স্থির ও চলতড়িৎ: বিদ্যুৎ প্রবাহ, বিভব পার্থক্য, রোধ ও ওহমের সূত্র | বিসিএস ও চাকরির পদার্থবিজ্ঞান

For competitive job exams (BCS, Bank, Primary), mastering চলতড়িৎ ওহমের সূত্র ও রোধ is essential for scoring high. In this comprehensive study guide, all core rules, classification charts, and solved previous exam questions of চলতড়িৎ ওহমের সূত্র ও রোধ are explained below.

তড়িৎ বা বিদ্যুৎ আধুনিক মানব সভ্যতার প্রাণশক্তি। আধানের স্থিরাবস্থা নিয়ে স্থির তড়িৎ এবং আধানের অবিরাম প্রবাহ নিয়ে চলতড়িৎ আলোচনা করে। বিসিএস পরীক্ষায় ওহমের সূত্র, বৈদ্যুতিক বর্তনী, ফিউজ, বাড়ির তার সংযোগ এবং ইউনিট হিসাব থেকে প্রায় প্রতি বছর প্রশ্ন আসে।

১. চলতড়িৎ ওহমের সূত্র ও রোধ: আধান ও স্থির তড়িৎ

• কুলম্বের সূত্র: দুটি স্থির বিন্দু আধানের মধ্যকার আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বল তাদের আধানদ্বয়ের পরিমাণের গুণফলের সমানুপাতিক এবং এদের মধ্যবর্তী দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক:

$F = k \frac{q_1 q_2}{r^2}$

• আধানের এসআই একক: কুলম্ব (Coulomb, C)।
• তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র (Electroscope): কোনো বস্তুতে আধানের অস্তিত্ব ও প্রকৃতি নির্ণয় করার যন্ত্র।

—

২. চলতড়িৎ ও মৌলিক রাশিমালা

• তড়িৎ প্রবাহ ($I$): পরিবাহীর যেকোনো প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে প্রতি সেকেন্ডে যে পরিমাণ আধান প্রবাহিত হয়: $I = \frac{Q}{t}$।
• এসআই একক: অ্যাম্পিয়ার (Ampere, A)। পরিমাপক যন্ত্র: অ্যামিটার (বর্তনীতে শ্রেণিতে যুক্ত থাকে)।
• বিভব পার্থক্য ($V$): প্রতি একক ধনাত্মক আধানকে বর্তনীর এক বিন্দু থেকে অন্য বিন্দুতে স্থানান্তর করতে যে পরিমাণ কাজ সম্পন্ন হয়: $V = \frac{W}{Q}$।
• এসআই একক: ভোল্ট (Volt, V)। পরিমাপক যন্ত্র: ভোল্টমিটার (বর্তনীতে সমান্তরালে যুক্ত থাকে)।
• রোধ ($R$): পরিবাহীর যে ধর্মের কারণে এর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ বাধাগ্রস্ত হয়।
• এসআই একক: ওহম ($Omega$)।

ওহমের সূত্র (Ohm’s Law):

তাপমাত্রা স্থির থাকলে কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহ পরিবাহীর দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্যের সমানুপাতিক:
$$V = IR quad ext{বা} quad I = rac{V}{R}$$

রোধ নির্ভর করে চারটি বিষয়ের ওপর:

১. দৈর্ঘ্য ($L$): দৈর্ঘ্য বাড়লে রোধ বাড়ে ($R propto L$)। তার যত লম্বা, রোধ তত বেশি।

২. প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল ($A$): তার যত মোটা, রোধ তত কম ($R propto rac{1}{A}$)। সরু তারের রোধ বেশি।

৩. উপাদান: রূপা তড়িৎ পরিবহনে শ্রেষ্ঠ, তারপর তামা ও অ্যালুমিনিয়াম।

৪. তাপমাত্রা: সাধারণ ধাতব পরিবাহীতে তাপমাত্রা বাড়লে রোধ বাড়ে (তবে সেমিকন্ডাক্টরে উল্টো—তাপ বাড়লে রোধ কমে)।

৩. বর্তনীতে রোধের সংযোগ

1. শ্রেণি সংযোগ (Series Combination):

• সবগুলো রোধ একই লাইনে পরপর যুক্ত থাকে।
• তুল্য রোধ: $R_s = R_1 + R_2 + R_3 + …$ (তুল্য রোধ বাড়ে)।
• সকল রোধের মধ্য দিয়ে একই কারেন্ট প্রবাহিত হয়।

2. সমান্তরাল সংযোগ (Parallel Combination):

• তুল্য রোধ: $rac{1}{R_p} = rac{1}{R_1} + rac{1}{R_2} + rac{1}{R_3} + …$ (তুল্য রোধ কমে)।
• বাসাবাড়ির বৈদ্যুতিক লাইনে সকল যন্ত্রপাতি সমান্তরাল সংযোগে যুক্ত থাকে (যাতে প্রত্যেকের দুই প্রান্তে সমান ২২০ ভোল্ট বিভব থাকে এবং একটি বন্ধ হলে অন্যগুলো সচল থাকে)।

—

৪. বৈদ্যুতিক ক্ষমতা ও বিলের ইউনিট হিসাব

• বৈদ্যুতিক ক্ষমতা ($P$): $P = VI = I^2R = rac{V^2}{R}$ ওয়াট।
• কিলোওয়াট-ঘণ্টা (kWh) বা বোর্ড অব ট্রেড ইউনিট (B.O.T. Unit):

১০০০ ওয়াট ক্ষমতার কোনো বৈদ্যুতিক যন্ত্র ১ ঘণ্টা চললে যে শক্তি ব্যয় হয় তাকে ১ ইউনিট বলে।
$$ ext{বিদ্যুৎ শক্তি (ইউনিট)} = rac{P ext{ (ওয়াট)} imes t ext{ (ঘণ্টা)}}{১০০০}$$

• $1 ext{ kWh} = 3.6 imes 10^6 ext{ Joule}$ (জুল)।

বৈদ্যুতিক ফিউজ তার (Fuse Wire):

• সার্কিটকে শর্টসার্কিট ও অতিরিক্ত প্রবাহ থেকে রক্ষা করতে ব্যবহৃত হয়।
• এটি টিন (২৫%) ও সীসার (৭৫%) একটি সংকর ধাতু, যার গলনাঙ্ক কম এবং রোধ বেশি। অতিরিক্ত বিদ্যুৎ প্রবাহে এটি গলে গিয়ে বর্তনী বিচ্ছিন্ন করে দেয়।

—

বিগত বিসিএস ও চাকরির প্রশ্নব্যাংক

১. বাসাবাড়িতে বৈদ্যুতিক বাতি ও পাখা কোন সমবায়ে যুক্ত থাকে?

• উত্তর: সমান্তরাল সংযোগে (Parallel connection) [৪৪তম বিসিএস, ৩১তম বিসিএস]।

২. বৈদ্যুতিক ফিউজ তারের উপাদান কী কী?

• উত্তর: সীসা ও টিন [৪২তম বিসিএস, ২৬তম বিসিএস]।

৩. ১ ইউনিট বিদ্যুৎ খরচ সমান কত জুল?

• উত্তর: ৩.৬ × ১০^৬ জুল [৪১তম বিসিএস]।

৪. তড়িৎ প্রবাহের আন্তর্জাতিক একক কোনটি?

• উত্তর: অ্যাম্পিয়ার (Ampere) [৪০তম বিসিএস]।

৫. ধাতব তারের তাপমাত্রা বৃদ্ধি করলে তার রোধের কী পরিবর্তন হয়?

• উত্তর: রোধ বৃদ্ধি পায় [৩৮তম বিসিএস]।