বিদ্যুতের বুনিয়াদি

প্রাচীন গ্রীকরা বিদ্যুতের অধ্যয়ন শুরু হওয়ার অনেক আগে বৈদ্যুতিক ঘটনা পর্যবেক্ষণ করেছিল। এটি উল বা পশম দিয়ে আধা-মূল্যবান অ্যাম্বার পাথর ঘষে যথেষ্ট, কারণ এটি শুকনো খড়, কাগজ বা ফ্লাফ এবং পালকের টুকরোকে আকর্ষণ করতে শুরু করে।

আধুনিক স্কুল পরীক্ষায় সিল্ক বা উল দিয়ে ঘষা কাঁচ এবং ইবোনাইট রড ব্যবহার করা হয়। এই ক্ষেত্রে, এটি বিবেচনা করা হয় যে কাচের রডে একটি ধনাত্মক চার্জ থাকে এবং ইবোনাইট রডে একটি ঋণাত্মক চার্জ থাকে। এই রডগুলি কাগজের ছোট টুকরা বা এর মতো আকর্ষণ করতে পারে। ছোট বস্তু। এই আকর্ষণটিই বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাব যা চার্লস কুলম্ব দ্বারা অধ্যয়ন করা হয়েছিল।

গ্রীক ভাষায়, অ্যাম্বারকে ইলেকট্রন বলা হয়, তাই এমন একটি আকর্ষণীয় শক্তি বর্ণনা করার জন্য, উইলিয়াম হিলবার্ট (1540 - 1603) "বৈদ্যুতিক" শব্দটি প্রস্তাব করেছিলেন।

1891 সালে, ইংরেজ বিজ্ঞানী স্টনি জর্জ জনস্টন পদার্থে বৈদ্যুতিক কণার অস্তিত্বের অনুমান করেছিলেন, যাকে তিনি ইলেকট্রন বলেছিলেন। এই বিবৃতিটি তারের বৈদ্যুতিক প্রক্রিয়াগুলি বোঝা আরও সহজ করে তুলেছে।

ধাতুগুলিতে ইলেকট্রনগুলি বেশ মুক্ত এবং সহজেই তাদের পরমাণু থেকে পৃথক হয় এবং একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের ক্রিয়াকলাপের অধীনে, আরও সঠিকভাবে, সম্ভাব্য পার্থক্যগুলি ধাতব পরমাণুর মধ্যে সরে যায়, বিদ্যুৎ… এইভাবে, একটি তামার তারে বৈদ্যুতিক প্রবাহ হল তারের এক প্রান্ত থেকে অন্য প্রান্তে প্রবাহিত ইলেকট্রনের প্রবাহ।

শুধু ধাতুই বিদ্যুৎ সঞ্চালন করতে সক্ষম নয়। নির্দিষ্ট অবস্থার অধীনে, তরল, গ্যাস এবং অর্ধপরিবাহী বৈদ্যুতিকভাবে পরিবাহী হয়। এই পরিবেশে, চার্জ বাহক হল আয়ন, ইলেকট্রন এবং গর্ত। তবে আপাতত আমরা কেবল ধাতু সম্পর্কে কথা বলছি, কারণ তাদের মধ্যেও সবকিছু এত সহজ নয়।

আপাতত, আমরা সরাসরি প্রবাহ সম্পর্কে কথা বলছি, যার দিক এবং মাত্রা পরিবর্তন হয় না। অতএব, বৈদ্যুতিক চিত্রগুলিতে তীর দ্বারা নির্দেশ করা সম্ভব যেখানে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়। কারেন্ট ইতিবাচক মেরু থেকে ঋণাত্মক মেরুতে প্রবাহিত বলে বিশ্বাস করা হয়, বিদ্যুতের গবেষণার প্রথম দিকে একটি উপসংহারে পৌঁছেছে।

পরে দেখা গেল যে ইলেকট্রন আসলে ঠিক বিপরীত দিকে চলে — বিয়োগ থেকে প্লাস পর্যন্ত। তবে এটি সত্ত্বেও, তারা "ভুল" দিকটি ছেড়ে দেয়নি, তদুপরি, এই দিকটিকেই স্রোতের প্রযুক্তিগত দিক বলা হয়। বাতি যদি এখনও জ্বলে তাহলে কি পার্থক্য হবে। ইলেকট্রনগুলির গতির দিককে সত্য বলা হয় এবং এটি প্রায়শই বৈজ্ঞানিক গবেষণায় ব্যবহৃত হয়।

এটি চিত্র 1 এ দেখানো হয়েছে।

ছবি 1।

যদি সুইচটি কিছু সময়ের জন্য ব্যাটারিতে "নিক্ষেপ" করা হয়, তবে ইলেক্ট্রোলাইটিক ক্যাপাসিটর সি চার্জ হবে এবং এতে কিছু চার্জ জমা হবে। ক্যাপাসিটর চার্জ করার পরে, সুইচটি বাল্বে পরিণত হয়েছিল। বাতি জ্বলে ওঠে এবং নিভে যায় - ক্যাপাসিটর নিঃসৃত হয়। এটা বেশ স্পষ্ট যে ফ্ল্যাশের সময়কাল ক্যাপাসিটরে সংরক্ষিত বৈদ্যুতিক চার্জের পরিমাণের উপর নির্ভর করে।

একটি গ্যালভানিক ব্যাটারিও বৈদ্যুতিক চার্জ সঞ্চয় করে, তবে একটি ক্যাপাসিটরের চেয়ে অনেক বেশি। অতএব, ফ্ল্যাশ সময় যথেষ্ট দীর্ঘ - বাতি কয়েক ঘন্টার জন্য জ্বলতে পারে।

বৈদ্যুতিক চার্জ, কারেন্ট, রেজিস্ট্যান্স এবং ভোল্টেজ

বৈদ্যুতিক চার্জের অধ্যয়ন ফরাসি বিজ্ঞানী সি. কুলম্ব দ্বারা পরিচালিত হয়েছিল, যিনি 1785 সালে তার নামে নামকরণ করা আইনটি আবিষ্কার করেছিলেন।

সূত্রগুলিতে, বৈদ্যুতিক আধানকে Q বা q হিসাবে চিহ্নিত করা হয়। এই পরিমাণের ভৌত অর্থ হল চার্জযুক্ত দেহগুলির ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিক মিথস্ক্রিয়ায় প্রবেশ করার ক্ষমতা: চার্জগুলি বিকর্ষণ করার সাথে সাথে বিভিন্নগুলি আকর্ষণ করে। চার্জগুলির মধ্যে মিথস্ক্রিয়া বল সরাসরি চার্জের আকারের সমানুপাতিক এবং দূরত্বের বর্গক্ষেত্রের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক। তাদের মধ্যে. যদি এটি একটি সূত্র আকারে হয়, এটি এই মত দেখায়:

F = q1 * q2 / r2

ইলেকট্রনের বৈদ্যুতিক আধান খুবই ছোট, তাই অনুশীলনে তারা কুলম্ব নামক চার্জের মাত্রা ব্যবহার করে... এই মানটিই আন্তর্জাতিক সিস্টেম SI (C) এ ব্যবহৃত হয়। একটি দুল 6.24151 * 1018 (দশ থেকে অষ্টাদশ শক্তি) ইলেকট্রন ধারণ করে না। যদি প্রতি সেকেন্ডে 1 মিলিয়ন ইলেকট্রন এই চার্জ থেকে মুক্তি পায়, তবে এই প্রক্রিয়াটি 200 হাজার বছর পর্যন্ত স্থায়ী হবে!

এসআই সিস্টেমে কারেন্ট পরিমাপের একক হল অ্যাম্পিয়ার (A), ফরাসি বিজ্ঞানী আন্দ্রে মারি অ্যাম্পিয়ার (1775 - 1836) এর নামানুসারে। 1A এর কারেন্টে, ঠিক 1 C চার্জ 1 সেকেন্ডে তারের ক্রস সেকশনের মধ্য দিয়ে যায়। এই ক্ষেত্রে গাণিতিক সূত্রটি নিম্নরূপ: I = Q/t.

এই সূত্রে, কারেন্ট অ্যাম্পিয়ারে, চার্জ কুলম্বে এবং সময় সেকেন্ডে। সমস্ত ডিভাইস অবশ্যই এসআই সিস্টেমের সাথে সঙ্গতিপূর্ণ হবে।

অন্য কথায়, প্রতি সেকেন্ডে একটি দুল মুক্তি পায়। ঘণ্টায় কিলোমিটারে একটি গাড়ির গতির সমান।অতএব, বৈদ্যুতিক প্রবাহের শক্তি বৈদ্যুতিক চার্জ প্রবাহের হারের চেয়ে বেশি কিছু নয়।

প্রায়শই দৈনন্দিন জীবনে, অফ-সিস্টেম ইউনিট অ্যাম্পিয়ার * ঘন্টা ব্যবহার করা হয়। গাড়ির ব্যাটারিগুলি প্রত্যাহার করার জন্য এটি যথেষ্ট, যার ক্ষমতা শুধুমাত্র অ্যাম্পিয়ার-আওয়ারে নির্দেশিত হয়। এবং সবাই এটি জানে এবং বোঝে, যদিও কেউ অটো যন্ত্রাংশের দোকানে কোন দুল মনে রাখে না। কিন্তু একই সময়ে এখনও একটি অনুপাত আছে: 1 সি = 1 * / 3600 অ্যাম্পিয়ার * ঘন্টা। এমন পরিমাণকে অ্যাম্পিয়ার * সেকেন্ড বলা সম্ভব।

অন্য সংজ্ঞায়, 1 A এর একটি কারেন্ট 1 Ω এ প্রতিরোধের পরিবাহীতে প্রবাহিত হয় সম্ভাব্য পার্থক্য (ভোল্টেজ) তারের শেষে 1 V. এই মানের মধ্যে অনুপাত দ্বারা নির্ধারিত হয় ওম এর আইন... এটি সম্ভবত সবচেয়ে গুরুত্বপূর্ণ বৈদ্যুতিক আইন, এটি দৈবক্রমে নয় যে লোক জ্ঞান বলে: "আপনি যদি ওহমের আইন না জানেন তবে ঘরে থাকুন!"

ওহমের আইন পরীক্ষা

এই আইনটি এখন সবার কাছে পরিচিত: "বর্তমানে বর্তমান ভোল্টেজের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক এবং প্রতিরোধের বিপরীতভাবে সমানুপাতিক।" মনে হচ্ছে শুধুমাত্র তিনটি অক্ষর আছে — I = U/R, প্রত্যেক ছাত্র বলবে: "তাহলে কি?" কিন্তু আসলে এই সংক্ষিপ্ত সূত্রের রাস্তাটি বেশ কাঁটাযুক্ত এবং দীর্ঘ ছিল।

ওহমের সূত্র পরীক্ষা করার জন্য, আপনি চিত্র 2 এ দেখানো সহজ সার্কিটটি একত্র করতে পারেন।

চিত্র ২.

তদন্তটি বেশ সহজ- কাগজে বিন্দুতে সরবরাহ ভোল্টেজ পয়েন্ট বাড়িয়ে, চিত্র 3 এ দেখানো গ্রাফটি তৈরি করুন।

চিত্র 3।

মনে হচ্ছে যে গ্রাফটি পুরোপুরি সরল রেখায় পরিণত হওয়া উচিত, যেহেতু সম্পর্ক I = U / R হিসাবে উপস্থাপন করা যেতে পারে U = I * R, এবং গণিতে এটি একটি সরল রেখা। আসলে, ডান দিকে, লাইনটি নিচের দিকে বেঁকে গেছে। হয়তো অনেক না, কিন্তু এটা bends এবং কিছু কারণে খুব বহুমুখী হয়.এই ক্ষেত্রে, নমন পরীক্ষিত প্রতিরোধের গরম করার পদ্ধতির উপর নির্ভর করবে। এটি কোনও কারণে নয় যে এটি একটি দীর্ঘ তামার তার দিয়ে তৈরি: আপনি শক্তভাবে একটি কুণ্ডলীকে একটি কুণ্ডলীতে বাতাস করতে পারেন, আপনি এটিকে অ্যাসবেস্টসের একটি স্তর দিয়ে বন্ধ করতে পারেন, হয়তো আজ ঘরের তাপমাত্রা একই, তবে গতকাল এটি ছিল ভিন্ন, অথবা রুমে একটি খসড়া আছে।

এর কারণ হল তাপমাত্রা যখন উত্তপ্ত হলে ভৌত দেহের রৈখিক মাত্রার মতো একইভাবে প্রতিরোধকে প্রভাবিত করে। প্রতিটি ধাতুর নিজস্ব তাপমাত্রা সহগ প্রতিরোধের (TCR) আছে। কিন্তু প্রায় সবাই সম্প্রসারণ সম্পর্কে জানেন এবং মনে রাখেন, কিন্তু বৈদ্যুতিক বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তনের কথা ভুলে যান (প্রতিরোধ, ক্যাপাসিট্যান্স, ইনডাক্ট্যান্স)। কিন্তু এই পরীক্ষায় তাপমাত্রা অস্থিরতার সবচেয়ে স্থিতিশীল উৎস।

সাহিত্যের দৃষ্টিকোণ থেকে, এটি একটি বরং সুন্দর টাউটোলজিতে পরিণত হয়েছে, তবে এই ক্ষেত্রে এটি খুব সঠিকভাবে সমস্যার সারাংশ প্রকাশ করে।

19 শতকের মাঝামাঝি অনেক বিজ্ঞানী এই নির্ভরতা আবিষ্কার করার চেষ্টা করেছিলেন, কিন্তু পরীক্ষার অস্থিরতা হস্তক্ষেপ করেছিল এবং প্রাপ্ত ফলাফলের সত্যতা নিয়ে সন্দেহ উত্থাপন করেছিল। শুধুমাত্র জর্জ সাইমন ওহম (1787-1854) এতে সফল হন, যিনি প্রত্যাখ্যান করতে সক্ষম হন। সমস্ত পার্শ্ব প্রতিক্রিয়া বা, যেমন তারা বলে, গাছের জন্য বন দেখতে। 1 ওহম প্রতিরোধ এখনও এই উজ্জ্বল বিজ্ঞানীর নাম বহন করে।

প্রতিটি উপাদান ওহমের সূত্র দ্বারা প্রকাশ করা যেতে পারে: I = U/R, U = I * R, R = U/I।

এই সম্পর্কগুলি ভুলে না যাওয়ার জন্য, চিত্র 4-এ দেখানো তথাকথিত ওহমের ত্রিভুজ বা অনুরূপ কিছু রয়েছে।

চিত্র 4. ওহমের ত্রিভুজ

এটি ব্যবহার করা খুব সহজ: আপনার আঙুল দিয়ে পছন্দসই মানটি বন্ধ করুন এবং অন্য দুটি অক্ষর আপনাকে দেখাবে তাদের সাথে কী করতে হবে।

এই সমস্ত সূত্রে উত্তেজনা কী ভূমিকা পালন করে, এর শারীরিক অর্থ কী তা স্মরণ করা বাকি। ভোল্টেজকে সাধারণত বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দুটি বিন্দুতে সম্ভাব্য পার্থক্য হিসাবে বোঝা যায়। সহজে বোঝার জন্য, তারা একটি নিয়ম হিসাবে, ট্যাঙ্ক, জল এবং পাইপগুলির সাথে সাদৃশ্যগুলি ব্যবহার করে।

এই "প্লাম্বিং" স্কিমে, পাইপে পানির খরচ (লিটার / সেকেন্ড) শুধুমাত্র বর্তমান (কুলম্ব / সেকেন্ড), এবং ট্যাঙ্কের উপরের স্তর এবং খোলা ট্যাপের মধ্যে পার্থক্য হল সম্ভাব্য পার্থক্য (ভোল্টেজ) . এছাড়াও, ভালভ খোলা থাকলে, আউটলেট চাপ বায়ুমণ্ডলের সমান, যা শর্তসাপেক্ষ শূন্য স্তর হিসাবে নেওয়া যেতে পারে।

বৈদ্যুতিক সার্কিটে, এই কনভেনশনটি একটি সাধারণ কন্ডাকটর ("গ্রাউন্ড") এর জন্য একটি বিন্দু গ্রহণ করা সম্ভব করে যার বিরুদ্ধে সমস্ত পরিমাপ এবং সমন্বয় করা হয়। প্রায়শই, পাওয়ার সাপ্লাইয়ের নেতিবাচক টার্মিনালটি এই তারের বলে ধরে নেওয়া হয়, যদিও এটি সর্বদা হয় না।

সম্ভাব্য পার্থক্য ইতালীয় পদার্থবিদ আলেসান্দ্রো ভোল্টা (1745-1827) এর নামানুসারে ভোল্ট (V) এ পরিমাপ করা হয়। আধুনিক সংজ্ঞা অনুসারে, 1 V এর সম্ভাব্য পার্থক্যের সাথে, 1 C এর চার্জ সরানোর জন্য 1 J শক্তি ব্যয় করা হয়। ক্ষয়প্রাপ্ত শক্তি একটি পাওয়ার উত্স দ্বারা পুনরায় পূরণ করা হয়, একটি «প্লাম্বিং» সার্কিটের সাথে সাদৃশ্য দ্বারা, এটি হবে একটি পাম্প যা ট্যাঙ্কের জলের স্তরকে সমর্থন করে।