HOME বর্তনী বিশ্লেষণ
নিচে একটি তড়িৎ বর্তনী দেওয়া হলো
R₁ = 6 ΩR₂ = 15 ΩR₃ = 5 ΩE = 10 V, r = 0.25 Ω
Rajshahi • 2025
ক) শান্ট কাকে বলে?
খ) কোনো বর্তনীতে তড়িৎচালক শক্তি ও বিভব পার্থক্য এক নয় কেন? ব্যাখ্যা কর।
গ) উদ্দীপকে উল্লিখিত বর্তনীর মূল প্রবাহ নির্ণয় কর।
ঘ) উক্ত বর্তনীর $R_3$-এর সাথে 5 Ω রোধ একবার শ্রেণিতে এবং আরেকবার সমান্তরালে যুক্ত করলে কোন ক্ষেত্রে বর্তনীর মূল প্রবাহ বেশি হবে? গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে মতামত দাও।

সমাধান (Solution)


ক-এর উত্তর:
গ্যালভানোমিটারের মতো সূক্ষ্ম যন্ত্রের মধ্য দিয়ে যাতে উচ্চ তড়িৎ প্রবাহিত হয়ে যন্ত্রটি নষ্ট না হয়, সেজন্য এর সাথে সমান্তরালে যে অল্প মানের রোধ যুক্ত করা হয় তাকে শান্ট বলে।

খ-এর উত্তর:
তড়িৎচালক শক্তি হলো একক আধানকে কোষসহ পূর্ণ বর্তনী ঘুরিয়ে আনতে সম্পন্ন মোট কাজ, আর বিভব পার্থক্য হলো বর্তনীর কেবল দুটি বিন্দুর মধ্যে আধান স্থানান্তরের কাজ। কোষের অভ্যন্তরীণ রোধের ($r$) কারণে কোষের ভেতরে কিছু বিভব পতন ঘটে ($Ir$), যাকে হারানো ভোল্টেজ বলা হয়। এর ফলে বাইরের বর্তনীতে প্রাপ্ত বিভব পার্থক্য ($V$), তড়িৎচালক শক্তির ($E$) চেয়ে কম হয় (অর্থাৎ, $V = E - Ir$)। তাই তড়িৎচালক শক্তি ও বিভব পার্থক্য এক নয়।

গ-এর উত্তর:
উদ্দীপকের বর্তনীতে $R_{2}$ ও $R_{3}$ সমান্তরালে যুক্ত। এদের তুল্য রোধ $R_{p}$ হলে:
$\frac{1}{R_{p}} = \frac{1}{R_{2}} + \frac{1}{R_{3}} = \frac{1}{15} + \frac{1}{5} = \frac{1 + 3}{15} = \frac{4}{15}$
$\therefore R_{p} = \frac{15}{4} = 3.75\ \Omega$
এখন $R_{1}$, $R_{p}$ এবং অভ্যন্তরীণ রোধ $r$ শ্রেণিতে যুক্ত। বর্তনীর মোট রোধ $R_{s} = R_{1} + R_{p} + r$
$\therefore R_{s} = 6 + 3.75 + 0.25 = 10\ \Omega$
আমরা জানি, মূল প্রবাহ $I = \frac{E}{R_{s}}$
$\implies I = \frac{10}{10} = 1\ A$
বর্তনীটির মূল প্রবাহ $1\ A$।

ঘ-এর উত্তর:
$R_{3}$ এর সাথে $5\ \Omega$ রোধ যুক্ত করলে তুল্য রোধের পরিবর্তন ঘটবে এবং তদানুযায়ী মূল প্রবাহ পরিবর্তিত হবে।

ক্ষেত্র ১ (শ্রেণিতে): $R_{3}$ এর সাথে $5\ \Omega$ শ্রেণিতে যুক্ত করলে নতুন রোধ $R_{3}' = 5 + 5 = 10\ \Omega$
তখন সমান্তরাল অংশের তুল্য রোধ $R_{p1} = \frac{R_{2} \times R_{3}'}{R_{2} + R_{3}'} = \frac{15 \times 10}{15 + 10} = \frac{150}{25} = 6\ \Omega$
মোট রোধ $R_{T1} = 6 + 6 + 0.25 = 12.25\ \Omega$
মূল প্রবাহ $I_{1} = \frac{10}{12.25} \approx 0.816\ A$

ক্ষেত্র ২ (সমান্তরালে): $R_{3}$ এর সাথে $5\ \Omega$ সমান্তরালে যুক্ত করলে নতুন রোধ $R_{3}'' = \frac{5 \times 5}{5 + 5} = 2.5\ \Omega$
তখন সমান্তরাল অংশের তুল্য রোধ $R_{p2} = \frac{15 \times 2.5}{15 + 2.5} = \frac{37.5}{17.5} \approx 2.143\ \Omega$
মোট রোধ $R_{T2} = 6 + 2.143 + 0.25 = 8.393\ \Omega$
মূল প্রবাহ $I_{2} = \frac{10}{8.393} \approx 1.191\ A$

মতামত: গাণিতিক বিশ্লেষণ থেকে দেখা যায় যে, $I_{2} > I_{1}$। অর্থাৎ $R_{3}$ এর সাথে $5\ \Omega$ রোধ সমান্তরালে যুক্ত করলে বর্তনীর মূল প্রবাহ বেশি হবে।