এইচএসসি পরীক্ষার পূর্ণাঙ্গ প্রস্তুতি
পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র
৪র্থ অধ্যায়
সৃজনশীল প্রশ্ন ও উত্তর
HSC Physics 2nd Paper pdf download
Chapter-4
Srijonshil
Question and Answer
ক. জ্ঞানমূলক প্রশ্নোত্তরঃ
প্রশ্ন-১. সর্বপ্রথম কোন বিজ্ঞানী তড়িৎ চুম্বকত্বের ধারণা দেন?
উত্তর: বিজ্ঞানী হ্যাসণ ক্রিশ্চিয়ান ওয়েরস্টেড সর্বপ্রথম তড়িৎ চুম্বকত্বের ধারনা দেন।
প্রশ্ন-২. চৌম্বক ফ্লাক্স কী?
উত্তর: কোনো চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে বাস্তব বা কল্পিত কোনো তলের মধ্যদিয়ে অতিক্রান্ত চৌম্বক ক্ষেত্র রেখা বা আবেশ রেখার সংখ্যাকে চৌম্বক ফ্লাক্স বলে।
প্রশ্ন-৩. চৌম্বক ফ্লাক্সেও একক কী?
উত্তর: চৌম্বক ফ্লাক্সেও একক ওয়েবার (Wb) বা, N mA।
প্রশ্ন-৪. চৌম্বক ফ্লাক্স ঘনত্ত কাকে বলে?
উত্তর: কোনো একটি তলের একক ক্ষেত্রফলের উপর যত সংখ্যক চৌম্বক ফ্লাক্স বা আবেশ রেখা লম্বভাবে আপতিত হয় তাকে ঐ তলের ফ্লাক্স ঘনত্ব বলে।
প্রশ্ন-৫. লরেঞ্চ বল কী?
উত্তর: কোনো চার্জ একই সঙ্গে তড়িৎ ক্ষেত্র এবং চৌম্বক ক্ষেত্রের ভিতর দিয়ে গেলে মোট যে বল অনুভব করে তাকে লরেঞ্জ বল বলে।
প্রশ্ন-৬. চেীম্বক প্রবেশ্যতার একক কী?
উত্তর: চৌম্বক প্রবেশ্যতার একক বা।
প্রশ্ন-৭. উত্তর সন্ধানী মেরু কী?
উত্তর: সাধারণ চুম্বকের উত্তর মেরুকে উত্তর সন্ধানী মেরু বলে।
প্রশ্ন-৮. পৃথিবীর চৌম্বক মেরু কোথায় অবস্থিত?
উত্তর: পৃথিবীর যে দু’টি স্থানে কোনো চৌম্বক শলাকাকে ভারকেন্দ্র হতে ঝুলালে তার চৌম্বক অক্ষ খাড়াভাবে অবস্থান করে ঐ দু’টি স্থানেই পৃথিবীর চৌম্বক মেরু অবস্থিত।
প্রশ্ন-৯. ভৌগোলিক মধ্যতল কী?
উত্তর: ভেীগোলিক অক্ষক্ষর মধ্যদিয়ে যে উল্লম্ব তল কল্পনা করা হয়, তাকে ভৌগোলিক মধ্যতল বলে।
প্রশ্ন-১০. চৌম্বক তীব্রতা কী?
উত্তর: চৌম্বক ক্ষেত্রের কোনো বিন্দুতে চৌম্বক আবেশ বা চৌম্বক ক্ষেত্র এবং চৌম্বক প্রবেশ্যতার অনুপাতকে চৌম্বক তীব্রতা বলে।
প্রশ্ন-১১. চৌম্বক নিগ্রাহিতা কী?
উত্তর: চুম্বকত্ব হ্রাসের কারণ থাকা সত্তেও কোনো একটি চৌম্বক পদার্থের মধ্যে উৎপন্ন চুম্বকত্ব ধরে রাখার ক্ষমতাকে ঐ পদার্থের চৌম্বক নিগ্রাহিতা বা সহনশীলতা বলে।
প্রশ্ন-১২. হিসটেরেসিস কী?
উত্তর: কোনো ফেরোচৌম্বক পদার্থে চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করে চুম্বকিত করার পর চৌম্বক ক্ষেত্র অসারণ করলে এটি বিচুম্বকিত হতে যে অনীহা বা শৈথিল্য দেখায় তাকে হিসটেরেসিস বলে।
অনুধাবনমূলক প্রশ্নোত্তরঃ
প্রশ্ন-১. চার্জের অভিমুখ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের অভিমুখ পরস্পর লম্ব হলে গতিশীল চার্জের উপর ক্রিয়াশীল বল কেমন হবে?
উত্তর: চার্জেও অভিমুখ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের অভিমুখ পরস্পর লম্ব হলে গতিশীল চার্জের উপর ক্রিয়াশীল বলের মান সর্বোচ্চ হবে। e মানের চার্জ B চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে লম্ব ভাবে v বেগে অগ্রসর হলে তার উপর ক্রিয়াশীল বল, F = Bev।
প্রশ্ন-২. হল ক্রিয়ার সাহায্যে কী কী নির্ণয় করা যায়?
উত্তর: হল ক্রিয়ার সাহায্যে নিমেণাক্ত বিষয়গুলো নির্ণয় করা যায়:
ক. প্রবাহ সৃষ্টিকারী চার্জের প্রকৃতি (ধনাত্মক বা ঋণাত্মক)
খ. হল বিভব ও প্রতি একক আয়তনে চার্জের সংখ্যা।
প্রশ্ন-৩. স্পিন-1বিশষ্ট কণা কিভাবে শনাক্ত করা যায়?
উত্তর: স্পিন-1বিশিষ্ট কণা দেখতে একমুখী তীরের মতো। এই কণাকে ঘুরালে একই রকম দেখা যাবে। অর্থাৎ পূর্ন আবর্তনে স্পিন-1 বিশিষ্ট কণা দেখতে একই রকম হয়। এসব দেখে স্পিন-1 বিশিষ্ট কানা শনাক্ত করা যায়।
প্রশ্ন-৪. প্যারাচুম্বক পদার্থের ৪টি বৈশিষ্ট্য লেখ।
উত্তর: প্যারাচুম্বক পদার্থের ৪টি বৈশিষ্ট্য নিম্নরুপ-
১. এরা চুম্বক দ্বারা কম আকর্ষিত হয়;
২. এদের চেীম্বক ধারকত্ব নেই;
৩. এদেও চৌম্বক প্রবেশ্যতা নেই;
৪. চেীম্বক ক্ষেত্র অপসারণ করলে চুম্বকত্ব লোপ পায়।
প্রশ্ন-৫. ডোমেইন বলতে কী বুঝ?
উত্তর: ফেরোচৌম্বক পদার্থের অভ্যন্তরে অজস্র ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র অঞ্চল রয়েছে। এই অঞ্চলে
প্রশ্ন-৬. ফেরিচৌম্বক পদার্থ বলতে কী বুঝায়?
উত্তর: কিছু পদার্থ আছে যাতে দু’টি ভিন্ন ধরনের আয়না থাকে। আয়নাসমূহের মোমেন্ট প্রতি সমান্তরাল সজ্জায় থাকলেও মান সমান না হওয়ায় নীট চৌম্বক মোমেন্ট থাকে। এদেরকে ফেরিচৌম্বক পদার্থ। যেমন, ফেরাইট একটি ফেরিচেীম্বক পদার্থ।
প্রশ্ন-৭. পরিবাহী তার হতে কোনো বিন্দুর দূরত্ব বৃদ্ধি পেলে চৌম্বক ক্ষেত্র কেমন হবে?
উত্তর: বায়োট স্যাভার্টের সুত্রানুসারে,কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহের ফলে এর আশেপাশে কোনো বিন্দুতে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান পরিবাহীর মধ্যবিন্দুর দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতিক। তাই পরিবাহী তার হতে কোনো বিন্দুর দূরত্ব বৃদ্ধি পেলে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান হ্রাস পাবে।
১নং সৃজনশীল প্রশ্নের উত্তরঃ
নিচের চিত্রটি লক্ষ করঃ
ক) ওয়েবার কাকে বলে?
খ) একটি চুম্বক শলাকাকে একটি তড়িৎবাহী তার হতে ধীরে ধীরে দূওে সরিয়ে নিলে কী ঘটবে?
গ) চিত্রটি হতে P বিন্দুতে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান নির্ণয়ের জন্য প্রয়োজনীয় সমীকরণ প্রতিষ্ঠা কর।
ঘ) তারটিকে কেটে সোজা করা হলে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান নির্ণয় করা যাবে কি? তোমার উত্তরের সপক্ষে যুক্তি দাও।
উত্তরঃ (ক).
কোনো কুন্ডলীতে প্রতি সেকেন্ড যত সংখ্যক ফ্ল্যাক্স পরিবর্তনের জন্য ঐ কুন্ডলীতে 1 ভোল্ট বিভব পার্থক্য সৃষ্টি হয়, তাকে 1 ওয়েবার বা শুধু ওয়েবার বলে।
উত্তরঃ (খ).
একটি চুম্বক শলাকা তড়িৎবাহী তারের সন্নিকটে রাখলে তা বিক্ষিপ্ত হয়। এটিকে তার হতে যতই দূরে নিয়ে যাওয়া হবে শলাকার বিক্ষেপ ততই কমতে থাকবে। একসময় অনেক দূরে নিয়ে গেলে সেখানে তারে তড়িৎ প্রবাহের জন্য সৃষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্র ক্রিয়াশীল থাকবে না এবং শলাকটিও বিক্ষেপ না দিয়ে স্থির হয়ে থাকবে।
উত্তরঃ (গ).
ধরা যাক, XY হচ্ছে কুন্ডলীর ক্ষুদ্রাতিক্ষুদ্র দৈর্ঘ্য d একন বায়োট স্যাভার্টের সূত্রানুসারে, d। দৈর্ঘ্যের জন্য কুন্ডলীর কেন্দ্র P তে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান,
এখানে θ হচ্ছে d এবং এর অন্তর্ভুক্ত কোণ। একন (১) নং সমীকরণকে সমালকন করে সমগ্র কুন্ডলীর জন্য P তে চৌম্বক ক্ষেত্র পাওয়া যাবে। যেহেতু বৃত্তাকার পরিবাহকে দৈর্ঘ্য হচ্ছে কুন্ডলীর পরিধি দৈর্ঘ্য অর্থাৎ , সুতরাং সমাকলনের সীমা হবে, থেকে পর্যন্ত।
যেহেতু কুন্ডলীর সকল বিন্দু থেকে বৃত্তের কেন্দ্র P এর দূরত্ব r সমান এবং কুন্ডলীর যেকোনো অংশ d/ এবং r এর অন্তর্ভুক্ত কোণ সর্বদা
সুতরাং
কুন্ডলীর পাকসংখ্যা n হলে,
এটিই নির্ণের সমীকরণ।
উত্তরঃ (ঘ).
আমরা জানি, যেকোনো আকারের পরিবাহীর জন্য বায়ো- স্যাভার্টের সূত্র প্রযোজ্য। ধরা যাক, কুন্ডলীটিকে [চিত্র-ক] X বরাবর কেটে ফেলায় এটি একটি সরল তারে [চিত্র-খ] পরিণত হলো। তারটি হতে a লম্ব দূরত্বে P বিন্দুতে স্বল্প দৈর্ঘ্য d/ এর জন্য চৌম্বক ক্ষেত্র,
∆POQ হতে পাই,
বা,
এবং
(১) নং সমীকরণে r এবং এর মান বসিয়ে পাই,
এর মান বসিয়ে পাই,
…
বা,
সম্পূর্ণ তারের জন্য চৌম্বক ক্ষেত্র,
এ সমীকরণ হতে সহজেই চৌম্বক ক্ষেত্রের মান বের করা যায়।
২নং সৃজনশীল প্রশ্নের উত্তরঃ
পদার্থবিজ্ঞান গবেষণাগারে একদল শিক্ষার্থী 5 সেন্টিমিটার ব্যাসার্ধ এবং 250 পাকবিশিষ্ট একটি বৃত্তাকার কুন্ডলীর ভিতর দিয়ে 20 A তড়িৎ প্রবাহ চালনা করে এবং কুন্ডলীর কেন্দ্রে চৌম্বকক্ষেত্র B এর মান নির্ণয় করে। তারপর কুন্ডলীর তারটিকে সোজা করে একই পরিমাণ তড়িৎ প্রবাহ চালিয়ে কয়েলের ব্যাসার্ধের সমান দূরত্বের কোনো বিন্দুতে B এর মান নির্ণয় করে। এমতাবস্থায় প্রবাহ স্থির রেখে পরিবাহীকে 5tesla মানের চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে লম্বভাবে স্থাপন করা হলো।
ক) অ্যাম্পিয়ারের সংজ্ঞা দাও।
খ) সুষম চৌম্বকের ক্ষেত্রে গতিশীল চার্জের উপর ক্রিয়াশীল বল কি কি বিষয়ের উপর নির্ভরশীল?
গ) উদ্দীপকে তারটি সোজা করার পরে চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপিত অবস্থায় এর উপর ক্রিয়াশীল বলের মান কত?
ঘ) উদ্দীপকের আলোকে কোন ক্ষেত্রে B এর মান বেশি পাবে? গাণিতিক ব্যাখ্যা দাও।
উত্তরঃ (ক).
শূন্যস্থানে এক মিটার দুরত্বে অবস্থিত অসীম দৈর্ঘ্যের এবং উপক্ষণীয় প্রস্থচ্ছেদের দুটি সমান্তরাল পরিবাহকের প্রত্যেকটিতে যে পরিমাণ তড়িৎপ্রবাহ চললে পরস্পরের মধ্যে প্রতি মিটার দৈর্ঘ্যে 20×10-7N বল উৎপন্ন হয়, তাকে এক অ্যাম্পিয়ার বলে।
উত্তরঃ (খ).
নিম্নবর্ণিত বিষয়গুলোর উপর নির্ভর করে
1.পরিবাহকে তড়িৎপ্রবাহ
2.পরবাহকের দৈর্ঘ্য
3.চৌম্বকক্ষেত্রের মান
4.তড়িৎবাহী পরিবাহক ও চৌম্বকক্ষেত্রের মধ্যকার কোণ
উত্তরঃ (গ).
ধরি, তারটির উপর ক্রিয়াশীল বল, F
উদ্দীপক থেকে পাই, প্রবাহ, I = 20 A
চৌম্বকক্ষেত্রের মান, B = 5T
তারের দৈর্ঘ্য,
আমরা জানি,
F
ক্রিয়াশীল বল,
উত্তরঃ (ঘ).
বৃত্তাকার কুন্ডলীর ক্ষক্ষত্রেঃ
আমরা জানি,
এখানে,
পাকসংখ্যা, N = 250
প্রবাহ, I = 20 A
ব্যাসার্ধ, r = 5 cm = 0.05 m
চৌম্বকক্ষেত্রের মান, B= কত?
μ0= 4π×10-7T m A-1
ঋজু তারের ক্ষক্ষত্রেঃ
আমরা জানি,
B=
এখানে,
প্রবাহ, I = 20A
আলোচ্য বিন্দুর দূরত্ব,
a = 5 cm = 0.05m
চৌম্বক ক্ষেত্রের মান, B= কত?
দেখা যচ্ছে, বৃত্তাকার কুন্ডলীর ক্ষেত্রে চৌম্বকক্ষেত্রের মান বেশি।
৩নং সৃজনশীল প্রশ্নের উত্তরঃ
চিত্রে AB একটি সরল পরিবাহী মধ্যবিন্দু O। পরিবাহীর মধ্যদিয়ে 15 A তড়িৎ প্রবাহিত হচ্ছে।
ক) কোন বিদ্যুৎবাহী কুন্ডলীর বিদ্যুৎ প্রবাহ এবং কুন্ডলীর ক্ষেত্রফল ভেক্টরের গুণফলকে ঐ কুন্ডলীর কী বলে?
খ) কোন চার্জকে চুম্বকক্ষেত্রের দিকের সাথে সমান্তরালে গতিশীল করলে চার্জের উপর ক্রিয়াশীল বলের মান শূন্য হয় কেন- ব্যাখ্যা কর।
গ) AB পরিবাহীকে 6T বিশিষ্ট একটি চুম্বকক্ষেত্রের সমকোণে স্থাপন করলে পরিবাহীতে কি পরিমাণ বল সৃষ্টি হবে?
ঘ) AB পরিবাহীতে প্রবাহমাত্রা দ্বিগুণ করলে C বিন্দুতে সৃষ্ট চৌম্বক ক্ষেত্রের মানের কিরূপ পরিবর্তন হবে এবং কেন হবে- গাণিতিক বিশ্লেষণ কর।
উত্তরঃ (ক).
কোন বিদ্যুৎবাহী কুন্ডলীর বিদ্যুৎ প্রবাহ এবং কুন্ডলীর ক্ষেত্রফল ভেক্টরের গুণফলকে ঐ কুন্ডলীর চৌম্বক মোমেন্ট বলে।
উত্তরঃ (খ).
আমরা জানি, চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকের সাথে θ কোণে v বেগে গতিশীল চর্জের উপর ক্রিয়াশীল বল,
F = qvB sin θ
= qvB sin 0º; চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকের সাথে সমান্তরালে গতিশীল চার্জের জন্য, θ=0º=0
উত্তরঃ (গ)
ধরি,পরিবাহী তারটির চৌম্বক বল, F
উদ্দীপক থেকে পাই, AB পরিবাহী তারের দৈর্ঘ্য,
তড়িৎ প্রবাহ I = 15 A
চৌম্বক ক্ষেত্রের মান, B = 6T
আমরা জানি , F= IlB sinθ
অতএব, চৌম্বক বলের মান।
উত্তরঃ (ঘ).
প্রবাহমাত্রা I এর জন্য C বিন্দুতে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান,
যদি প্রবাহমাত্রা দ্বিগুণ করা হয় তাহেলে C বিন্দুতে চৌম্বক ক্ষেত্রের মান,
বা,
চৌম্বক ক্ষেত্রের মান দ্বিগুণ হবে।
আবার বলে,
বা,
অতএব, AB পরিবাহীতে প্রবাহমাত্রা দ্বিগুণ করলে C বিন্দুতে সৃষ্ট চৌম্বকক্ষেত্রের মানও দ্বিগুণ হবে।
৪নং সৃজনশীল প্রশ্নের উত্তরঃ
একটি বিনতি বৃত্তকে কোনো স্থানে এমনভাবে স্থাপন করা হলো যে বৃত্তের চৌম্বক শলাকা পুরোপুরি উল্লম্ব দিকে থাকে। বিনতি বৃত্তকে অতঃপর উল্লম্ব অক্ষক্ষ 30º কোণে ঘুরালে আপাত বিনতি কোণ 45º হয়। ঐ স্থানের পৃথিবীর চৌম্বকত্বের অনুভূমিক উপাংশ প্রাবাল্য 3×10-6T।
ক) বিনতি কী?
খ) ডায়াচৌম্বক পদার্থ দ্বারা তৈরি বস্তুতে কোন net moment থাকে না কেন?
গ) বৃত্তটির নতুন অবস্থানের পৃথিবীর চৌম্বকত্বের অনুভূমিক প্রাবাল্যের মান কত?
ঘ) বিনতি কোণের প্রকৃত মান আপাত বিনতি কোণের চেয়ে কম হবে কী?
উত্তরঃ (ক).
কোনো স্থানে মুক্তভাবে ঝোলানো কোনো চুম্বক শলাকার স্থির অবস্থানে এর চৌম্বক অক্ষ এবং অনুভূমিক রেখার অন্তর্ভূক্ত কোণকে ঐ স্থানের বিনতি বলে।
উত্তরঃ (খ).
পদার্থের পরমাণুতে ইলেকট্রনের কক্ষীয় ও স্পিন গতি থেকে চৌম্বক মোমেন্ট উদ্ভূত হয়। এক জোড়া ইলেকট্রনের মধ্যে একটির মোমেন্ট অপরটির সমান ও বিপরীত হলে উক্ত জোড়ার নিট মোমেন্ট শূন্য হয়। ডায়াচৌম্বক পদার্থ দ্বারা তৈরি বস্তু এ ধরনের বহু সংখ্যক জোড়ার সমষ্টি। ফলে এসব বস্তুতে কোনো দ্বিপোল থাকে না এবং কোনো নিট মোমেন্ট থাকে না।
উত্তরঃ (গ).
উদ্দীপক হতে,
পৃথিবীর চৌম্বকত্বের অনুভূমিক প্রাবল্য, H = 3×10-6T
নতুন অবস্থানে পৃথিবীর চৌম্বকত্বের অনুভূমিক প্রাবল্য, H1=?
প্রশ্নমতে,
H1=
সুতরাং বৃত্তটির নতুন অবস্থানের পৃথিবীর চৌম্বকত্বের অনুভূমিক প্রাবল্যের মান।
উত্তরঃ (ঘ).
বিনতি কোণের প্রকৃত মান আপাত বিনতি কোণের চেয়ে কম হবে। নিচে এটি গাণিতিক বিশ্লেষণের মাধ্যমে দেখানো হলো-
মনে করি প্রকৃত বিনতি δ
নতুন অবস্থানে আপাত বিনতি, δ1=45º
গ নং হতে পাই,
নতুন অবস্থানে পৃথিবীর চৌম্বকত্বের অনুভূমিক প্রাবল্য, H1 = H cos 45º নতুন অবস্থানে আপাত বিনতির মান δ1 হলে,
tan δ1
কিন্তু প্রকৃত বিনতি δ হলে,
tan δ
(১) নং (২) নং সমীকরণ হতে পাই,
tan δ1= tan δ ×
tan δ = tan δ1× cos 45º
= tan 45º×cos 45º= 1×
বা, δ = tan-1(0.707)
δ = 35.26º
অর্থাৎ, δ < δ1
অতএব, উপরের গাণিতিক বিশ্লেষণ হতে বলা যায় বিনতি কোণের প্রকৃত মান আপাত বিনতি কোণের চেয়ে কম।