বৈদ্যুতিক প্রবাহের ক্রিয়া: তাপ, রাসায়নিক, চৌম্বক, আলো এবং যান্ত্রিক

একটি সার্কিটে বৈদ্যুতিক প্রবাহ সর্বদা তার কোনো না কোনো কর্মের মাধ্যমে নিজেকে প্রকাশ করে। এটি একটি নির্দিষ্ট লোডে অপারেশন এবং বর্তমানের সহগামী প্রভাব উভয়ই হতে পারে। এইভাবে, কারেন্টের ক্রিয়া দ্বারা, একটি প্রদত্ত সার্কিটে এর উপস্থিতি বা অনুপস্থিতি বিচার করা যেতে পারে: যদি লোডটি কাজ করে তবে কারেন্ট রয়েছে। যদি কারেন্টের সাথে একটি সাধারণ ঘটনা পরিলক্ষিত হয়, তাহলে সার্কিটে একটি কারেন্ট আছে ইত্যাদি।

নীতিগতভাবে, বৈদ্যুতিক প্রবাহ বিভিন্ন ক্রিয়া ঘটাতে সক্ষম: তাপ, রাসায়নিক, চৌম্বকীয় (ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক), আলো বা যান্ত্রিক এবং বিভিন্ন ধরণের কারেন্ট প্রায়ই একই সাথে ঘটে। এই বর্তমান ঘটনা এবং কর্ম এই নিবন্ধে আলোচনা করা হবে.

বৈদ্যুতিক প্রবাহের তাপীয় প্রভাব

যখন একটি তারের মধ্য দিয়ে প্রত্যক্ষ বা বিকল্প কারেন্ট প্রবাহিত হয়, তখন তারটি উত্তপ্ত হয়। বিভিন্ন অবস্থা এবং অ্যাপ্লিকেশনের অধীনে এই ধরনের গরম তারের হতে পারে: ধাতু, ইলেক্ট্রোলাইট, প্লাজমা, গলিত ধাতু, অর্ধপরিবাহী, সেমিমেটাল।

সহজ ক্ষেত্রে, যদি বলুন, একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ একটি নিক্রোম তারের মধ্য দিয়ে যায়, তবে এটি উত্তপ্ত হবে। এই ঘটনাটি গরম করার ডিভাইসে ব্যবহৃত হয়: বৈদ্যুতিক কেটলিতে, বয়লারে, হিটারে, বৈদ্যুতিক চুলা ইত্যাদিতে। বৈদ্যুতিক আর্ক ওয়েল্ডিংয়ে, বৈদ্যুতিক চাপের তাপমাত্রা সাধারণত 7000 ° C এ পৌঁছায় এবং ধাতু সহজেই গলে যায়, এটিও বর্তমানের তাপ প্রভাব।

সার্কিটের বিভাগে মুক্তি পাওয়া তাপের পরিমাণ এই বিভাগে প্রয়োগ করা ভোল্টেজ, প্রবাহিত বর্তমানের মান এবং এর প্রবাহের সময়ের উপর নির্ভর করে (জুল-লেনজ আইন).

একবার আপনি সার্কিটের একটি অংশের জন্য ওহমের সূত্রকে রূপান্তরিত করার পরে, আপনি তাপের পরিমাণ গণনা করতে ভোল্টেজ বা কারেন্ট ব্যবহার করতে পারেন, কিন্তু তারপরে আপনাকে অবশ্যই সার্কিটের প্রতিরোধ সম্পর্কে জানতে হবে কারণ এটি কারেন্টকে সীমিত করে এবং প্রকৃতপক্ষে তাপ সৃষ্টি করে। অথবা, একটি সার্কিটে কারেন্ট এবং ভোল্টেজ জেনে, আপনি সহজেই উৎপন্ন তাপের পরিমাণ খুঁজে পেতে পারেন।

বৈদ্যুতিক প্রবাহের রাসায়নিক ক্রিয়া

সরাসরি বৈদ্যুতিক প্রবাহ দ্বারা আয়ন ধারণকারী ইলেক্ট্রোলাইট ইলেক্ট্রোলাইজড - এটি বর্তমানের রাসায়নিক ক্রিয়া। ইলেক্ট্রোলাইসিসের সময় নেতিবাচক আয়ন (আয়ন) ধনাত্মক ইলেক্ট্রোডের (অ্যানোড) প্রতি আকৃষ্ট হয় এবং ধনাত্মক আয়ন (কেশন) ঋণাত্মক ইলেক্ট্রোডের (ক্যাথোড) প্রতি আকৃষ্ট হয়। অর্থাৎ, ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্যে থাকা পদার্থগুলি বর্তমান উত্সের ইলেক্ট্রোডগুলিতে তড়িৎ বিশ্লেষণের সময় মুক্তি পায়।

উদাহরণস্বরূপ, একজোড়া ইলেক্ট্রোড একটি নির্দিষ্ট অ্যাসিড, ক্ষার বা লবণের দ্রবণে নিমজ্জিত হয় এবং যখন একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ সার্কিটের মধ্য দিয়ে যায়, তখন একটি ইলেক্ট্রোডে একটি ধনাত্মক চার্জ এবং অন্যটিতে একটি ঋণাত্মক চার্জ তৈরি হয়। দ্রবণে থাকা আয়নগুলি বিপরীত চার্জ সহ ইলেক্ট্রোডে জমা হতে শুরু করে।

উদাহরণ স্বরূপ, কপার সালফেট (CuSO4) এর তড়িৎ বিশ্লেষণের সময়, ধনাত্মক চার্জ সহ তামার ক্যাটেশন Cu2 + ঋণাত্মক চার্জযুক্ত ক্যাথোডে চলে যায়, যেখানে তারা অনুপস্থিত চার্জ গ্রহণ করে এবং ইলেক্ট্রোডের পৃষ্ঠে স্থির হয়ে নিরপেক্ষ তামার পরমাণুতে পরিণত হয়। হাইড্রক্সিল গ্রুপ -OH অ্যানোডে ইলেকট্রন দান করবে এবং ফলস্বরূপ অক্সিজেন নির্গত হবে। ধনাত্মক চার্জযুক্ত হাইড্রোজেন ক্যাটেশন H + এবং ঋণাত্মক চার্জযুক্ত SO42- anions দ্রবণে থাকবে।

বৈদ্যুতিক প্রবাহের রাসায়নিক ক্রিয়া শিল্পে ব্যবহৃত হয়, উদাহরণস্বরূপ, জলকে এর উপাদান অংশে (হাইড্রোজেন এবং অক্সিজেন) ভেঙে ফেলার জন্য। এছাড়াও, ইলেক্ট্রোলাইসিস আপনাকে তাদের বিশুদ্ধ আকারে কিছু ধাতু পেতে দেয়। তড়িৎ বিশ্লেষণের সাহায্যে, একটি নির্দিষ্ট ধাতুর (নিকেল, ক্রোমিয়াম) একটি পাতলা স্তর পৃষ্ঠে প্রয়োগ করা হয় - এটিই গ্যালভানিক আবরণ ইত্যাদি

1832 সালে, মাইকেল ফ্যারাডে প্রতিষ্ঠা করেন যে ইলেক্ট্রোডে নির্গত পদার্থের ভর m ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে যাওয়া বৈদ্যুতিক চার্জ q এর সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। যদি একটি সরাসরি তড়িৎ I ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে t সময়ের জন্য প্রবাহিত হয়, তবে ফ্যারাডে এর তড়িৎ বিশ্লেষণের প্রথম সূত্রটি প্রযোজ্য:

এখানে সমানুপাতিকতা ফ্যাক্টর k কে পদার্থের তড়িৎ রাসায়নিক সমতুল্য বলা হয়। এটি একটি বৈদ্যুতিক চার্জ ইলেক্ট্রোলাইটের মধ্য দিয়ে যাওয়ার সময় নির্গত পদার্থের ভরের সংখ্যাগতভাবে সমান এবং পদার্থের রাসায়নিক প্রকৃতির উপর নির্ভর করে।

বৈদ্যুতিক প্রবাহের চৌম্বকীয় ক্রিয়া

যে কোনো পরিবাহীতে (কঠিন, তরল বা বায়বীয় অবস্থায়) বৈদ্যুতিক প্রবাহের উপস্থিতিতে পরিবাহীর চারপাশে একটি চৌম্বক ক্ষেত্র পরিলক্ষিত হয়, অর্থাৎ বিদ্যুৎ-বহনকারী পরিবাহী চৌম্বকীয় বৈশিষ্ট্য অর্জন করে।

সুতরাং যদি একটি চুম্বক তারের মধ্যে আনা হয় যার মধ্য দিয়ে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়, উদাহরণস্বরূপ একটি চৌম্বক কম্পাস সুই আকারে, তাহলে সুইটি তারের সাথে লম্ব হয়ে যাবে এবং আপনি যদি তারটিকে একটি লোহার কোরের উপর দিয়ে বাতাস করেন এবং একটি সরাসরি পাস করেন। তারের মাধ্যমে বর্তমান, কোর ইলেক্ট্রোম্যাগনেট হয়ে যাবে।

1820 সালে, Oersted একটি চৌম্বক সূঁচের উপর কারেন্টের চৌম্বকীয় প্রভাব আবিষ্কার করেন এবং অ্যাম্পিয়ার কারেন্ট-বহনকারী তারের চৌম্বকীয় মিথস্ক্রিয়ার পরিমাণগত নিয়ম প্রতিষ্ঠা করেন।

চৌম্বক ক্ষেত্র সর্বদা বর্তমান দ্বারা উত্পন্ন হয়, অর্থাৎ, চলমান বৈদ্যুতিক চার্জ, বিশেষত - চার্জযুক্ত কণা (ইলেকট্রন, আয়ন)। বিপরীত স্রোত একে অপরকে বিকর্ষণ করে, একমুখী স্রোত একে অপরকে আকর্ষণ করে।

এই ধরনের একটি যান্ত্রিক মিথস্ক্রিয়া স্রোতের চৌম্বক ক্ষেত্রের মিথস্ক্রিয়া কারণে ঘটে, অর্থাৎ, এটি প্রথমে একটি চৌম্বকীয় মিথস্ক্রিয়া, এবং শুধুমাত্র তারপর - যান্ত্রিক। সুতরাং, স্রোতের চৌম্বকীয় মিথস্ক্রিয়া প্রাথমিক।

1831 সালে, ফ্যারাডে দেখতে পান যে একটি সার্কিট থেকে একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র অন্য সার্কিটে একটি কারেন্ট তৈরি করে: উত্পন্ন EMF চৌম্বকীয় প্রবাহের পরিবর্তনের হারের সমানুপাতিক। এটি যৌক্তিক যে এটি স্রোতের চৌম্বকীয় ক্রিয়া যা আজ অবধি সমস্ত ট্রান্সফরমারগুলিতে ব্যবহৃত হয়, কেবল ইলেক্ট্রোম্যাগনেটগুলিতে নয় (উদাহরণস্বরূপ, শিল্পে)।

বৈদ্যুতিক প্রবাহের হালকা প্রভাব

এর সহজতম আকারে, একটি ভাস্বর বাতিতে বৈদ্যুতিক স্রোতের উজ্জ্বল প্রভাব লক্ষ্য করা যায়, যার কুণ্ডলীটি কারেন্টের মধ্য দিয়ে সাদা তাপে উত্তপ্ত হয় এবং আলো নির্গত করে।

একটি ভাস্বর বাতির জন্য, আলোক শক্তি বিতরণ করা বিদ্যুতের প্রায় 5% প্রতিনিধিত্ব করে, বাকি 95% তাপে রূপান্তরিত হয়।

ফ্লুরোসেন্ট ল্যাম্পগুলি আরও দক্ষতার সাথে বর্তমান শক্তিকে আলোতে রূপান্তর করে — 20% পর্যন্ত বিদ্যুৎ দৃশ্যমান আলোতে রূপান্তরিত হয় ফসফরগুলির জন্য ধন্যবাদ অতিবেগুনি রশ্মির বিকিরণ পারদ বাষ্পে বা নিয়নের মতো নিষ্ক্রিয় গ্যাসে বৈদ্যুতিক স্রাব থেকে।

বৈদ্যুতিক প্রবাহের হালকা প্রভাব এলইডিতে আরও কার্যকরভাবে উপলব্ধি করা হয়। যখন একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ সামনের দিকে পিএন জংশনের মধ্য দিয়ে যায়, তখন চার্জ বাহক-ইলেকট্রন এবং ছিদ্রগুলি ফোটনের নির্গমনের সাথে পুনরায় মিলিত হয় (এক শক্তি স্তর থেকে ইলেকট্রনগুলির পরিবর্তনের কারণে)।

সর্বোত্তম আলো নির্গতকারী হল সরাসরি-গ্যাপ সেমিকন্ডাক্টর (অর্থাৎ যেগুলিতে সরাসরি অপটিক্যাল ট্রানজিশন অনুমোদিত), যেমন GaAs, InP, ZnSe বা CdTe। সেমিকন্ডাক্টরগুলির গঠন পরিবর্তন করে, অতিবেগুনী (GaN) থেকে মধ্য-ইনফ্রারেড (PbS) পর্যন্ত সমস্ত ধরণের তরঙ্গদৈর্ঘ্যের জন্য LED তৈরি করা যেতে পারে। আলোর উত্স হিসাবে LED এর কার্যকারিতা গড়ে 50% এ পৌঁছেছে।

বৈদ্যুতিক প্রবাহের যান্ত্রিক ক্রিয়া

উপরে উল্লিখিত হিসাবে, যে কোন পরিবাহী যার মাধ্যমে বৈদ্যুতিক প্রবাহ প্রবাহিত হয় তার চারপাশে গঠন করে চৌম্বক ক্ষেত্র… চৌম্বকীয় ক্রিয়াগুলি গতিতে রূপান্তরিত হয়, উদাহরণস্বরূপ বৈদ্যুতিক মোটরগুলিতে, চৌম্বক উত্তোলন যন্ত্রগুলিতে, চৌম্বকীয় ভালভগুলিতে, রিলেতে ইত্যাদি।

একটি কারেন্টের উপর অন্য কারেন্টের যান্ত্রিক ক্রিয়া অ্যাম্পিয়ারের সূত্র দ্বারা বর্ণিত হয়েছে। 1820 সালে সরাসরি প্রবাহের জন্য এই আইনটি প্রথম আন্দ্রে মারি অ্যাম্পিয়ার দ্বারা প্রতিষ্ঠিত হয়েছিল। থেকে অ্যাম্পিয়ারের আইন এটি অনুসরণ করে যে এক দিকে প্রবাহিত বৈদ্যুতিক স্রোতের সাথে সমান্তরাল তারগুলি আকর্ষণ করে এবং বিপরীত দিকেরগুলি বিকর্ষণ করে।

অ্যাম্পিয়ারের আইনকে সেই আইনও বলা হয় যা একটি চৌম্বক ক্ষেত্র একটি কারেন্ট-বহনকারী পরিবাহীর একটি ছোট অংশে যে বল দিয়ে কাজ করে তা নির্ধারণ করে। একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের একটি কারেন্ট-বহনকারী তারের একটি উপাদানের উপর একটি চৌম্বক ক্ষেত্র কাজ করে তা সরাসরি তারের কারেন্ট এবং তারের দৈর্ঘ্য এবং চৌম্বক আবেশের উপাদান ভেক্টর পণ্যের সাথে সমানুপাতিক।

এই নীতির উপর ভিত্তি করে বৈদ্যুতিক মোটর অপারেশন, যেখানে রটার একটি ফ্রেমের ভূমিকা পালন করে যার একটি কারেন্ট ওরিয়েন্টেড স্টেটরের বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রে টর্ক M দ্বারা।