‘বিদ্যুৎ’ বিষয়ক পূর্ববর্তী অধ্যায়ে আমরা তড়িৎ প্রবাহের তাপীয় ক্রিয়া সম্পর্কে শিখেছি। তড়িৎ প্রবাহের অন্যান্য কী কী ক্রিয়া হতে পারে? আমরা জানি যে একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী তার একটি চুম্বকের মতো আচরণ করে। এটি বোঝার জন্য নিম্নলিখিত কার্যকলাপটি সম্পাদন করা যাক।

কার্যকলাপ ১২.১

• একটি সোজা মোটা তামার তার নিন এবং চিত্র ১২.১-এ দেখানো মতো একটি তড়িৎ বর্তনীতে $X$ এবং $Y$ বিন্দুর মধ্যে স্থাপন করুন। XY তারটি কাগজের তলের সাথে লম্বভাবে রাখা হয়েছে।
• এই তামার তারের কাছে একটি ছোট কম্পাস আনুভূমিকভাবে রাখুন। এর কাঁটার অবস্থান দেখুন।
• প্লাগে চাবি ঢুকিয়ে বর্তনীতে প্রবাহ চালু করুন।
• কম্পাস কাঁটার অবস্থানের পরিবর্তন লক্ষ্য করুন।

চিত্র ১২.১ একটি ধাতব পরিবাহীর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করলে কম্পাসের কাঁটা বিক্ষিপ্ত হয়

আমরা দেখি যে কাঁটাটি বিক্ষিপ্ত হয়েছে। এর অর্থ কী? এর অর্থ হল তামার তারের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ একটি চৌম্বকীয় ক্রিয়া সৃষ্টি করেছে। সুতরাং আমরা বলতে পারি যে বিদ্যুৎ ও চুম্বকত্ব পরস্পরের সাথে সম্পর্কিত। তাহলে, চলমান চুম্বকের তড়িৎ ক্রিয়ার বিপরীত সম্ভাবনা কী? এই অধ্যায়ে আমরা চৌম্বক ক্ষেত্র এবং এরূপ তড়িৎচৌম্বকীয় ক্রিয়া নিয়ে অধ্যয়ন করব। আমরা তড়িৎচুম্বক নিয়েও অধ্যয়ন করব যেগুলো তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বকীয় ক্রিয়া জড়িত।

হ্যান্স ক্রিশ্চিয়ান ওয়ারস্টেড (১৭৭৭-১৮৫১)

হ্যান্স ক্রিশ্চিয়ান ওয়ারস্টেড, $19^{\text{th }}$ শতকের একজন অগ্রগণ্য বিজ্ঞানী, তড়িৎচৌম্বকত্ব বোঝাতে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করেছিলেন। ১৮২০ সালে তিনি আকস্মিকভাবে আবিষ্কার করেন যে কাছাকাছি স্থাপিত একটি ধাতব তারের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করলে একটি কম্পাসের কাঁটা বিক্ষিপ্ত হয়। এই পর্যবেক্ষণের মাধ্যমে ওয়ারস্টেড দেখান যে বিদ্যুৎ ও চুম্বকত্ব সম্পর্কিত ঘটনা। তার গবেষণা পরবর্তীতে রেডিও, টেলিভিশন এবং অপটিক্যাল ফাইবারের মতো প্রযুক্তি সৃষ্টি করে। চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রাবল্যের এককটি তার সম্মানে ওয়ারস্টেড নামে নামকরণ করা হয়েছে।

১২.১ চৌম্বক ক্ষেত্র ও ক্ষেত্ররেখা

আমরা এই বিষয়ে পরিচিত যে একটি দণ্ড চুম্বকের কাছে আনা হলে একটি কম্পাসের কাঁটা বিক্ষিপ্ত হয়। একটি কম্পাসের কাঁটা আসলে একটি ছোট দণ্ড চুম্বক। কম্পাস কাঁটার প্রান্তগুলি আনুমানিক উত্তর ও দক্ষিণ দিকে নির্দেশ করে। উত্তর দিকে নির্দেশকারী প্রান্তটিকে উত্তরমুখী বা উত্তর মেরু বলে। দক্ষিণ দিকে নির্দেশকারী অপর প্রান্তটিকে দক্ষিণমুখী বা দক্ষিণ মেরু বলে। বিভিন্ন কার্যকলাপের মাধ্যমে আমরা পর্যবেক্ষণ করেছি যে সমমেরুগুলি পরস্পরকে বিকর্ষণ করে, অপরদিকে অসমমেরুগুলি পরস্পরকে আকর্ষণ করে।

কার্যকলাপ ১২.২

• কিছু আঠালো পদার্থ ব্যবহার করে একটি ড্রয়িং বোর্ডে একটি সাদা কাগজের শীট আটকান।
• এর কেন্দ্রে একটি দণ্ড চুম্বক রাখুন।
• দণ্ড চুম্বকের চারপাশে সমানভাবে কিছু লোহার গুঁড়ো ছিটিয়ে দিন (চিত্র ১২.২)। এই উদ্দেশ্যে একটি নুনের ছিটানোর পাত্র ব্যবহার করা যেতে পারে।
• এখন বোর্ডটি আলতো করে টোকা দিন।
• আপনি কী লক্ষ্য করেন?

চিত্র ১২.২ দণ্ড চুম্বকের কাছে লোহার গুঁড়োগুলো নিজেদেরকে ক্ষেত্ররেখা বরাবর সাজিয়ে নেয়।

লোহার গুঁড়োগুলি চিত্র ১২.২-এ দেখানো একটি নকশায় নিজেদেরকে সাজিয়ে নেয়। লোহার গুঁড়োগুলি কেন এমন নকশায় সাজে? এই নকশাটি কী প্রদর্শন করে? চুম্বকটি তার চারপাশের অঞ্চলে তার প্রভাব প্রয়োগ করে। তাই লোহার গুঁড়োগুলি একটি বল অনুভব করে। এইভাবে প্রয়োগকৃত বল লোহার গুঁড়োগুলিকে একটি নকশায় সাজাতে বাধ্য করে। যে অঞ্চলে একটি চুম্বকের বল শনাক্ত করা যায়, তাকে চৌম্বক ক্ষেত্রযুক্ত বলা হয়। যে রেখাগুলি বরাবর লোহার গুঁড়োগুলি নিজেদেরকে সাজায় সেগুলি চৌম্বক ক্ষেত্ররেখা নির্দেশ করে।

একটি দণ্ড চুম্বকের চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্ররেখা পাওয়ার অন্য কোন উপায় আছে কি? হ্যাঁ, আপনি নিজেই একটি দণ্ড চুম্বকের ক্ষেত্ররেখা আঁকতে পারেন।

কার্যকলাপ ১২.৩

• একটি ছোট কম্পাস এবং একটি দণ্ড চুম্বক নিন।
• কিছু আঠালো পদার্থ ব্যবহার করে ড্রয়িং বোর্ডে আটকানো একটি সাদা কাগজের শীটের উপর চুম্বকটি রাখুন।
• চুম্বকের সীমানা চিহ্নিত করুন।
• চুম্বকের উত্তর মেরুর কাছে কম্পাসটি রাখুন। এটি কীভাবে আচরণ করে? কাঁটার দক্ষিণ মেরুটি চুম্বকের উত্তর মেরুর দিকে নির্দেশ করে। কম্পাসের উত্তর মেরুটি চুম্বকের উত্তর মেরু থেকে দূরে নির্দেশিত হয়।
• কাঁটার দুটি প্রান্তের অবস্থান চিহ্নিত করুন।
• এখন কাঁটাটিকে একটি নতুন অবস্থানে সরান যাতে এর দক্ষিণ মেরুটি পূর্বে এর উত্তর মেরু দ্বারা দখলকৃত অবস্থান দখল করে।
• এইভাবে, ধাপে ধাপে এগিয়ে যান যতক্ষণ না আপনি চুম্বকের দক্ষিণ মেরুতে পৌঁছান, যেমন চিত্র ১২.৩-এ দেখানো হয়েছে।
• কাগজে চিহ্নিত বিন্দুগুলিকে একটি মসৃণ বক্ররেখা দ্বারা যুক্ত করুন। এই বক্ররেখাটি একটি ক্ষেত্ররেখা নির্দেশ করে।
• উপরের পদ্ধতিটি পুনরাবৃত্তি করুন এবং যতগুলি সম্ভব রেখা আঁকুন। আপনি চিত্র ১২.৪-এ দেখানো একটি নকশা পাবেন। এই রেখাগুলি চুম্বকের চারপাশের চৌম্বক ক্ষেত্র নির্দেশ করে। এগুলোকে চৌম্বক ক্ষেত্ররেখা বলে জানা যায়।
• আপনি যখন একটি ক্ষেত্ররেখা বরাবর কম্পাস কাঁটাটি সরান তখন এর বিক্ষেপ লক্ষ্য করুন। কাঁটাটি মেরুগুলির দিকে সরানো হলে বিক্ষেপ বৃদ্ধি পায়।

চিত্র ১২.৩ একটি কম্পাস কাঁটার সাহায্যে একটি চৌম্বক ক্ষেত্ররেখা অঙ্কন

চিত্র ১২.৪ একটি দণ্ড চুম্বকের চারপাশের ক্ষেত্ররেখা

চৌম্বক ক্ষেত্র হল একটি রাশি যার দিক ও মান উভয়ই আছে। চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকটি সেই দিক হিসেবে ধরা হয় যেদিকে একটি কম্পাস কাঁটার উত্তর মেরু তার ভিতরে চলে। তাই প্রচলিত রীতি অনুযায়ী ধরা হয় যে ক্ষেত্ররেখাগুলি উত্তর মেরু থেকে বের হয়ে দক্ষিণ মেরুতে মিলিত হয় (চিত্র ১২.৪-এ ক্ষেত্ররেখাগুলির উপর \tos চিহ্নগুলি লক্ষ্য করুন)। চুম্বকের ভিতরে, ক্ষেত্ররেখার দিক তার দক্ষিণ মেরু থেকে উত্তর মেরুর দিকে। সুতরাং চৌম্বক ক্ষেত্ররেখাগুলি বদ্ধ বক্ররেখা।

চৌম্বক ক্ষেত্রের আপেক্ষিক প্রাবল্য ক্ষেত্ররেখাগুলির নিকটবর্তীতার মাত্রা দ্বারা দেখানো হয়। ক্ষেত্রটি শক্তিশালী, অর্থাৎ অন্য একটি চুম্বকের মেরুতে ক্রিয়াশীল বল বেশি যেখানে ক্ষেত্ররেখাগুলি ঘন সন্নিবিষ্ট (চিত্র ১২.৪ দেখুন)।

দুটি ক্ষেত্ররেখা পরস্পরকে ছেদ করতে দেখা যায় না। যদি তারা ছেদ করত, তাহলে এর অর্থ হত ছেদ বিন্দুতে কম্পাস কাঁটাটি দুটি দিকে নির্দেশ করত, যা সম্ভব নয়।

১২.২ তড়িৎ প্রবাহবাহী পরিবাহীর কারণে চৌম্বক ক্ষেত্র

কার্যকলাপ ১২.১-এ, আমরা দেখেছি যে একটি ধাতব পরিবাহীর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ তার চারপাশে একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। উৎপন্ন ক্ষেত্রের দিক নির্ণয় করার জন্য নিম্নলিখিত উপায়ে কার্যকলাপটি পুনরাবৃত্তি করা যাক -

কার্যকলাপ ১২.৪

• একটি লম্বা সোজা তামার তার, $1.5 V$ এর দুই বা তিনটি কোষ এবং একটি প্লাগ চাবি নিন। চিত্র ১২.৫ (ক)-এ দেখানো মতো সেগুলি সবগুলি শ্রেণীবদ্ধভাবে সংযুক্ত করুন।
• সোজা তারটিকে একটি কম্পাস কাঁটার সমান্তরালে এবং তার উপরে রাখুন।
• বর্তনীতে চাবি প্লাগ করুন।
• কাঁটার উত্তর মেরুর বিক্ষেপের দিক লক্ষ্য করুন। যদি প্রবাহটি উত্তর থেকে দক্ষিণ দিকে প্রবাহিত হয়, যেমন চিত্র ১২.৫ (ক)-এ দেখানো হয়েছে, তাহলে কম্পাস কাঁটার উত্তর মেরুটি পূর্ব দিকে সরে যাবে।
• চিত্র ১২.৫ (খ)-এ দেখানো মতো বর্তনীতে কোষ সংযোগগুলি পরিবর্তন করুন। এর ফলে তামার তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহের দিক পরিবর্তিত হবে, অর্থাৎ দক্ষিণ থেকে উত্তর দিকে।
• কাঁটার বিক্ষেপের দিকের পরিবর্তন লক্ষ্য করুন। আপনি দেখবেন যে এখন কাঁটাটি বিপরীত দিকে সরে যায়, অর্থাৎ পশ্চিম দিকে [চিত্র ১২.৫ (খ)]। এর অর্থ হল তড়িৎ প্রবাহ দ্বারা উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকও বিপরীত হয়।

(ক)

(খ)

চিত্র ১২.৫ একটি সরল তড়িৎ বর্তনী যেখানে একটি সোজা তামার তার একটি কম্পাস কাঁটার সমান্তরালে এবং তার উপরে স্থাপন করা হয়েছে। প্রবাহের দিক বিপরীত হলে কাঁটার বিক্ষেপ বিপরীত হয়।

১২.২.১ একটি সোজা পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহের কারণে চৌম্বক ক্ষেত্র

একটি পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহ দ্বারা উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্রের নকশা কী নির্ধারণ করে? নকশাটি কি পরিবাহীর আকৃতির উপর নির্ভর করে? আমরা একটি কার্যকলাপের মাধ্যমে এটি তদন্ত করব।

আমরা প্রথমে একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী সোজা পরিবাহীর চারপাশের চৌম্বক ক্ষেত্রের নকশা বিবেচনা করব।

কার্যকলাপ ১২.৫

• একটি ব্যাটারি (১২ V), একটি পরিবর্তনশীল রোধ (বা একটি রিওস্ট্যাট), একটি অ্যামিটার (০-৫ A), একটি প্লাগ চাবি, সংযোগকারী তার এবং একটি লম্বা সোজা মোটা তামার তার নিন।
• মোটা তারটিকে একটি আয়তাকার কার্ডবোর্ডের তলের সাথে লম্বভাবে এর কেন্দ্র দিয়ে ঢোকান। খেয়াল রাখুন যে কার্ডবোর্ডটি স্থির থাকে এবং উপরে বা নিচে সরে না যায়।
• চিত্র ১২.৬ (ক)-এ দেখানো মতো, তামার তারটিকে $X$ এবং $Y$ বিন্দুর মধ্যে উল্লম্বভাবে ব্যাটারি, একটি প্লাগ ও চাবির সাথে শ্রেণীবদ্ধভাবে সংযুক্ত করুন।
• কার্ডবোর্ডের উপর কিছু লোহার গুঁড়ো সমানভাবে ছিটিয়ে দিন। (এই উদ্দেশ্যে আপনি একটি নুন ছিটানোর পাত্র ব্যবহার করতে পারেন।)
• রিওস্ট্যাটের পরিবর্তনশীল অংশটি একটি নির্দিষ্ট অবস্থানে রাখুন এবং অ্যামিটারের মাধ্যমে প্রবাহ নোট করুন।
• চাবি বন্ধ করুন যাতে তারের মধ্য দিয়ে একটি প্রবাহ প্রবাহিত হয়। নিশ্চিত করুন যে $X$ এবং $Y$ বিন্দুর মধ্যে স্থাপিত তামার তারটি উল্লম্বভাবে সোজা থাকে।
• কার্ডবোর্ডটি কয়েকবার আলতো করে টোকা দিন। লোহার গুঁড়োগুলির নকশা লক্ষ্য করুন। আপনি দেখবেন যে লোহার গুঁড়োগুলি তামার তারের চারপাশে সমকেন্দ্রিক বৃত্তের একটি নকশা দেখিয়ে নিজেদেরকে সাজায় (চিত্র ১২.৬)।
• এই সমকেন্দ্রিক বৃত্তগুলি কী নির্দেশ করে? এগুলি চৌম্বক ক্ষেত্ররেখা নির্দেশ করে।
• চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক কীভাবে নির্ণয় করা যেতে পারে? একটি বৃত্তের উপর একটি বিন্দুতে (ধরা যাক P) একটি কম্পাস রাখুন। কাঁটার দিক লক্ষ্য করুন। কম্পাস কাঁটার উত্তর মেরুর দিকটি $P$ বিন্দুতে সোজা তারের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ দ্বারা উৎপন্ন ক্ষেত্ররেখার দিক নির্দেশ করবে। একটি তীর দ্বারা দিকটি দেখান।
• যদি সোজা তামার তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহের দিক বিপরীত হয় তবে চৌম্বক ক্ষেত্ররেখার দিক কি বিপরীত হয়? এটি পরীক্ষা করুন।

(ক)

(খ)

চিত্র ১২.৬ (ক) একটি সোজা পরিবাহী তারের চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্রের ক্ষেত্ররেখা নির্দেশকারী সমকেন্দ্রিক বৃত্তের একটি নকশা। বৃত্তগুলির তীরগুলি ক্ষেত্ররেখার দিক দেখায়। (খ) প্রাপ্ত নকশাটির একটি ক্লোজ-আপ।

যদি তামার তারের প্রবাহ পরিবর্তন করা হয় তবে একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে স্থাপিত কম্পাস কাঁটার বিক্ষেপ কী হয়? এটি দেখতে, তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহ পরিবর্তন করুন। আমরা দেখি যে কাঁটার বিক্ষেপও পরিবর্তিত হয়। প্রকৃতপক্ষে, যদি প্রবাহ বৃদ্ধি করা হয়, তবে বিক্ষেপও বৃদ্ধি পায়। এটি নির্দেশ করে যে একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্রের মান তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহ বৃদ্ধির সাথে বৃদ্ধি পায়।

যদি কম্পাসটি তামার তার থেকে দূরে সরানো হয় কিন্তু তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহ একই থাকে তবে কাঁটার বিক্ষেপ কী হয়? এটি দেখতে, এখন পরিবাহী তার থেকে দূরত্বে একটি বিন্দুতে (ধরা যাক $Q$ বিন্দুতে) কম্পাসটি রাখুন। আপনি কী পরিবর্তন লক্ষ্য করেন? আমরা দেখি যে কাঁটার বিক্ষেপ হ্রাস পায়। সুতরাং একটি পরিবাহীতে প্রদত্ত প্রবাহ দ্বারা উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র তার থেকে দূরত্ব বৃদ্ধির সাথে হ্রাস পায়। চিত্র ১২.৬ থেকে, এটি লক্ষ্য করা যায় যে একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী সোজা তারের চারপাশের চৌম্বক ক্ষেত্র নির্দেশকারী সমকেন্দ্রিক বৃত্তগুলি আমরা তার থেকে দূরে সরে যাওয়ার সাথে সাথে বড় এবং বড় হয়ে যায়।

১২.২.২ ডানহাতের বৃদ্ধাঙ্গুলির সূত্র

একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী পরিবাহীর সাথে সম্পর্কিত চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক নির্ণয় করার একটি সুবিধাজনক উপায় চিত্র ১২.৭-এ দেওয়া হয়েছে।

চিত্র ১২.৭ ডানহাতের বৃদ্ধাঙ্গুলির সূত্র

কল্পনা করুন যে আপনি আপনার ডান হাতে একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী সোজা পরিবাহী ধরে আছেন যাতে বৃদ্ধাঙ্গুলিটি প্রবাহের দিকে নির্দেশ করে। তাহলে আপনার আঙ্গুলগুলি পরিবাহীর চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্রের ক্ষেত্ররেখার দিকে জড়িয়ে যাবে, যেমন চিত্র ১২.৭-এ দেখানো হয়েছে। এটি ডানহাতের বৃদ্ধাঙ্গুলির সূত্র* নামে পরিচিত।

উদাহরণ ১২.১

একটি অনুভূমিক বিদ্যুৎ লাইনের মধ্য দিয়ে প্রবাহ পূর্ব থেকে পশ্চিম দিকে প্রবাহিত হয়। এর ঠিক নিচের একটি বিন্দুতে এবং ঠিক উপরের একটি বিন্দুতে চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক কী?

সমাধান

প্রবাহটি পূর্ব-পশ্চিম দিকে। ডানহাতের বৃদ্ধাঙ্গুলির সূত্র প্রয়োগ করে, আমরা পাই যে চৌম্বক ক্ষেত্র (তারের নিচে বা উপরে যেকোনো বিন্দুতে) তারের সাথে লম্ব একটি তলে ঘড়ির কাঁটার দিকে ঘোরে, যখন পূর্ব প্রান্ত থেকে দেখা হয়, এবং ঘড়ির কাঁটার বিপরীত দিকে ঘোরে, যখন পশ্চিম প্রান্ত থেকে দেখা হয়।

১২.২.৩ একটি বৃত্তাকার কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহের কারণে চৌম্বক ক্ষেত্র

চিত্র ১২.৮ একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী বৃত্তাকার কুণ্ডলী দ্বারা উৎপন্ন ক্ষেত্রের চৌম্বক ক্ষেত্ররেখা

আমরা এ পর্যন্ত একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী সোজা তারের চারপাশে উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্ররেখার নকশা পর্যবেক্ষণ করেছি। ধরা যাক এই সোজা তারটি একটি বৃত্তাকার কুণ্ডলীর আকারে বাঁকানো হয়েছে এবং এর মধ্য দিয়ে একটি প্রবাহ চালনা করা হয়েছে। চৌম্বক ক্ষেত্ররেখাগুলি কেমন দেখাবে? আমরা জানি যে একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী সোজা তার দ্বারা উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র তার থেকে দূরত্বের ব্যস্তানুপাতিক। একইভাবে একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী বৃত্তাকার কুণ্ডলীর প্রতিটি বিন্দুতে, এর চারপাশের চৌম্বক ক্ষেত্র নির্দেশকারী সমকেন্দ্রিক বৃত্তগুলি আমরা তার থেকে দূরে সরে যাওয়ার সাথে সাথে বড় এবং বড় হয়ে যাবে (চিত্র ১২.৮)। আমরা যখন বৃত্তাকার কুণ্ডলীর কেন্দ্রে পৌঁছাই, তখন এই বড় বৃত্তগুলির চাপগুলি সোজা রেখার মতো দেখা দেবে। প্রবাহ বহনকারী তারের প্রতিটি বিন্দু কেন্দ্রে সোজা রেখার মতো দেখা দেওয়া চৌম্বক ক্ষেত্রের সৃষ্টি করবে। ডান হাতের সূত্র প্রয়োগ করে, এটি যাচাই করা সহজ যে তারের প্রতিটি অংশ কুণ্ডলীর ভিতরে একই দিকে চৌম্বক ক্ষেত্ররেখায় অবদান রাখে।

• এই সূত্রকে ম্যাক্সওয়েলের কর্কস্ক্রু সূত্রও বলা হয়। যদি আমরা কর্কস্ক্রুটি প্রবাহের দিকে চালনা করার কথা বিবেচনা করি, তাহলে কর্কস্ক্রুর ঘূর্ণনের দিকটি চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক।

আমরা জানি যে একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী তার দ্বারা উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র সরাসরি এর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত প্রবাহের উপর নির্ভর করে। সুতরাং, যদি একটি বৃত্তাকার কুণ্ডলীতে $n$টি পাক থাকে, তবে উৎপন্ন ক্ষেত্রটি একটি একক পাক দ্বারা উৎপন্ন ক্ষেত্রের চেয়ে $n$ গুণ বড়। কারণ প্রতিটি বৃত্তাকার পাকে প্রবাহের দিক একই, এবং প্রতিটি পাকের কারণে ক্ষেত্র তখন কেবল যোগ হয়।

কার্যকলাপ ১২.৬

• দুটি ছিদ্রযুক্ত একটি আয়তাকার কার্ডবোর্ড নিন। প্রচুর সংখ্যক পাকবিশিষ্ট একটি বৃত্তাকার কুণ্ডলী সেগুলির মধ্য দিয়ে কার্ডবোর্ডের তলের সাথে লম্বভাবে ঢোকান।
• চিত্র ১২.৯-এ দেখানো মতো কুণ্ডলীর প্রান্তগুলি একটি ব্যাটারি, একটি চাবি এবং একটি রিওস্ট্যাটের সাথে শ্রেণীবদ্ধভাবে সংযুক্ত করুন।
• কার্ডবোর্ডের উপর সমানভাবে লোহার গুঁড়ো ছিটিয়ে দিন।
• চাবি প্লাগ করুন।
• কার্ডবোর্ডটি আলতো করে কয়েকবার টোকা দিন। কার্ডবোর্ডে উদ্ভূত লোহার গুঁড়োগুলির নকশাটি নোট করুন।

চিত্র ১২.৯ একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী বৃত্তাকার কুণ্ডলী দ্বারা উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র।

১২.২.৪ একটি সোলেনয়েডে প্রবাহের কারণে চৌম্বক ক্ষেত্র

অন্তরিত তামার তারের অনেকগুলি বৃত্তাকার পাক ঘনভাবে একটি সিলিন্ডারের আকারে পেঁচিয়ে তৈরি কুণ্ডলীকে সোলেনয়েড বলে। একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী সোলেনয়েডের চারপাশের চৌম্বক ক্ষেত্ররেখার নকশা চিত্র ১২.১০-এ দেখানো হয়েছে। একটি দণ্ড চুম্বকের চারপাশের চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে (চিত্র ১২.৪) এই ক্ষেত্রের নকশার তুলনা করুন। তারা কি একই রকম দেখায়? হ্যাঁ, তারা সদৃশ। প্রকৃতপক্ষে, সোলেনয়েডের এক প্রান্তটি একটি চৌম্বকীয় উত্তর মেরুর মতো আচরণ করে, অন্যদিকে অপর প্রান্তটি দক্ষিণ মেরুর মতো আচরণ করে। সোলেনয়েডের ভিতরের ক্ষেত্ররেখাগুলি সমান্তরাল সোজা রেখার আকারে থাকে। এটি নির্দেশ করে যে চৌম্বক ক্ষেত্রটি সোলেনয়েডের ভিতরের সমস্ত বিন্দুতে একই। অর্থাৎ, ক্ষেত্রটি সোলেনয়েডের ভিতরে সমরূপ।

চিত্র ১২.১০ একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী সোলেনয়েডের মধ্য দিয়ে এবং চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্রের ক্ষেত্ররেখা।

চিত্র ১২.১১ একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী সোলেনয়েড কুণ্ডলী এর ভিতরে থাকা ইস্পাত দণ্ডকে চুম্বকিত করতে ব্যবহৃত হয় - একটি তড়িৎচুম্বক।

একটি সোলেনয়েডের ভিতরে উৎপন্ন একটি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র একটি চৌম্বকীয় পদার্থের টুকরো, যেমন নরম লোহা, কুণ্ডলীর ভিতরে স্থাপন করলে তাকে চুম্বকিত করতে ব্যবহার করা যেতে পারে (চিত্র ১২.১১)। এইভাবে গঠিত চুম্বককে তড়িৎচুম্বক বলে।

১২.৩ একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে তড়িৎ প্রবাহবাহী পরিবাহীর উপর বল

আমরা শিখেছি যে একটি পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহ একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এইভাবে উৎপন্ন ক্ষেত্রটি পরিবাহীর সান্নিধ্যে স্থাপিত একটি চুম্বকের উপর একটি বল প্রয়োগ করে। ফরাসি বিজ্ঞানী আন্দ্রে মারি অ্যাম্পিয়ার (১৭৭৫-১৮৩৬) পরামর্শ দিয়েছিলেন যে চুম্বকটিও অবশ্যই তড়িৎ প্রবাহবাহী পরিবাহীর উপর একটি সমান ও বিপরীত বল প্রয়োগ করে। একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের কারণে একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী পরিবাহীর উপর ক্রিয়াশীল বল নিম্নলিখিত কার্যকলাপের মাধ্যমে প্রদর্শিত হতে পারে।

কার্যকলাপ ১২.৭

• একটি ছোট অ্যালুমিনিয়াম দণ্ড $AB$ (প্রায় $5 cm$) নিন। দুটি সংযোগকারী তার ব্যবহার করে একটি স্ট্যান্ড থেকে এটিকে আনুভূমিকভাবে ঝুলিয়ে দিন, যেমন চিত্র ১২.১২-এ দেখানো হয়েছে।
• একটি শক্তিশালী ঘোড়ার নাল চুম্বক এমনভাবে স্থাপন করুন যাতে দণ্ডটি দুটি মেরুর মধ্যে অবস্থান করে এবং চৌম্বক ক্ষেত্রটি উপরের দিকে নির্দেশিত হয়। এর জন্য চুম্বকের উত্তর মেরুটি অ্যালুমিনিয়াম দণ্ডের ঠিক নিচে উল্লম্বভাবে এবং দক্ষিণ মেরুটি ঠিক উপরে উল্লম্বভাবে রাখুন (চিত্র ১২.১২)।
• অ্যালুমিনিয়াম দণ্ডটিকে একটি ব্যাটারি, একটি চাবি এবং একটি রিওস্ট্যাটের সাথে শ্রেণীবদ্ধভাবে সংযুক্ত করুন।
• এখন $B$ প্রান্ত থেকে $A$ প্রান্ত পর্যন্ত অ্যালুমিনিয়াম দণ্ডের মধ্য দিয়ে একটি প্রবাহ চালনা করুন।
• আপনি কী লক্ষ্য করেন? দেখা যায় যে দণ্ডটি বাম দিকে সরে যায়। আপনি লক্ষ্য করবেন যে দণ্ডটি সরে যায়।
• দণ্ডের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত প্রবাহের দিক বিপরীত করুন এবং এর সরণের দিক লক্ষ্য করুন। এটি এখন ডান দিকে।
• দণ্ডটি কেন সরে যায়?

চিত্র ১২.১২ একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী দণ্ড, $A B$, তার দৈর্ঘ্য এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের লম্ব একটি বল অনুভব করে। সরলতার জন্য, চুম্বকের জন্য সাপোর্ট এখানে দেখানো হয়নি।

উপরের কার্যকলাপে দণ্ডের সরণ ইঙ্গিত দেয় যে একটি তড়িৎ প্রবাহবাহী অ্যালুমিনিয়াম দণ্ড একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন করলে তার উপর একটি বল প্রয়োগ করা হয়। এটি আরও ইঙ্গিত দেয় যে পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহের দিক বিপরীত হলে বলের দিকও বিপরীত হয়। এখন চুম্বকের দুটি মেরু বিনিময় করে ক্ষেত্রের দিক উল্লম্বভাবে নিচের দিকে পরিবর্তন করুন। আবারও দেখা যায় যে তড়িৎ প্রবাহবাহী দণ্ডের উপর ক্রিয়াশীল বলের দিক বিপরীত হয়। এটি দেখায় যে পরিবাহীর উপর বলের দিক প্রবাহের দিক এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকের উপর নির্ভর করে। পরীক্ষায় দেখা গেছে যে দণ্ডের সরণ সর্বাধিক (বা বলের মান সর্বোচ্চ) হয় যখন প্রবাহের দিক চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকের সাথে সমকোণে থাকে। এমন অবস্থায় আমরা পরিবাহীর উপর বলের দিক নির্ণয় করতে একটি সরল সূত্র ব্যবহার করতে পারি।

কার্যকলাপ ১২.৭-এ, আমরা প্রবাহের দিক এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক পরস্পরের সাথে লম্ব বিবেচনা করেছি এবং দেখেছি যে বলটি উভয়ের সাথেই লম্ব। তিনটি দিক একটি সরল সূত্রের মাধ্যমে চিত্রিত করা যেতে পারে, যাকে ফ্লেমিং-এর বামহাতের সূত্র বলে। এই সূত্র অনুসারে, আপনার বাম হাতের বৃদ্ধাঙ্গুলি, তর্জনী এবং মধ্যমা আঙ্গুল প্রসারিত করুন যাতে তারা পরস্পরের সাথে লম্ব হয় (চিত্র ১২.১৩)। যদি প্রথম আঙ্গুলটি চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকে নির্দেশ করে এবং দ্বিতীয় আঙ্গুলটি প্রবাহের দিকে নির্দেশ করে, তবে বৃদ্ধাঙ্গুলিটি গতি বা পরিবাহীর উপর ক্রিয়াশীল বলের দিকে নির্দেশ করবে।

চিত্র ১২.১৩ ফ্লেমিং-এর বামহাতের সূত্র

যেসব যন্ত্রে তড়িৎ প্রবাহবাহী পরিবাহী এবং চৌম্বক ক্ষেত্র ব্যবহার করা হয় তার মধ্যে রয়েছে বৈদ্যুতিক মোটর, বৈদ্যুতিক জেনারেটর, লাউডস্পিকার, মাইক্রোফোন এবং পরিমাপক যন্ত্র।

উদাহরণ ১২.২

একটি ইলেকট্রন একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে তার সাথে সমকোণে প্রবেশ করে, যেমন চিত্র ১২.১৪-এ দেখানো হয়েছে। ইলেকট্রনের উপর ক্রিয়াশীল বলের দিক হবে

(ক) ডান দিকে। (খ) বাম দিকে। (গ) পৃষ্ঠার বাইরের দিকে। (ঘ) পৃষ্ঠার ভিতরের দিকে।

চিত্র ১২.১৪

সমাধান

উত্তরটি বিকল্প (ঘ)। বলের দিকটি চৌম্বক ক্ষেত্র এবং প্রবাহের দিকের সাথে লম্ব, যেমন ফ্লেমিং-এর বামহাতের সূত্র দ্বারা দেওয়া হয়েছে। মনে রাখবেন যে প্রবাহের দিক ইলেকট্রনের গতির দিকের বিপরীত হিসেবে ধরা হয়। তাই বলটি পৃষ্ঠার ভিতরের দিকে নির্দেশিত।

আরও জানুন!

চিকিৎসাবিদ্যায় চুম্বকত্ব

একটি তড়িৎ প্রবাহ সর্বদা একটি চৌম্বক ক্ষেত্র উৎপন্ন করে। আমাদের দেহের স্নায়ু কোষ বরাবর প্রবাহিত দুর্বল আয়ন প্রবাহও চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। যখন আমরা কিছু স্পর্শ করি, আমাদের স্নায়ুগুলি প্রয়োজনীয় পেশীতে একটি তড়িৎ সংকেত বহন করে। এই সংকেত একটি অস্থায়ী চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এই ক্ষেত্রগুলি খুব দুর্বল এবং পৃথিবীর চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রায় এক-বিলিয়ন ভাগের এক ভাগ। মানবদেহে দুটি প্রধান অঙ্গ যেখানে উৎপন্ন চৌম্বক ক্ষেত্র উল্লেখযোগ্য, সেগুলি হল হৃদয় এবং মস্তিষ্ক। দেহের ভিতরের চৌম্বক ক্ষেত্র বিভিন্ন দেহের অঙ্গের চিত্র পাওয়ার ভিত্তি তৈরি করে। এটি ম্যাগনেটিক রেজোন্যান্স ইমেজিং (MRI) নামক একটি কৌশল ব্যবহার করে করা হয়। এই চিত্রগুলির বিশ্লেষণ চিকিৎসা রোগনির্ণয়ে সাহায্য করে। এইভাবে, চুম্বকত্বের চিকিৎসাবিদ্যায় গুরুত্বপূর্ণ ব্যবহার রয়েছে।

১২.৪ গৃহস্থালি তড়িৎ বর্তনী

আমাদের বাড়িতে, আমরা প্রধান সরবরাহ (মেইনস নামেও পরিচিত) এর মাধ্যমে বৈদ্যুতিক শক্তির সরবরাহ পাই, যা হয় ওভারহেড বৈদ্যুতিক খুঁটির মাধ্যমে বা ভূগর্ভস্থ কেবল দ্বারা সমর্থিত। এই সরবরাহের একটি তার, সাধারণত লাল অন্তরক আবরণযুক্ত, লাইভ তার (বা ধনাত্মক) বলে। আরেকটি তার, কালো অন্তরকযুক্ত, নিউট্রাল তার (বা ঋণাত্মক) বলে। আমাদের দেশে, দুটির মধ্যে বিভব পার্থক্য $220 V$।

বাড়িতে মিটার-বোর্ডে, এই তারগুলি একটি প্রধান ফিউজের মাধ্যমে একটি বিদ্যুৎ মিটারের মধ্যে দিয়ে যায়। প্রধান সুইচের মাধ্যমে সেগুলি বাড়ির লাইন