পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব
মূল ধারণা ও সূত্রাবলী
| # | ধারণা | সংক্ষিপ্ত ব্যাখ্যা |
|---|---|---|
| 1 | ওহমের সূত্র | V = IR: ভোল্টেজ সমান তড়িৎপ্রবাহ গুণ রোধ। পানির চাপ (V), প্রবাহ (I), এবং পাইপের ঘর্ষণ (R) এর মতো। |
| 2 | ক্ষমতার সূত্র | P = VI = I²R = V²/R: শক্তি খরচের হার। 220V-এ একটি 100W বাল্ব 0.45A তড়িৎপ্রবাহ টানে। |
| 3 | শ্রেণীবদ্ধ সংযোগে রোধ | R_total = R₁ + R₂ + R₃: রোধগুলি ধারাবাহিকভাবে ট্রাফিক জ্যামের মতো যোগ হয়। |
| 4 | সমান্তরাল সংযোগে রোধ | 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃: বেশি পথ = মোট রোধ কম। |
| 5 | ডানহাতের নিয়ম | তড়িচ্চুম্বকত্বের জন্য: বুড়ো আঙুল = তড়িৎপ্রবাহের দিক, আঙুলগুলি = চৌম্বক ক্ষেত্রের বক্রতা। ট্রেন মোটরের ঘূর্ণনের দিক নির্ধারণ করে। |
| 6 | ট্রান্সফরমার সূত্র | V₁/V₂ = N₁/N₂: ভোল্টেজের অনুপাত কুণ্ডলীর পাক সংখ্যার অনুপাতের সমান। রেলওয়ে স্টেশনগুলি 25kV কে 220V-এ নামাতে ট্রান্সফরমার ব্যবহার করে। |
| 7 | ফ্যারাডের সূত্র | EMF = -N(ΔΦ/Δt): চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হার ভোল্টেজ প্ররোচিত করে। রেলওয়ে সংকেত কীভাবে ট্রেনের উপস্থিতি শনাক্ত করে। |
১০টি অনুশীলন এমসিকিউ
Q1. একটি রেলওয়ে সংকেত বাল্ব 220V-এ কাজ করে এবং 0.5A তড়িৎপ্রবাহ টানে। এর রোধ কত? A) 110Ω B) 440Ω C) 1100Ω D) 220Ω
উত্তর: B) 440Ω
সমাধান: ওহমের সূত্র ব্যবহার করে: R = V/I R = 220V ÷ 0.5A = 440Ω
শর্টকাট: মনে রাখুন 220V ÷ 0.5 = 440 (220-এর দ্বিগুণ)
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - ওহমের সূত্রের প্রয়োগ
Q2. একটি ট্রেনের হেডলাইটের রোধ 4Ω এবং এটি 5A তড়িৎপ্রবাহ টানে। এর কত ভোল্টেজ প্রয়োজন? A) 9V B) 20V C) 1.25V D) 0.8V
উত্তর: B) 20V
সমাধান: V = IR = 5A × 4Ω = 20V
শর্টকাট: V = IR (সরাসরি গুণ)
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - ওহমের সূত্র (ভোল্টেজ নির্ণয়)
Q3. দুটি 10Ω রোধ একটি 20V ব্যাটারির সাথে শ্রেণীবদ্ধভাবে সংযুক্ত। তড়িৎপ্রবাহ কত? A) 1A B) 2A C) 0.5A D) 4A
উত্তর: A) 1A
সমাধান: শ্রেণীবদ্ধ রোধ: R_total = 10Ω + 10Ω = 20Ω তড়িৎপ্রবাহ: I = V/R = 20V ÷ 20Ω = 1A
শর্টকাট: শ্রেণীবদ্ধভাবে সমান রোধ: R_total = 2R, তাই I = V/2R
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - শ্রেণীবদ্ধ বর্তনী
Q4. একটি রেলওয়ে ট্রান্সফরমারের প্রাথমিক কুণ্ডলীতে 1000 পাক এবং গৌণ কুণ্ডলীতে 100 পাক রয়েছে। যদি ইনপুট 2200V হয়, তাহলে আউটপুট ভোল্টেজ কত? A) 220V B) 22V C) 22000V D) 110V
উত্তর: A) 220V
সমাধান: ট্রান্সফরমার সূত্র ব্যবহার করে: V₂/V₁ = N₂/N₁ V₂ = V₁ × (N₂/N₁) = 2200V × (100/1000) = 220V
শর্টকাট: পাক সংখ্যার অনুপাত 10:1 মানে ভোল্টেজ অনুপাত 10:1 (10 দ্বারা স্টেপ ডাউন)
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - ট্রান্সফরমার নীতি
Q5. একটি 100W রেলওয়ে প্ল্যাটফর্ম হিটার 220V-এ কাজ করে। এটি কত তড়িৎপ্রবাহ টানে? A) 0.45A B) 2.2A C) 4.5A D) 22A
উত্তর: A) 0.45A
সমাধান: P = VI ব্যবহার করে, তাই I = P/V = 100W ÷ 220V = 0.45A
শর্টকাট: 220V-এ 100W ≈ 0.5A (সামান্য কম)
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - ক্ষমতা গণনা
Q6. তিনটি রোধ (2Ω, 4Ω, 6Ω) সমান্তরালে সংযুক্ত। তাদের সমতুল্য রোধ কত? A) 12Ω B) 1.09Ω C) 0.92Ω D) 3Ω
উত্তর: B) 1.09Ω
সমাধান: 1/R = 1/2 + 1/4 + 1/6 = 6/12 + 3/12 + 2/12 = 11/12 R = 12/11 = 1.09Ω
শর্টকাট: 3টি সমান্তরাল রোধের জন্য: R_eq < ক্ষুদ্রতম রোধ (2Ω)
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - সমান্তরাল রোধ
Q7. একটি ট্রেনের মোটর 200V-এ 2kW ক্ষমতা উৎপন্ন করে। যদি দক্ষতা 80% হয়, তাহলে কত ইনপুট ক্ষমতা প্রয়োজন? A) 1.6kW B) 2.5kW C) 2kW D) 1.5kW
উত্তর: B) 2.5kW
সমাধান: আউটপুট ক্ষমতা = 2kW = 2000W দক্ষতা = আউটপুট/ইনপুট = 0.8 ইনপুট = আউটপুট/0.8 = 2000W ÷ 0.8 = 2500W = 2.5kW
শর্টকাট: ইনপুট = আউটপুট ÷ দক্ষতা (সর্বদা আউটপুটের চেয়ে বেশি)
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - ক্ষমতা ও দক্ষতা
Q8. একটি তামার তারের (ρ = 1.7×10⁻⁸ Ωm) দৈর্ঘ্য 100m এবং প্রস্থচ্ছেদ 2mm² হলে এর রোধ কত? A) 0.85Ω B) 8.5Ω C) 0.085Ω D) 85Ω
উত্তর: A) 0.85Ω
সমাধান: R = ρL/A ব্যবহার করে A = 2mm² = 2×10⁻⁶ m² R = (1.7×10⁻⁸ × 100) ÷ (2×10⁻⁶) = 0.85Ω
শর্টকাট: 1.7×100÷2 = 85 গণনা করুন, তারপর ঘাত সামঞ্জস্য করুন: 10⁻⁸÷10⁻⁶ = 10⁻²
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - তারের রোধ
Q9. একটি রেলওয়ে ট্রান্সফরমার 25kV কে 250V-এ নামায়। যদি গৌণ কুণ্ডলীর তড়িৎপ্রবাহ 100A হয়, তাহলে প্রাথমিক কুণ্ডলীর তড়িৎপ্রবাহ কত? (100% দক্ষতা ধরে নিন) A) 1A B) 10A C) 0.1A D) 100A
উত্তর: A) 1A
সমাধান: ইনপুট ক্ষমতা = আউটপুট ক্ষমতা V₁I₁ = V₂I₂ 25000V × I₁ = 250V × 100A I₁ = (250 × 100) ÷ 25000 = 1A
শর্টকাট: ভোল্টেজ অনুপাত 100:1 মানে তড়িৎপ্রবাহ অনুপাত 1:100 (বিপরীত)
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - ট্রান্সফরমারের তড়িৎপ্রবাহ সম্পর্ক
Q10. 200 পাকের একটি কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে 0.5Wb চৌম্বক ফ্লাক্স 0.1s-এ শূন্যে নেমে আসে। কত EMF প্ররোচিত হয়? A) 1000V B) 100V C) 10V D) 10000V
উত্তর: A) 1000V
সমাধান: ফ্যারাডের সূত্র ব্যবহার করে: EMF = -N(ΔΦ/Δt) EMF = 200 × (0.5Wb ÷ 0.1s) = 200 × 5 = 1000V
শর্টকাট: N × (ΔΦ/Δt) মান দেয়
ধারণা: পদার্থবিদ্যা তড়িৎ ও চুম্বকত্ব - তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশ
৫টি পূর্ববর্তী বছরের প্রশ্ন
PYQ 1. 40W-220V এবং 60W-220V চিহ্নিত দুটি বৈদ্যুতিক বাল্ব 220V মেইনস-এর সাথে শ্রেণীবদ্ধভাবে সংযুক্ত। কোন বাল্বটি বেশি উজ্জ্বল জ্বলবে? RRB NTPC 2021 CBT-1
উত্তর: 40W বাল্বটি বেশি উজ্জ্বল জ্বলবে
সমাধান: প্রথমে রোধ নির্ণয় করুন: R = V²/P 40W বাল্ব: R₁ = 220²/40 = 1210Ω 60W বাল্ব: R₂ = 220²/60 = 807Ω
শ্রেণীবদ্ধভাবে, তড়িৎপ্রবাহ একই। ক্ষমতা = I²R যেহেতু R₁ > R₂, একই তড়িৎপ্রবাহ প্রবাহিত হলে P₁ > P₂
পরীক্ষার টিপ: উচ্চ ওয়াটেজের বাল্বের রোধ কম হয়। শ্রেণীবদ্ধভাবে, উচ্চ রোধ বেশি ক্ষমতা পায়।
PYQ 2. একটি ট্রেনের বৈদ্যুতিক মোটর 440V-এ 50A তড়িৎপ্রবাহ টানে। বিদ্যুতের দর প্রতি ইউনিট ₹6 হলে 8 ঘন্টা চালানোর খরচ কত? RRB Group D 2022
উত্তর: ₹1056
সমাধান: ক্ষমতা = VI = 440 × 50 = 22000W = 22kW শক্তি = ক্ষমতা × সময় = 22kW × 8h = 176kWh = 176 ইউনিট খরচ = 176 × ₹6 = ₹1056
পরীক্ষার টিপ: 1 ইউনিট = 1kWh। ক্ষমতা সর্বদা kW-এ এবং সময় ঘন্টায় রূপান্তর করুন।
PYQ 3. একটি স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফরমারে, প্রাথমিক কুণ্ডলীর পাক সংখ্যা গৌণ কুণ্ডলীর পাক সংখ্যার চেয়ে _______। RRB ALP 2018
উত্তর: বেশি
সমাধান: স্টেপ-ডাউন ট্রান্সফরমার ভোল্টেজ কমায়, তাই N₁/N₂ = V₁/V₂ > 1 সুতরাং, N₁ > N₂
পরীক্ষার টিপ: স্টেপ-ডাউন: প্রাথমিক পাক বেশি। স্টেপ-আপ: গৌণ পাক বেশি।
PYQ 4. একটি রেলওয়ে কেবলের রোধ প্রতি কিমি 0.5Ω। 20km কেবলের রোধ কত? RRB JE 2019
উত্তর: 10Ω
সমাধান: মোট রোধ = প্রতি কিমি রোধ × দৈর্ঘ্য = 0.5Ω/km × 20km = 10Ω
পরীক্ষার টিপ: রেলওয়ের সমস্যাগুলিতে প্রায়শই প্রতি-একক মান ব্যবহার করা হয়। প্রকৃত পরিমাণ দ্বারা গুণ করুন।
PYQ 5. একটি দীর্ঘ সরল সোলেনয়েডের ভিতরে তড়িৎপ্রবাহ বহনকারী চৌম্বক ক্ষেত্র হল: RPF SI 2019
উত্তর: অভিন্ন এবং অক্ষের সমান্তরাল
সমাধান: একটি দীর্ঘ সোলেনয়েডের ভিতরে, চৌম্বক ক্ষেত্ররেখাগুলি সমান্তরাল এবং সমান দূরত্বে থাকে, একটি অভিন্ন ক্ষেত্র তৈরি করে
পরীক্ষার টিপ: সোলেনয়েড ক্ষেত্রের প্যাটার্ন মনে রাখুন: ভিতরে অভিন্ন, বাইরে বার চুম্বকের মতো।
দ্রুত কৌশল ও শর্টকাট
| পরিস্থিতি | শর্টকাট | উদাহরণ |
|---|---|---|
| শ্রেণীবদ্ধভাবে সমান রোধ | R_total = n × R | তিনটি 6Ω শ্রেণীবদ্ধভাবে: 18Ω |
| সমান্তরালে সমান রোধ | R_total = R/n | চারটি 8Ω সমান্তরালে: 2Ω |
| ভিন্ন ভোল্টেজে ক্ষমতা | P₂/P₁ = (V₂/V₁)² | 110V-এ 100W বাল্ব 25W দেয় |
| ট্রান্সফরমার তড়িৎপ্রবাহ অনুপাত | I₁/I₂ = V₂/V₁ | 1000V:100V ট্রান্সফরমার, 10A গৌণ = 1A প্রাথমিক |
| তারের রোধ স্কেলিং | R ∝ L/A | দৈর্ঘ্য দ্বিগুণ, ক্ষেত্রফল অর্ধেক = 4× রোধ |
এড়াতে সাধারণ ভুলগুলি
| ভুল | শিক্ষার্থীরা কেন করে | সঠিক পদ্ধতি |
|---|---|---|
| শ্রেণীবদ্ধ/সমান্তরাল সূত্র বিভ্রান্তি | বর্তনী বিশ্লেষণে তাড়াহুড়ো করা | মনে রাখুন: শ্রেণীবদ্ধ সরাসরি যোগ, সমান্তরাল বিপরীতগুলির যোগ |
| ট্রান্সফরমার শক্তি সংরক্ষণ ভুলে যাওয়া | উভয় কুণ্ডলীতে তড়িৎপ্রবাহ একই ধরে নেওয়া | আদর্শ ট্রান্সফরমারের জন্য সর্বদা V₁I₁ = V₂I₂ ব্যবহার করুন |
| স্টেপ-আপ/স্টেপ-ডাউন মিশ্রিত করা | ভোল্টেজ অনুপাত পরীক্ষা না করা | স্টেপ-ডাউন: V_out < V_in, স্টেপ-আপ: V_out > V_in |
| ক্ষমতা গণনায় ভুল একক রূপান্তর | ঘন্টার সাথে ওয়াট ব্যবহার করা | kWh (ইউনিট) এ শক্তির জন্য kW-এ রূপান্তর করুন |
| ক্ষমতার সমস্যায় দক্ষতা উপেক্ষা করা | 100% দক্ষতা ধরে নেওয়া | ইনপুট ক্ষমতা = আউটপুট ক্ষমতা ÷ দক্ষতা |
দ্রুত সংশোধন ফ্ল্যাশকার্ড
| সামনের দিক (প্রশ্ন/পরিভাষা) | পিছনের দিক (উত্তর) |
|---|---|
| ওহমের সূত্র | V = IR |
| ক্ষমতার সূত্র (3 রূপ) | P = VI = I²R = V²/R |
| শ্রেণীবদ্ধ রোধ সূত্র | R_total = R₁ + R₂ + R₃… |
| সমান্তরাল রোধ সূত্র | 1/R_total = 1/R₁ + 1/R₂ + 1/R₃… |
| ট্রান্সফরমার সূত্র | V₁/V₂ = N₁/N₂ |
| ডানহাতের নিয়মের উদ্দেশ্য | তড়িৎপ্রবাহের চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক নির্ধারণ করে |
| ফ্যারাডের সূত্র | EMF = -N(ΔΦ/Δt) |
| রোধের একক | ওহম (Ω) |
| ক্ষমতার একক | ওয়াট (W) |
| রেলওয়ে ওভারহেড ভোল্টেজ | 25kV AC |
বিষয় সংযোগ
- সরাসরি সংযোগ: বৈদ্যুতিক তাপন (ট্রেন কোচ), তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশ (ট্র্যাক সার্কিট), বৈদ্যুতিক মোটর (লোকোমোটিভ)
- সম্মিলিত প্রশ্ন: তড়িৎ + গতি (বৈদ্যুতিক ট্রেন), চুম্বকত্ব + বল (মোটর নীতি), শক্তি + খরচ (বিদ্যুৎ বিল)
- ভিত্তি: এসি বর্তনী (উন্নত), তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গ (যোগাযোগ ব্যবস্থা), শক্তি সঞ্চালন (গ্রিড সিস্টেম)