লরেন্স বল এবং গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাব

চলন্ত চার্জযুক্ত কণাগুলিতে বল প্রয়োগ করা হয়েছে

যদি একটি বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত কণা আশেপাশের চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে চলে যায়, তবে সেই চলমান কণার অভ্যন্তরীণ চৌম্বক ক্ষেত্র এবং পার্শ্ববর্তী ক্ষেত্রটি ইন্টারঅ্যাক্ট করে, কণাতে প্রয়োগ করা একটি বল তৈরি করে। এই বল কণার গতির দিক পরিবর্তন করতে থাকে। একটি বৈদ্যুতিক চার্জ সঙ্গে একটি একক চলন্ত কণা চেহারা কারণ জৈব-সাভারা চৌম্বক ক্ষেত্র.

যদিও বায়ো-সাভার্ট ক্ষেত্রটি, কঠোরভাবে বলতে গেলে, শুধুমাত্র একটি অসীম দীর্ঘ তারের দ্বারা উত্পন্ন হয় যেখানে অনেক চার্জযুক্ত কণা সরে যায়, সেই কণার মধ্য দিয়ে যাওয়া একটি পৃথক কণার গতিপথের চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্রের ক্রস-সেকশনের একই বৃত্তাকার কনফিগারেশন রয়েছে।

যাইহোক, বায়ো-সাভার্ট ক্ষেত্রটি স্থান এবং সময় উভয় ক্ষেত্রেই স্থির থাকে এবং স্থানের একটি নির্দিষ্ট বিন্দুতে পরিমাপ করা একটি পৃথক কণার ক্ষেত্রটি কণার নড়াচড়ার সাথে সাথে পরিবর্তিত হয়।

লরেন্টজের আইন চৌম্বক ক্ষেত্রের একটি চলমান বৈদ্যুতিক চার্জযুক্ত কণার উপর কাজ করে এমন শক্তিকে সংজ্ঞায়িত করে:

F=kQB (dx/dt),

যেখানে B — কণার বৈদ্যুতিক চার্জ; B হল বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের আবেশন যেখানে কণা চলে; dx/dt — কণার বেগ; F — কণার উপর ফলস্বরূপ বল; k — সমানুপাতিকতার ধ্রুবক।

ইলেক্ট্রনের গতিপথকে ঘিরে থাকা চৌম্বক ক্ষেত্রটি ঘড়ির কাঁটার দিকে নির্দেশিত হয় যখন ইলেকট্রনটি যে অঞ্চলে আসছে সেখান থেকে দেখা হয়। ইলেক্ট্রনের গতির অবস্থার অধীনে, এর চৌম্বক ক্ষেত্রটি বাহ্যিক ক্ষেত্রের বিরুদ্ধে পরিচালিত হয়, এটি দেখানো অঞ্চলের নীচের অংশে এটিকে দুর্বল করে, এবং বহিরাগত ক্ষেত্রের সাথে মিলে যায়, এটি উপরের অংশে শক্তিশালী করে।

উভয় কারণের ফলে ইলেক্ট্রনে নিম্নমুখী বল প্রয়োগ করা হয়। বাহ্যিক ক্ষেত্রের দিকের সাথে মিলে যাওয়া একটি সরল রেখা বরাবর, ইলেক্ট্রনের চৌম্বক ক্ষেত্রটি বাহ্যিক ক্ষেত্রের দিকে সমকোণে নির্দেশিত হয়। ক্ষেত্রগুলির পারস্পরিক লম্ব দিক দিয়ে, তাদের মিথস্ক্রিয়া কোনও শক্তি তৈরি করে না।

সংক্ষেপে, যদি একটি নেতিবাচক চার্জযুক্ত কণা একটি সমতলে বাম থেকে ডানে সরে যায় এবং বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রটি স্কিমের গভীরতায় পর্যবেক্ষক দ্বারা নির্দেশিত হয়, তাহলে কণাটির উপর প্রয়োগ করা লরেন্টজ বল উপরে থেকে নীচের দিকে পরিচালিত হয়।

একটি নেতিবাচক চার্জযুক্ত কণার উপর কাজ করে যার গতিপথ বহিরাগত চৌম্বক ক্ষেত্রের বল ভেক্টরের সাথে লম্বভাবে নির্দেশিত হয়

লরেন্সের ক্ষমতা

মহাকাশে চলমান একটি তার এই স্থানটিতে বিদ্যমান চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তির রেখা অতিক্রম করে, যার ফলস্বরূপ একটি নির্দিষ্ট যান্ত্রিক জবরদস্তি ক্ষেত্র তারের ভিতরের ইলেকট্রনের উপর কাজ করে।

একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মাধ্যমে ইলেকট্রন চলাচল তারের সাথে ঘটে।কন্ডাকটরের চলাচলে প্রতিবন্ধকতা সৃষ্টিকারী কোনো শক্তির ক্রিয়া দ্বারা এই আন্দোলন সীমাবদ্ধ হতে পারে; তবে, তারের ভ্রমণের দিকে, ইলেকট্রনগুলি বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের দ্বারা প্রভাবিত হয় না।

এই ধরনের তারের দুই প্রান্তের মধ্যে, একটি লরেন্টজ ভোল্টেজ তৈরি হয়, যা চলাচলের গতি এবং চৌম্বকীয় আবেশের সমানুপাতিক। লরেন্টজ বাহিনী তারের সাথে ইলেকট্রনকে এক দিকে নিয়ে যায়, যার ফলে তারের এক প্রান্তে অন্যটির চেয়ে বেশি ইলেকট্রন জমা হয়।

চার্জের এই বিচ্ছেদ দ্বারা উত্পন্ন ভোল্টেজ ইলেকট্রনকে একটি অভিন্ন বন্টনে ফিরিয়ে আনতে থাকে এবং অবশেষে তারের গতির সমানুপাতিক একটি নির্দিষ্ট ভোল্টেজ বজায় রেখে ভারসাম্য প্রতিষ্ঠিত হয়। আপনি যদি তারে কারেন্ট প্রবাহিত হতে পারে এমন পরিস্থিতি তৈরি করেন, তাহলে সার্কিটে একটি ভোল্টেজ প্রতিষ্ঠিত হবে যা আসল লরেন্টজ ভোল্টেজের বিপরীত।

ফটোটি লরেন্টজ বল প্রদর্শনের জন্য একটি পরীক্ষামূলক সেটআপ দেখায়। বাম চিত্র: এটি দেখতে কেমন ডানদিকে: লরেন্টজ বল প্রভাব। একটি ইলেকট্রন ডান প্রান্ত থেকে বাম দিকে উড়ে যায়।চৌম্বকীয় বল উড়ানের পথ অতিক্রম করে এবং ইলেক্ট্রন রশ্মিকে নিচের দিকে সরিয়ে দেয়।

যেহেতু একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ চার্জের একটি নির্দেশিত গতিবিধি, তাই একটি তড়িৎ-বাহক পরিবাহীর উপর একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রভাব পৃথক চলমান চার্জের উপর এর ক্রিয়াকলাপের ফলাফল।

লরেন্টজ ফোর্সের প্রধান প্রয়োগ হল বৈদ্যুতিক মেশিনে (জেনারেটর এবং মোটর)।

একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে কারেন্ট-বহনকারী কন্ডাক্টরের উপর ক্রিয়াশীল বল প্রতিটি চার্জ ক্যারিয়ারে ক্রিয়াশীল লরেন্টজ বাহিনীর ভেক্টর যোগফলের সমান। এই বলকে বলা হয় অ্যাম্পিয়ার বল, অর্থাৎঅ্যাম্পিয়ার বল একটি কারেন্ট-বহনকারী পরিবাহীর উপর কাজ করে এমন সমস্ত লরেন্টজ বাহিনীর যোগফলের সমান। দেখুন: অ্যাম্পিয়ারের আইন

গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাব

লরেন্টজ বাহিনীর ক্রিয়াকলাপের বিভিন্ন পরিণতি, নেতিবাচক চার্জযুক্ত কণাগুলির গতিপথের বিচ্যুতি ঘটায় - ইলেকট্রন, কঠিন পদার্থের মধ্য দিয়ে চলাকালীন, গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাব বলা হয়।

একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে স্থাপিত একটি কঠিন তারের মধ্যে যখন একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রবাহিত হয়, তখন সেই কারেন্ট বহনকারী ইলেকট্রনগুলি তড়িৎ প্রবাহের দিক এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক উভয় দিকে লম্বভাবে বিচ্যুত হয়। ইলেকট্রন যত দ্রুত নড়াচড়া করে, ততই তারা বিচ্যুত হয়।

ইলেকট্রনগুলির বিচ্যুতির ফলে, তড়িৎ সম্ভাবনার গ্রেডিয়েন্টগুলি তড়িৎ প্রবাহের দিকের দিকে লম্বভাবে প্রতিষ্ঠিত হয়। যে কারণে দ্রুত গতিশীল ইলেকট্রনগুলি ধীর গতির ইলেকট্রনগুলির চেয়ে বেশি বিচ্যুত হয়, তাপীয় গ্রেডিয়েন্টগুলি উত্থিত হয়, এছাড়াও স্রোতের দিকে লম্ব।

এইভাবে, গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাবগুলির মধ্যে বৈদ্যুতিক এবং তাপীয় ঘটনা অন্তর্ভুক্ত।

প্রদত্ত যে ইলেকট্রনগুলি বৈদ্যুতিক, তাপীয় এবং রাসায়নিক ক্ষেত্রগুলিকে জোরপূর্বক করার প্রভাবের অধীনে চলতে পারে, গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাবগুলিকে ফোর্সিং ফিল্ডের ধরন এবং ফলাফলের ঘটনাগুলির প্রকৃতি দ্বারা শ্রেণীবদ্ধ করা হয় - তাপ বা বৈদ্যুতিক।

"গ্যালভানোম্যাগনেটিক" শব্দটি কেবলমাত্র কঠিন পদার্থে পরিলক্ষিত কিছু নির্দিষ্ট ঘটনাকে বোঝায়, যেখানে কোনো প্রশংসনীয় পরিমাণে চলতে সক্ষম একমাত্র কণা ইলেকট্রন, যা হয় "মুক্ত এজেন্ট" বা তথাকথিত গর্ত গঠনের এজেন্ট হিসেবে কাজ করে।অতএব, গ্যালভানোম্যাগনেটিক ঘটনাগুলিও তাদের সাথে জড়িত বাহকের ধরণের উপর নির্ভর করে শ্রেণীবদ্ধ করা হয় - মুক্ত ইলেকট্রন বা গর্ত।

তাপ শক্তির একটি বহিঃপ্রকাশ হল এলোমেলোভাবে নির্দেশিত ট্রাজেক্টোরি বরাবর এবং এলোমেলো গতিতে যেকোনো কঠিন পদার্থের ইলেকট্রনের একটি অংশের অবিরাম নড়াচড়া। যদি এই গতিগুলির সম্পূর্ণরূপে এলোমেলো বৈশিষ্ট্য থাকে, তবে ইলেকট্রনের সমস্ত স্বতন্ত্র গতির যোগফল শূন্য হয় এবং লরেন্টজ বাহিনীর প্রভাবে পৃথক কণাগুলির বিচ্যুতির কোনও পরিণতি সনাক্ত করা অসম্ভব।

যদি একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ থাকে তবে এটি নির্দিষ্ট সংখ্যক চার্জযুক্ত কণা বা বাহক একই বা একই দিকে চলমান দ্বারা বহন করা হয়।

কঠিন পদার্থে, ইলেকট্রনের মূল এলোমেলো গতির উপর কিছু সাধারণ একমুখী গতির সুপারপজিশনের ফলে তড়িৎ প্রবাহের উদ্ভব হয়। এই ক্ষেত্রে, ইলেক্ট্রন কার্যকলাপ আংশিকভাবে তাপ শক্তির প্রভাবের একটি এলোমেলো প্রতিক্রিয়া এবং আংশিকভাবে একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ উৎপন্ন করে এমন প্রভাবের প্রতি একমুখী প্রতিক্রিয়া।

একটি ধ্রুবক চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি বৃত্তাকার কক্ষপথে চলমান ইলেকট্রনের একটি মরীচি। এই টিউবের একটি ইলেকট্রনের পথ দেখানো বেগুনি আলো গ্যাসের অণুর সাথে ইলেকট্রনের সংঘর্ষের ফলে তৈরি হয়।

যদিও ইলেক্ট্রনের যেকোন নড়াচড়াই লরেন্টজ শক্তির ক্রিয়ায় সাড়া দেয়, তবে কেবলমাত্র সেই আন্দোলনগুলি যা কারেন্টের স্থানান্তরে অবদান রাখে গ্যালভানোম্যাগনেটিক ঘটনাতে প্রতিফলিত হয়।

সুতরাং, গ্যালভানোম্যাগনেটিক ঘটনা হল একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি কঠিন শরীর স্থাপন করার এবং এর ইলেকট্রনের গতিতে একমুখী গতি যোগ করার পরিণতিগুলির মধ্যে একটি, যা প্রাথমিক অবস্থায় এলোমেলো প্রকৃতির ছিল৷ অবস্থার এই সমন্বয়ের ফলাফলগুলির মধ্যে একটি হল বাহক কণার জনসংখ্যা গ্রেডিয়েন্টের উপস্থিতি তাদের একমুখী গতির লম্ব দিকে।

লরেন্টজ বাহিনী সমস্ত বাহককে তারের একপাশে সরানোর প্রবণতা রাখে। যেহেতু বাহকগুলি চার্জযুক্ত কণা, তাদের জনসংখ্যার এই ধরনের গ্রেডিয়েন্টগুলি বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার গ্রেডিয়েন্টও তৈরি করে যা লরেন্টজ শক্তির ভারসাম্য বজায় রাখে এবং নিজেরাই একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহকে উত্তেজিত করতে পারে।

এই জাতীয় কারেন্টের উপস্থিতিতে, লরেন্টজ বাহিনী, গ্যালভানোম্যাগনেটিক ভোল্টেজ এবং প্রতিরোধী ভোল্টেজের মধ্যে একটি তিন-উপাদানের ভারসাম্য প্রতিষ্ঠিত হয়।

ইলেকট্রনের এলোমেলো আন্দোলন তাপ শক্তি দ্বারা সমর্থিত, যা একটি পদার্থের তাপমাত্রা দ্বারা নির্ধারিত হয়। কণাগুলিকে এক দিকে চলমান রাখার জন্য প্রয়োজনীয় শক্তি অন্য উত্স থেকে আসতে হবে। এই পরেরটি পদার্থের ভিতরে তৈরি হতে পারে না, যদি এটি একটি ভারসাম্যপূর্ণ অবস্থায় থাকে তবে শক্তি অবশ্যই পরিবেশ থেকে আসতে হবে।

এইভাবে, গ্যালভানোম্যাগনেটিক রূপান্তর বৈদ্যুতিক ঘটনার সাথে সম্পর্কিত যা বাহক জনসংখ্যা গ্রেডিয়েন্টের উপস্থিতির একটি ফলাফল; এই ধরনের গ্রেডিয়েন্টগুলি কঠিন পদার্থে প্রতিষ্ঠিত হয় যখন সেগুলিকে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন করা হয় এবং বাহ্যিক পরিবেশ থেকে বিভিন্ন প্রভাবের শিকার হয়, যার ফলে বাহকগুলির একটি সাধারণ একমুখী আন্দোলন হয় যাদের প্রাথমিক অবস্থায় নড়াচড়া এলোমেলো হয়।

গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাবের শ্রেণীবিভাগ

ছয়টি প্রধান গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাব পরিচিত:

1.হল প্রভাব — জোরপূর্বক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে বাহকদের চলাচলের সময় তাদের বিচ্যুতির ফলে বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার গ্রেডিয়েন্টের উপস্থিতি। এই ক্ষেত্রে, গর্ত এবং ইলেকট্রন একযোগে বা পৃথকভাবে বিপরীত দিকে চলে এবং তাই একই দিকে বিচ্যুত হয়।

দেখ- হল সেন্সর অ্যাপ্লিকেশন

2. নের্স্ট প্রভাব — জোরপূর্বক তাপীয় ক্ষেত্রের প্রভাবে বাহকদের চলাচলের সময় তাদের বিচ্যুতির ফলে বৈদ্যুতিক সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্টের উপস্থিতি, যখন ছিদ্র এবং ইলেকট্রন একই সাথে বা পৃথকভাবে একই দিকে চলে যায় এবং তাই বিপরীত দিকে বিচ্যুত হয়।

3. ফটোইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক এবং মেকানোইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক প্রভাব — জোরপূর্বক রাসায়নিক ক্ষেত্রের (কণার জনসংখ্যার গ্রেডিয়েন্ট) এর প্রভাবে তাদের চলাচলের সময় বাহকদের বিচ্যুতির ফলে বৈদ্যুতিক সম্ভাবনার গ্রেডিয়েন্টের উপস্থিতি। এই ক্ষেত্রে, জোড়ায় গঠিত গর্ত এবং ইলেকট্রন একই দিকে একত্রিত হয় এবং তাই বিপরীত দিকে বিচ্যুত হয়।

4. Ettingshausen এবং Riga - Leduc এর প্রভাব - বাহক বিচ্যুতির ফলে তাপীয় গ্রেডিয়েন্টের উপস্থিতি, যখন গরম বাহকগুলি ঠান্ডাগুলির চেয়ে বেশি পরিমাণে বিচ্যুত হয়। যদি হল এফেক্টের সাথে তাপীয় গ্রেডিয়েন্টগুলি ঘটে, তবে এই ঘটনাটিকে বলা হয় ইটিংশাউসেন প্রভাব, যদি সেগুলি নার্নস্ট প্রভাবের সাথে ঘটে, তবে ঘটনাটিকে রিগি-লেডুক প্রভাব বলা হয়।

5. ড্রাইভিং বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবের অধীনে তাদের চলাচলের সময় বাহকগুলির বিচ্যুতির ফলে বৈদ্যুতিক প্রতিরোধের বৃদ্ধি। এখানে, একই সময়ে, বাহকগুলির একপাশে স্থানান্তরিত হওয়ার কারণে কন্ডাক্টরের কার্যকর ক্রস-বিভাগীয় ক্ষেত্রটি হ্রাস পেয়েছে এবং বাহকদের দ্বারা পরিভ্রমণ করা দূরত্ব হ্রাস পেয়েছে। একটি সরল পথের পরিবর্তে একটি বাঁকা পথ বরাবর চলার কারণে তাদের পথের প্রসারণের কারণে বর্তমান।

6. উপরোক্ত অনুরূপ অবস্থার পরিবর্তনের ফলে তাপ প্রতিরোধের বৃদ্ধি।

হল প্রভাব সেন্সর

প্রধান মিলিত প্রভাব দুটি ক্ষেত্রে ঘটে:

• যখন উপরোক্ত ঘটনার ফলে সম্ভাব্য গ্রেডিয়েন্টের প্রভাবে বৈদ্যুতিক প্রবাহের জন্য শর্ত তৈরি করা হয়;
• যখন উপরের ঘটনার ফলে তাপীয় গ্রেডিয়েন্টের প্রভাবে তাপ প্রবাহ গঠনের জন্য শর্ত তৈরি করা হয়।

উপরন্তু, সম্মিলিত প্রভাবগুলি পরিচিত, যার মধ্যে একটি গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাব এক বা একাধিক নন-গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাবগুলির সাথে মিলিত হয়।

1. তাপীয় প্রভাব:

• তাপমাত্রা পরিবর্তনের কারণে ক্যারিয়ারের গতিশীলতার পরিবর্তন;
• ইলেক্ট্রন এবং গর্ত গতিশীলতা তাপমাত্রার উপর নির্ভর করে বিভিন্ন ডিগ্রীতে পরিবর্তিত হয়;
• তাপমাত্রা পরিবর্তনের কারণে বাহক জনসংখ্যার পরিবর্তন;
• তাপমাত্রার পরিবর্তনের কারণে ইলেকট্রন এবং গর্তের জনসংখ্যা বিভিন্ন ডিগ্রীতে পরিবর্তিত হয়।

2. অ্যানিসোট্রপির প্রভাব। স্ফটিক পদার্থের অ্যানিসোট্রপিক বৈশিষ্ট্যগুলি আইসোট্রপিক বৈশিষ্ট্যগুলির সাথে পরিলক্ষিত হওয়া ঘটনার ফলাফলকে পরিবর্তন করে।

3. তাপবিদ্যুৎ প্রভাব:

• উষ্ণ এবং ঠান্ডা মিডিয়ার পৃথকীকরণের কারণে তাপীয় গ্রেডিয়েন্টগুলি তাপবিদ্যুৎ প্রভাব তৈরি করে;
• বাহক পক্ষপাতের ফলে থার্মোইলেক্ট্রিক প্রভাব বৃদ্ধি পায়, বাহক জনসংখ্যার পরিবর্তনের কারণে পদার্থের প্রতি ইউনিট ভলিউমের রাসায়নিক সম্ভাবনা (Nerst প্রভাব) পরিবর্তিত হয়।

4. ফেরোম্যাগনেটিক প্রভাব। ফেরোম্যাগনেটিক পদার্থে ক্যারিয়ারের গতিশীলতা চৌম্বক ক্ষেত্রের পরম শক্তি এবং দিকনির্দেশের উপর নির্ভর করে (গাউসিয়ান প্রভাবের মতো)।

5. মাত্রার প্রভাব। ইলেক্ট্রন ট্র্যাজেক্টোরির তুলনায় যদি শরীরের বড় মাত্রা থাকে, তবে শরীরের আয়তন জুড়ে পদার্থের বৈশিষ্ট্যগুলি ইলেক্ট্রন কার্যকলাপের উপর একটি প্রধান প্রভাব ফেলে। ইলেক্ট্রন ট্র্যাজেক্টোরির তুলনায় শরীরের মাত্রা ছোট হলে, পৃষ্ঠের প্রভাবগুলি প্রাধান্য পেতে পারে।

6. শক্তিশালী ক্ষেত্রের প্রভাব। গ্যালভানোম্যাগনেটিক ঘটনা নির্ভর করে কতক্ষণ বাহক তাদের সাইক্লোট্রন ট্রাজেক্টোরি বরাবর ভ্রমণ করে। শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রে, বাহক এই পথ ধরে যথেষ্ট দূরত্ব অতিক্রম করতে পারে। বিভিন্ন সম্ভাব্য গ্যালভানোম্যাগনেটিক প্রভাবের মোট সংখ্যা দুই শতাধিক, কিন্তু প্রকৃতপক্ষে তাদের প্রতিটি উপরে তালিকাভুক্ত ঘটনাগুলিকে একত্রিত করে প্রাপ্ত করা যেতে পারে।

আরো দেখুন: বিদ্যুৎ এবং চুম্বকত্ব, মৌলিক সংজ্ঞা, চলমান চার্জযুক্ত কণার প্রকার