Creative Questionhardআধান বা চার্জ (Charge)

দুটি পরিবাহী গোলক P এবং Q বিদ্যুৎ অপরিবাহী স্ট্যান্ডের উপর রাখা আছে। P গোলকে +5 C+5\text{ C} চার্জ এবং Q গোলকে 3 C-3\text{ C} চার্জ আছে। গোলক দুটির ব্যাসার্ধ যথাক্রমে 0.1 m0.1\text{ m} এবং 0.2 m0.2\text{ m}

· জ্ঞানপরিবাহী পদার্থ কাকে বলে?1

পরিবাহী পদার্থ হলো এমন পদার্থ যেখানে ইলেকট্রনগুলো খুব সহজে পুরো পদার্থের মাঝে ছোটাছুটি করতে পারে, যেমন ধাতু

· অনুধাবনবিদ্যুৎ অপরিবাহী পদার্থ এবং বিদ্যুৎ সুপরিবাহী পদার্থের মধ্যে দুটি পার্থক্য উল্লেখ করো2

১. বিদ্যুৎ সুপরিবাহী পদার্থে মুক্ত ইলেকট্রন থাকে যা বিদ্যুৎ পরিবহন করতে পারে, কিন্তু বিদ্যুৎ অপরিবাহী পদার্থে মুক্ত ইলেকট্রন থাকে না ২. বিদ্যুৎ সুপরিবাহী পদার্থের উদাহরণ হলো সোনা, রূপা, তামা; অপরিবাহী পদার্থের উদাহরণ হলো কাঠ, প্লাস্টিক, কাচ

· প্রয়োগগোলক P এবং Q এর পৃষ্ঠে তড়িৎ বিভবের মান নির্ণয় করো3

গোলক P এর জন্য: চার্জ (qPq_P) = +5 C+5\text{ C} ব্যাসার্ধ (rPr_P) = 0.1 m0.1\text{ m} VP=kqPrP=9×109×50.1 V=450×109 V=4.5×1011 VV_P = k \frac{q_P}{r_P} = \frac{9 \times 10^9 \times 5}{0.1}\text{ V} = 450 \times 10^9\text{ V} = 4.5 \times 10^{11}\text{ V} গোলক Q এর জন্য: চার্জ (qQq_Q) = 3 C-3\text{ C} ব্যাসার্ধ (rQr_Q) = 0.2 m0.2\text{ m} VQ=kqQrQ=9×109×(3)0.2 V=27×1090.2 V=135×109 V=1.35×1011 VV_Q = k \frac{q_Q}{r_Q} = \frac{9 \times 10^9 \times (-3)}{0.2}\text{ V} = \frac{-27 \times 10^9}{0.2}\text{ V} = -135 \times 10^9\text{ V} = -1.35 \times 10^{11}\text{ V} সুতরাং, গোলক P এর বিভব 4.5×1011 V4.5 \times 10^{11}\text{ V} এবং গোলক Q এর বিভব 1.35×1011 V-1.35 \times 10^{11}\text{ V}

· উচ্চতর দক্ষতাযদি গোলক P এবং Q কে একটি পরিবাহী তার দিয়ে সংযুক্ত করা হয়, তাহলে চার্জের প্রবাহ কোন গোলক থেকে কোন গোলকে হবে? প্রবাহ বন্ধ হওয়ার পর তাদের চূড়ান্ত বিভব কত হবে? বিশ্লেষণ করো4

চার্জের প্রবাহ: গোলক P এর বিভব VP=4.5×1011 VV_P = 4.5 \times 10^{11}\text{ V} (ধনাত্মক)। গোলক Q এর বিভব VQ=1.35×1011 VV_Q = -1.35 \times 10^{11}\text{ V} (ঋণাত্মক)। যেহেতু VP>VQV_P > V_Q, চার্জ (ধনাত্মক চার্জের প্রবাহের দিক) উচ্চ বিভব P থেকে নিম্ন বিভব Q এর দিকে প্রবাহিত হবে। ইলেকট্রনগুলো Q থেকে P এর দিকে প্রবাহিত হবে। প্রবাহ বন্ধ হওয়ার পর চূড়ান্ত বিভব: যখন দুটি পরিবাহী গোলককে সংযুক্ত করা হয়, তখন চার্জ প্রবাহিত হয়ে তাদের বিভব সমান না হওয়া পর্যন্ত চলতে থাকে। চূড়ান্ত বিভব VfinalV_{final} হবে মোট চার্জকে মোট ধারকত্ব দিয়ে ভাগ করে। মোট চার্জ Qtotal=qP+qQ=5 C+(3 C)=2 CQ_{total} = q_P + q_Q = 5\text{ C} + (-3\text{ C}) = 2\text{ C} গোলক P এর ধারকত্ব CP=rP/k=0.1/(9×109) FC_P = r_P/k = 0.1 / (9 \times 10^9)\text{ F} গোলক Q এর ধারকত্ব CQ=rQ/k=0.2/(9×109) FC_Q = r_Q/k = 0.2 / (9 \times 10^9)\text{ F} মোট ধারকত্ব Ctotal=CP+CQ=(0.1+0.2)/(9×109)=0.3/(9×109) FC_{total} = C_P + C_Q = (0.1 + 0.2) / (9 \times 10^9) = 0.3 / (9 \times 10^9)\text{ F} চূড়ান্ত বিভব Vfinal=Qtotal/Ctotal=(2 C)/(0.3/(9×109) F)V_{final} = Q_{total} / C_{total} = (2\text{ C}) / (0.3 / (9 \times 10^9)\text{ F}) Vfinal=(2×9×109)/0.3 VV_{final} = (2 \times 9 \times 10^9) / 0.3\text{ V} Vfinal=(18×109)/0.3 VV_{final} = (18 \times 10^9) / 0.3\text{ V} Vfinal=60×109 V=6.0×1010 VV_{final} = 60 \times 10^9\text{ V} = 6.0 \times 10^{10}\text{ V} সুতরাং, চার্জ P গোলক থেকে Q গোলকে প্রবাহিত হবে এবং প্রবাহ বন্ধ হওয়ার পর উভয় গোলকের চূড়ান্ত বিভব 6.0×1010 V6.0 \times 10^{10}\text{ V} হবে।

Source

SSC (Class 9-10)Physics Chapter 10: স্থির বিদ্যুৎ (Static Electricity) Topic: আধান বা চার্জ (Charge)

Aligned to the NCTB national curriculum.