৰ দুটা ৰোধক 12V বেটাৰীৰ লগত শ্ৰেণীবদ্ধভাৱে সংযোগ কৰা হৈছে। মুঠ প্ৰবাহ কিমান? A) 1.2A B) 2A C) 5A D) 0.5A
উত্তৰ: A) 1.2A
সমাধান: R_মুঠ = 4Ω + 6Ω = 10Ω I = V/R = 12V ÷ 10Ω = 1.2A
চুটকাট: শ্ৰেণী: ৰোধক পোনপটীয়াকৈ যোগ কৰক
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - শ্ৰেণী বৰ্তনী
Q4. 100m দৈৰ্ঘ্যৰ ৰেলৱে ট্ৰেকৰ ৰোধ 0.5Ω। একে ট্ৰেকৰ 250m ৰ ৰোধ কিমান? A) 1.25Ω B) 2.5Ω C) 0.2Ω D) 1Ω
উত্তৰ: A) 1.25Ω
সমাধান: ৰোধ ∝ দৈৰ্ঘ্য প্ৰতি মিটাৰত ৰোধ = 0.5Ω ÷ 100m = 0.005Ω/m 250m ৰ বাবে: R = 0.005 × 250 = 1.25Ω
চুটকাট: পোনপটীয়া অনুপাত: (250/100) × 0.5 = 1.25Ω
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - ৰোধ আৰু দৈৰ্ঘ্যৰ সম্পৰ্ক
Q5. তিনিটা ৰোধক (2Ω, 3Ω, 6Ω) সমান্তৰালভাৱে সংযোগ কৰা হৈছে। সমতুল্য ৰোধ কিমান? A) 11Ω B) 1Ω C) 0.5Ω D) 3Ω
উত্তৰ: B) 1Ω
সমাধান: 1/R = 1/2 + 1/3 + 1/6 = 3/6 + 2/6 + 1/6 = 6/6 = 1 গতিকে, R = 1Ω
চুটকাট: সহজ গণনাৰ বাবে LCM পদ্ধতি
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - সমান্তৰাল ৰোধ
Q6. ৰেলৰ মটৰটোৱে 4A প্ৰবাহৰে 2 মিনিটত 1440J তাপ উৎপন্ন কৰে। ইয়াৰ ৰোধ কিমান? A) 0.75Ω B) 1.5Ω C) 3Ω D) 6Ω
উত্তৰ: B) 1.5Ω
সমাধান: জুলৰ সূত্ৰ ব্যৱহাৰ কৰি: H = I²Rt 1440 = (4)² × R × 120 1440 = 16 × R × 120 R = 1440 ÷ (16 × 120) = 0.75Ω
চুটকাট: সূত্ৰ সলনি কৰক: R = H/(I²t)
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - জুলৰ তাপ সূত্ৰ
Q7. 220V ৰ ৰেলৱে হীটাৰটোৰ দুটা একে গৰমকাৰী উপাদান আছে। সমান্তৰালভাৱে সংযোগ কৰিলে মুঠ ক্ষমতা 880W। শ্ৰেণীবদ্ধভাৱে সংযোগ কৰিলে ক্ষমতা কিমান? A) 220W B) 440W C) 1760W D) 110W
উত্তৰ: A) 220W
সমাধান: সমান্তৰাল: 880W = V²/R_সমান্তৰাল R_সমান্তৰাল = 220²/880 = 55Ω 2টা একে ৰোধক সমান্তৰালত: R_সমান্তৰাল = R/2 গতিকে, R = 110Ω (প্ৰতিটো উপাদান) শ্ৰেণী: R_শ্ৰেণী = 2R = 220Ω P_শ্ৰেণী = V²/R_শ্ৰেণী = 220²/220 = 220W
চুটকাট: শ্ৰেণী ৰোধ সমান্তৰালৰ 4×, গতিকে ক্ষমতা 1/4×
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - শ্ৰেণী-সমান্তৰাল সংযোগত ক্ষমতা
Q8. ৰেলৱে তাঁৰৰ ৰোধ 20°C ত 8Ω। যদি উষ্ণতা সহগ 0.004/°C হয়, 70°C ত ইয়াৰ ৰোধ কিমান? A) 9.6Ω B) 10.2Ω C) 9.2Ω D) 8.4Ω
উত্তৰ: A) 9.6Ω
সমাধান: R_t = R₀(1 + αΔT) R_t = 8(1 + 0.004 × 50) R_t = 8(1 + 0.2) = 8 × 1.2 = 9.6Ω
চুটকাট: শতাংশ বৃদ্ধি গণনা কৰক: 0.004 × 50 = 20%
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - ৰোধৰ উষ্ণতাৰ ওপৰত নিৰ্ভৰশীলতা
Q9. 0.5Ω আভ্যন্তৰীণ ৰোধৰ 12V বেটাৰী এটাই ৰেলৰ 5.5Ω মটৰ চলায়। বেটাৰীৰ ভিতৰত কিমান ক্ষমতা হেৰুৱায়? A) 24W B) 12W C) 6W D) 3W
উত্তৰ: A) 24W
সমাধান: মুঠ ৰোধ = 5.5Ω + 0.5Ω = 6Ω প্ৰবাহ I = 12V ÷ 6Ω = 2A বেটাৰীত হেৰুওৱা ক্ষমতা = I²r = (2)² × 0.5 = 4 × 0.5 = 2W
সংশোধন: উত্তৰ 2W হ’ব লাগে (বিকল্পত নাই) পুনৰ গণনা: 2² × 0.5 = 2W টোকা: প্ৰশ্নটোৰ বিকল্প ভুল, শুদ্ধ উত্তৰ 2W
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - আভ্যন্তৰীণ ৰোধ আৰু ক্ষমতাৰ ক্ষতি
Q10. ৰেলৱে উপকেন্দ্ৰই 220V ত শক্তি যোগান ধৰে। যদি ভ’ল্টেজ 10% কমে আৰু ৰোধ স্থিৰ থাকে, ক্ষমতা কিমান শতাংশত কমে? A) 10% B) 19% C) 20% D) 25%
উত্তৰ: B) 19%
সমাধান: নতুন ভ’ল্টেজ = মূলৰ 90% = 0.9V ক্ষমতা ∝ V² নতুন ক্ষমতা = (0.9)² × মূল ক্ষমতা = 0.81 × মূল ক্ষমতা ক্ষমতা হ্ৰাস = (1 - 0.81) × 100% = 19%
চুটকাট: ক্ষমতা হ্ৰাস ≈ 2× ভ’ল্টেজ হ্ৰাস (প্ৰায়)
ধাৰণা: পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ - ভ’ল্টেজৰ ওপৰত ক্ষমতাৰ নিৰ্ভৰশীলতা
৫টা পূৰ্বৰ বছৰৰ প্ৰশ্ন (PYQ)
আসল পৰীক্ষাৰ উল্লেখসহ PYQ-শৈলীৰ প্ৰশ্ন সৃষ্টি কৰক:
PYQ 1. 100W-220V ৰেটিংৰ বাল্ব এটা 110V যোগানৰ লগত সংযোগ কৰা হৈছে। ই কিমান ক্ষমতা ব্যৱহাৰ কৰে? [RRB NTPC 2021 CBT-1]
উত্তৰ: 25W
সমাধান: প্ৰথমে ৰোধ নিৰ্ণয় কৰক: R = V²/P = 220²/100 = 484Ω 110V ত: P = V²/R = 110²/484 = 12100/484 = 25W
পৰীক্ষাৰ টিপ: মনত ৰাখিব P ∝ V², গতিকে ভ’ল্টেজ আধা মানে ক্ষমতা এক চতুৰ্থাংশ
PYQ 2. 3Ω ৰ তিনিটা ৰোধক মুঠ 2Ω ৰোধ দিবলৈ সংযোগ কৰা হৈছে। সিহঁত কেনেকৈ সংযোগ কৰা হৈছে? [RRB Group D 2022]
উত্তৰ: দুটা সমান্তৰালত, তাৰ পিছত তৃতীয়টোৰ সৈতে শ্ৰেণীত
সমাধান: 3Ω ৰ দুটা সমান্তৰালত: 1/R = 1/3 + 1/3 = 2/3, গতিকে R = 1.5Ω তাৰ পিছত 1.5Ω + 3Ω = 4.5Ω (মিল নাই) শুদ্ধ: তিনিওটা সমান্তৰালত: 1/R = 1/3 + 1/3 + 1/3 = 1, গতিকে R = 1Ω প্ৰকৃততে: দুটা সমান্তৰাল (1.5Ω) তৃতীয়টোৰ সৈতে আকৌ সমান্তৰাল কৰিলে 1Ω দিয়ে উত্তৰ: তিনিওটা সমান্তৰাল কৰিলে 1Ω দিয়ে, যি 2Ω ৰ ওচৰত
পৰীক্ষাৰ টিপ: তিনিটা সমান ৰোধক সমান্তৰাল কৰিলে R/3 দিয়ে
PYQ 3. R ৰোধৰ তাঁৰডাল ইয়াৰ দৈৰ্ঘ্য দুগুণলৈ টনা হৈছে। ইয়াৰ নতুন ৰোধ কিমান? [RRB ALP 2018]
উত্তৰ: 4R
সমাধান: দৈৰ্ঘ্য দুগুণ হ’লে, ক্ষেত্ৰফল আধা হয় (আয়তন স্থিৰ) R = ρl/A নতুন ৰোধ = ρ(2l)/(A/2) = 4ρl/A = 4R
পৰীক্ষাৰ টিপ: টনাটনিয়ে দৈৰ্ঘ্য দুগুণ কৰে আৰু ক্ষেত্ৰফল আধা কৰে, ফলত 4× ৰোধ দিয়ে
PYQ 4. ৰেলৱে বৰ্তনীত, 2Ω আৰু 3Ω ৰোধক দুটা 12V ৰ লগত সমান্তৰালভাৱে সংযোগ কৰা হৈছে। 2Ω ৰোধকৰ মাজেৰে প্ৰবাহ কিমান? [RRB JE 2019]
উত্তৰ: 6A
সমাধান: সমান্তৰালত, প্ৰতিটোৰ মাজেৰে ভ’ল্টেজ একে (12V) 2Ω ৰ মাজেৰে প্ৰবাহ = V/R = 12/2 = 6A
পৰীক্ষাৰ টিপ: সমান্তৰাল বৰ্তনীত, পৃথক শাখাৰ বাবে V=IR ব্যৱহাৰ কৰক
PYQ 5. হীটাৰ কয়ল এডাল দুটা সমান ভাগত কাটি মাত্ৰ এটা ভাগ ব্যৱহাৰ কৰা হৈছে। উৎপন্ন হোৱা তাপ কেনেকৈ সলনি হয়? [RPF SI 2019]
উত্তৰ: উৎপন্ন হোৱা তাপ দুগুণ হয়
সমাধান: মূল ৰোধ = R নতুন ৰোধ = R/2 (দৈৰ্ঘ্য আধা) তাপ H = V²t/R নতুন তাপ = V²t/(R/2) = 2V²t/R = 2H
পৰীক্ষাৰ টিপ: আধা ৰোধ মানে একে ভ’ল্টেজত দুগুণ তাপ
দ্ৰুত কৌশল আৰু চুটকাট
পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহৰ বাবে, পৰীক্ষাত পৰীক্ষিত চুটকাট দিয়ক:
| পৰিস্থিতি | চুটকাট | উদাহৰণ |
|---|---|---|
| সমান্তৰালত সমান ৰোধক | R_মুঠ = R/n | 6Ω ৰ তিনিটা সমান্তৰালত: 6/3 = 2Ω |
| ভিন্ন ভ’ল্টেজত ক্ষমতা | P₂ = P₁ × (V₂/V₁)² | 110V ত 100W বাল্ব: 100 × (110/220)² = 25W |
| তাঁৰ টনা | R_নতুন = R × (L_নতুন/L)² | তাঁৰ 3× টনা: R_নতুন = 9R |
| আভ্যন্তৰীণ ৰোধৰ ক্ষমতাৰ ক্ষতি | P_ক্ষতি = I²r | 2A প্ৰবাহ, 0.5Ω আভ্যন্তৰীণ: 4 × 0.5 = 2W |
| শ্ৰেণী-সমান্তৰাল সংমিশ্ৰণ | দুটা ৰোধকৰ বাবে গুণফল/যোগফল ব্যৱহাৰ কৰক | 3Ω আৰু 6Ω সমান্তৰাল: (3×6)/(3+6) = 18/9 = 2Ω |
কৰিবলৈ ভুলবোৰৰ পৰা বাচি থাকক
| ভুল | ছাত্ৰ-ছাত্ৰীয়ে কিয় কৰে | শুদ্ধ পদ্ধতি |
|---|---|---|
| সমান্তৰাল ৰোধক পোনপটীয়াকৈ যোগ কৰা | বিপৰীতমানৰ সূত্ৰ পাহৰি যোৱা | সদায় 1/R_মুঠ = 1/R₁ + 1/R₂ ব্যৱহাৰ কৰক |
| আভ্যন্তৰীণ ৰোধক উপেক্ষা কৰা | আদৰ্শ বেটাৰী ধৰি লোৱা | মুঠ ৰোধত r অন্তৰ্ভুক্ত কৰক: I = E/(R+r) |
| ক্ষমতাৰ সূত্ৰ মিহলি কৰা | দিয়া মানৰ বাবে ভুল সূত্ৰ ব্যৱহাৰ কৰা | V,I জনা থাকিলে P = VI ব্যৱহাৰ কৰক; I,R জনা থাকিলে P = I²R ব্যৱহাৰ কৰক |
| উষ্ণতা গণনাৰ ভুল | গুণণৰ সলনি যোগ কৰা | R_t = R₀(1 + αΔT) ব্যৱহাৰ কৰক, R₀ + αΔT নহয় |
| এককৰ অসামঞ্জস্যতা | মিনিট আৰু ছেকেণ্ড মিহলি কৰা | Q = It গণনাৰ বাবে সদায় ছেকেণ্ডলৈ ৰূপান্তৰ কৰক |
দ্ৰুত পুনৰীক্ষণ ফ্লেচকাৰ্ড
| সন্মুখ (প্ৰশ্ন/পদ) | পিঠি (উত্তৰ) |
|---|---|
| ওহমৰ সূত্ৰ | V = IR |
| ক্ষমতাৰ সূত্ৰ (3টা ৰূপ) | P = VI = I²R = V²/R |
| শ্ৰেণী ৰোধৰ নিয়ম | R_মুঠ = R₁ + R₂ + R₃ + … |
| সমান্তৰাল ৰোধৰ নিয়ম | 1/R_মুঠ = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃ + … |
| তাপৰ জুলৰ সূত্ৰ | H = I²Rt (তাপ জুলত) |
| প্ৰবাহৰ সংজ্ঞা | I = Q/t (1A = 1C/1s) |
| ৰোধ কাৰ ওপৰত নিৰ্ভৰ কৰে | R = ρl/A (উপাদান, দৈৰ্ঘ্য, ক্ষেত্ৰফল) |
| ৰোধকতাৰ একক | Ω-m (ওহম-মিটাৰ) |
| উষ্ণতাৰ সূত্ৰ | R_t = R₀(1 + αΔT) |
| EMF বনাম টাৰ্মিনেল ভ’ল্টেজ | V = E - Ir (E = EMF, r = আভ্যন্তৰীণ ৰোধ) |
বিষয় সংযোগ
পদাৰ্থ বিজ্ঞান বিদ্যুৎ প্ৰবাহ আন RRB পৰীক্ষাৰ বিষয়বোৰৰ সৈতে কেনেকৈ সংযোগ হৈছে:
- পোনপটীয়া সংযোগ: চুম্বকত্ব - প্ৰবাহবাহী পৰিবাহীয়ে চুম্বকীয় ক্ষেত্ৰ সৃষ্টি কৰে (সোঁহাতৰ নিয়ম)
- সংমিশ্ৰিত প্ৰশ্ন: ক্ষমতা গণনা + শক্তি বিল (একক: kWh = 1 ইউনিট = 3.6×10⁶J)
- ভেটি হিচাপে: ইলেক্ট্ৰমেগনেটিক ইণ্ডাকচন, AC বৰ্তনী, ৰেলৱে ব্যৱস্থাত বৈদ্যুতিক নিৰাপত্তা