ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের সূত্র

ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের সূত্র#

ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের সূত্রগুলি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র এবং তড়িচ্চালক বল (EMF) বা ভোল্টেজের সৃষ্টির মধ্যকার সম্পর্ক বর্ণনা করে। এই সূত্রগুলি বৈদ্যুতিক জেনারেটর, ট্রান্সফরমার এবং ইন্ডাক্টর কীভাবে কাজ করে তা বোঝার ভিত্তি প্রদান করে।

ফ্যারাডের প্রথম সূত্র: যখন একটি কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তিত হয়, তখন কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত হয়। এই চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তন একটি চুম্বককে কুণ্ডলীর দিকে বা দূরে সরিয়ে, চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি পরিবর্তন করে, বা চৌম্বক ক্ষেত্রের সাপেক্ষে কুণ্ডলীর অভিমুখ পরিবর্তন করে ঘটানো যেতে পারে।

ফ্যারাডের দ্বিতীয় সূত্র: আবেশিত EMF-এর মান চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হারের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক। অন্য কথায়, চৌম্বক ফ্লাক্স যত দ্রুত পরিবর্তিত হয়, আবেশিত EMF তত বেশি হয়।

এই সূত্রগুলির বৈদ্যুতিক প্রকৌশল ও প্রযুক্তিতে অসংখ্য প্রয়োগ রয়েছে। উদাহরণস্বরূপ, এগুলি বৈদ্যুতিক জেনারেটরের নকশা ও পরিচালনায় ব্যবহৃত হয়, যা একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের ভিতরে একটি কুণ্ডলী ঘুরিয়ে যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। ট্রান্সফরমার, যা একটি পরিবর্তী প্রবাহ (AC) বৈদ্যুতিক সংকেতের ভোল্টেজ পরিবর্তন করে, সেগুলিও ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের সূত্রের উপর নির্ভর করে।

ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের প্রথম সূত্র:#

এই সূত্রটি বলে যে যখনই একটি তারের কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত চৌম্বক ফ্লাক্সে পরিবর্তন ঘটে, তখন কুণ্ডলীতে একটি তড়িচ্চালক বল (EMF) আবেশিত হয়। আবেশিত EMF-এর মান চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হারের সাথে সরাসরি সমানুপাতিক।

গাণিতিকভাবে, এটিকে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:

$$ EMF = -\frac{dΦ}{dt} $$

যেখানে:

• $EMF$ হল ভোল্টে আবেশিত তড়িচ্চালক বল $(V)$
• $Φ$ হল ওয়েবারে চৌম্বক ফ্লাক্স $(Wb)$
• $t$ হল সেকেন্ডে সময় $(s)$

ঋণাত্মক চিহ্নটি নির্দেশ করে যে আবেশিত EMF, লেঞ্জের সূত্র অনুসারে, চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে।

ফ্যারাডের প্রথম সূত্রের উদাহরণ

ফ্যারাডের প্রথম সূত্রের কার্যকলাপের অনেক উদাহরণ রয়েছে। সবচেয়ে সাধারণ কিছু উদাহরণ হল:

• বৈদ্যুতিক জেনারেটর: বৈদ্যুতিক জেনারেটরগুলি ফ্যারাডের প্রথম সূত্র ব্যবহার করে যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। জেনারেটর একটি স্টেটরের ভিতরে একটি রোটর ঘোরায়, যা একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এই পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র স্টেটর উইন্ডিংগুলিতে একটি EMF আবেশিত করে, যা একটি প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে।
• বৈদ্যুতিক মোটর: বৈদ্যুতিক মোটরগুলি ফ্যারাডের প্রথম সূত্র ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। মোটর স্টেটরে একাধিক তড়িচ্চুম্বক থাকে যা একটি ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এই ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র মোটর রোটরে একটি EMF আবেশিত করে, যা একটি প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে। রোটরের প্রবাহ চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে টর্ক সৃষ্টি করে, যা রোটরকে ঘুরায়।
• ট্রান্সফরমার: ট্রান্সফরমারগুলি ফ্যারাডের প্রথম সূত্র ব্যবহার করে এক সার্কিট থেকে অন্য সার্কিটে বৈদ্যুতিক শক্তি স্থানান্তর করে। ট্রান্সফরমারের দুটি তারের কুণ্ডলী থাকে, একটি প্রাইমারি কুণ্ডলী এবং একটি সেকেন্ডারি কুণ্ডলী। প্রাইমারি কুণ্ডলীটি শক্তির উৎসের সাথে সংযুক্ত থাকে, এবং সেকেন্ডারি কুণ্ডলীটি লোডের সাথে সংযুক্ত থাকে। প্রাইমারি কুণ্ডলীতে পরিবর্তী প্রবাহ একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে, যা সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত করে। এই EMF সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে একটি প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে, যা তারপর লোডে স্থানান্তরিত হয়।

ফ্যারাডের প্রথম সূত্র হল তড়িচ্চুম্বকত্বের একটি মৌলিক নীতি। আমাদের দৈনন্দিন জীবনে এর অনেক প্রয়োগ রয়েছে, বৈদ্যুতিক জেনারেটর থেকে শুরু করে বৈদ্যুতিক মোটর থেকে ট্রান্সফরমার পর্যন্ত।

ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের দ্বিতীয় সূত্র:#

এই সূত্রটি বলে যে আবেশিত EMF-এর মান চৌম্বক ফ্লাক্স সংযোগের পরিবর্তনের হারের সমান। চৌম্বক ফ্লাক্স সংযোগ (λ) কুণ্ডলীর পাকের সংখ্যা (N) এবং চৌম্বক ফ্লাক্স (Φ)-এর গুণফল হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়।

গাণিতিকভাবে, এটিকে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:

$$ EMF = -\frac{dλ}{dt} = -N\frac{dΦ}{dt} $$

যেখানে:

• $EMF$ হল ভোল্টে আবেশিত তড়িচ্চালক বল $(V)$
• $λ$ হল ওয়েবার-টার্নে চৌম্বক ফ্লাক্স সংযোগ $(Wb-turns)$
• $N$ হল কুণ্ডলীতে পাকের সংখ্যা
• $Φ$ হল ওয়েবারে চৌম্বক ফ্লাক্স $(Wb)$
• $t$ হল সেকেন্ডে সময় $(s)$

উদাহরণ:

একটি ট্রান্সফরমার বিবেচনা করুন, যাতে দুটি তারের কুণ্ডলী থাকে, একটি প্রাইমারি কুণ্ডলী এবং একটি সেকেন্ডারি কুণ্ডলী। যখন একটি পরিবর্তী প্রবাহ (AC) প্রাইমারি কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, এটি একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এই পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত করে, যা বৈদ্যুতিক প্রবাহের প্রবাহ ঘটায়। প্রাইমারি এবং সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে পাকের সংখ্যা ট্রান্সফরমারের ভোল্টেজ রূপান্তর অনুপাত নির্ধারণ করে।

ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের সূত্রগুলি বৈদ্যুতিক প্রকৌশলের ক্ষেত্রে বিপ্লব এনেছে এবং বিভিন্ন যন্ত্র ও ব্যবস্থায় অসংখ্য প্রয়োগ রয়েছে, যার মধ্যে রয়েছে:

• বৈদ্যুতিক জেনারেটর: ফ্যারাডের সূত্র ব্যবহার করে যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে।
• বৈদ্যুতিক মোটর: ফ্যারাডের সূত্র ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে।
• ট্রান্সফরমার: ফ্যারাডের সূত্র ব্যবহার করে AC শক্তির ভোল্টেজ স্তর পরিবর্তন করে।
• ইন্ডাক্টর: ফ্যারাডের সূত্র ব্যবহার করে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে বৈদ্যুতিক শক্তি সঞ্চয় করে।

এই সূত্রগুলি তড়িচ্চুম্বকত্বের অধ্যয়ন ও প্রয়োগে মৌলিক নীতি হিসাবে অব্যাহত রয়েছে, যা আধুনিক বৈদ্যুতিক প্রযুক্তির বিকাশে গুরুত্বপূর্ণ ভূমিকা পালন করে।

একটি বদ্ধ লুপে চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতা পরিবর্তন করা#

একটি বদ্ধ লুপে চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতা পরিবর্তন করা তড়িচ্চুম্বকত্বের একটি মৌলিক ধারণা যা বিভিন্ন ক্ষেত্রে অসংখ্য প্রয়োগ রয়েছে। এতে একটি বদ্ধ পরিবাহী লুপের মধ্যে চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি বা অভিমুখ নিয়ন্ত্রণ করা জড়িত, যা সাধারণত লুপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ পরিবর্তন করে বা একটি বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের উপস্থিতিতে লুপটিকে সরিয়ে অর্জন করা হয়।

1. ফ্যারাডের আবেশের সূত্র: চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতার পরিবর্তনকে নিয়ন্ত্রণকারী মূল নীতি হল ফ্যারাডের আবেশের সূত্র, যা বলে যে একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র একটি বদ্ধ লুপে একটি তড়িচ্চালক বল (EMF) বা ভোল্টেজ আবেশিত করে। গাণিতিকভাবে, এটিকে এভাবে প্রকাশ করা যেতে পারে:

EMF = -dΦ/dt

যেখানে EMF হল তড়িচ্চালক বল, Φ হল চৌম্বক ফ্লাক্স (লুপের মধ্য দিয়ে যাওয়া চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিমাণ), এবং t সময়কে নির্দেশ করে। ঋণাত্মক চিহ্নটি নির্দেশ করে যে আবেশিত EMF চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে।

2. লেঞ্জের সূত্র: লেঞ্জের সূত্র আবেশিত EMF এবং ফলস্বরূপ প্রবাহের দিক নির্ধারণের জন্য একটি অতিরিক্ত নিয়ম প্রদান করে। এটি বলে যে আবেশিত প্রবাহ এমন একটি দিকে প্রবাহিত হয় যা চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে। অন্য কথায়, প্রবাহ দ্বারা সৃষ্ট আবেশিত চৌম্বক ক্ষেত্র মূল চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে।

3. প্রয়োগ:

ক. বৈদ্যুতিক জেনারেটর: বৈদ্যুতিক জেনারেটরগুলি চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতা পরিবর্তনের নীতি ব্যবহার করে যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। একটি তারের ঘূর্ণায়মান লুপ (আর্মেচার) একটি স্থির চৌম্বক ক্ষেত্রের (স্টেটর) ভিতরে চলাচল করার সাথে সাথে, পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্স লুপে একটি EMF আবেশিত করে, যা একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে।

খ. বৈদ্যুতিক মোটর: বৈদ্যুতিক মোটরগুলি বিপরীত নীতিতে কাজ করে। একটি তারের কুণ্ডলীতে (স্টেটর) একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ সরবরাহ করে, একটি চৌম্বক ক্ষেত্র উৎপন্ন হয়। যখন একটি পরিবাহী লুপ (রোটর) এই চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে স্থাপন করা হয়, তখন পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্স লুপে একটি EMF আবেশিত করে, যা এটিকে ঘুরতে বাধ্য করে।

গ. ট্রান্সফরমার: ট্রান্সফরমারগুলি তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের মাধ্যমে এক সার্কিট থেকে অন্য সার্কিটে বৈদ্যুতিক শক্তি স্থানান্তর করে। এগুলিতে দুটি তারের কুণ্ডলী (প্রাইমারি এবং সেকেন্ডারি) একটি ভাগ করা লোহার কোরের চারপাশে পেঁচানো থাকে। যখন একটি পরিবর্তী প্রবাহ প্রাইমারি কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, এটি একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে যা সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত করে, যার ফলে ভোল্টেজ রূপান্তর ঘটে।

ঘ. চৌম্বকীয় উত্তোলন (ম্যাগলেভ) ট্রেন: ম্যাগলেভ ট্রেনগুলি উচ্চ-গতির পরিবহন অর্জনের জন্য চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতা পরিবর্তনের নীতি ব্যবহার করে। ট্র্যাকের উপর শক্তিশালী তড়িচ্চুম্বকগুলি একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র উৎপন্ন করে যা ট্রেনের নিচের দিকে থাকা পরিবাহী লুপগুলিতে প্রবাহ আবেশিত করে। এই প্রবাহগুলি বিরোধী চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে যা ট্রেনটিকে ট্র্যাকের উপরে উত্তোলিত করে, ঘর্ষণ হ্রাস করে এবং অবিশ্বাস্যভাবে দ্রুত গতি সক্ষম করে।

সংক্ষেপে, একটি বদ্ধ লুপে চৌম্বক ক্ষেত্রের তীব্রতা পরিবর্তন করা তড়িচ্চুম্বকত্বের একটি মৌলিক ধারণা যার অসংখ্য ব্যবহারিক প্রয়োগ রয়েছে। পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র এবং আবেশিত প্রবাহের মধ্যকার সম্পর্ক বোঝার এবং নিয়ন্ত্রণ করে, আমরা এই ঘটনাটিকে কাজে লাগিয়ে বিদ্যুৎ উৎপাদন, মোটর চালনা, ভোল্টেজ রূপান্তর এবং এমনকি ট্রেন উত্তোলন করতে পারি।

ফ্যারাডের সূত্রের উদাহরণ:

• একটি বার চুম্বক একটি তারের কুণ্ডলীর দিকে সরানো হয়। চুম্বকটি কুণ্ডলীর কাছে আসার সাথে সাথে কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্স বৃদ্ধি পায়। এটি কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত করে, যা একটি প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে। প্রবাহের দিক এমন হয় যে এটি চৌম্বক ফ্লাক্সের বৃদ্ধির বিরোধিতা করে।
• একটি পরিবাহী লুপ একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে ঘোরানো হয়। লুপটি ঘোরার সাথে সাথে লুপের মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তিত হয়। এটি লুপে একটি EMF আবেশিত করে, যা একটি প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে। প্রবাহের দিক এমন হয় যে এটি চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে।
• একটি ট্রান্সফরমার একটি পরিবর্তী প্রবাহ (AC) বিদ্যুৎ সরবরাহের ভোল্টেজ বাড়াতে বা কমাতে ব্যবহৃত হয়। ট্রান্সফরমারে দুটি তারের কুণ্ডলী থাকে, একটি প্রাইমারি কুণ্ডলী এবং একটি সেকেন্ডারি কুণ্ডলী। প্রাইমারি কুণ্ডলীটি AC বিদ্যুৎ সরবরাহের সাথে সংযুক্ত থাকে, এবং সেকেন্ডারি কুণ্ডলীটি লোডের সাথে সংযুক্ত থাকে। AC প্রবাহ প্রাইমারি কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার সাথে সাথে এটি একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এই পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত করে, যা লোডে একটি প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে। সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে প্রবাহের ভোল্টেজ প্রাইমারি এবং সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে পাকের সংখ্যার সমানুপাতিক।

ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের সূত্র হল তড়িচ্চুম্বকত্বের একটি মৌলিক নীতি। বৈদ্যুতিক প্রকৌশলে এর অনেক প্রয়োগ রয়েছে, যেমন জেনারেটর, ট্রান্সফরমার এবং মোটরের নকশা।

লেঞ্জের সূত্র#

লেঞ্জের সূত্র হল তড়িচ্চুম্বকত্বের একটি মৌলিক নীতি যা একটি পরিবাহীতে আবেশিত তড়িচ্চালক বল (EMF)-এর দিক বর্ণনা করে যখন এটি একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্রের সংস্পর্শে আসে। এটি বলে যে একটি পরিবাহীতে আবেশিত EMF সর্বদা এমন হয় যে এটি পরিবাহীর মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে। অন্য কথায়, লেঞ্জের সূত্র ভবিষ্যদ্বাণী করে যে একটি পরিবাহীতে প্রবাহের দিক কী হবে যখন এটি একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্রের সংস্পর্শে আসে।

গাণিতিক সূত্রায়ন

লেঞ্জের সূত্রকে গাণিতিকভাবে নিম্নরূপে প্রকাশ করা যেতে পারে:

$$ ε = -\frac{dΦ}{dt} $$

যেখানে:

• $ε$ হল পরিবাহীতে আবেশিত EMF (ভোল্টে)
• $Φ$ হল পরিবাহীর মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্স (ওয়েবারে)
• $t$ হল সময় (সেকেন্ডে)

সমীকরণে ঋণাত্মক চিহ্নটি নির্দেশ করে যে পরিবাহীতে আবেশিত EMF চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে।

উদাহরণ

লেঞ্জের সূত্রের কার্যকলাপের কয়েকটি উদাহরণ এখানে দেওয়া হল:

• একটি বার চুম্বক একটি তারের কুণ্ডলীর দিকে সরানো হয়। চুম্বকটি কুণ্ডলীর কাছে আসার সাথে সাথে কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্স বৃদ্ধি পায়। এটি কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত করে যা চুম্বকের গতির বিপরীত দিকে একটি প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে। এই প্রবাহটি একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে যা চুম্বকের গতির বিরোধিতা করে, এটিকে ধীর করে দেয়।
• একটি পরিবাহী রড একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে সরানো হয়। রডটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে চলাচলের সাথে সাথে রডের মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তিত হয়। এটি রডে একটি EMF আবেশিত করে যা রডের গতির বিপরীত দিকে একটি প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে। এই প্রবাহটি একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে যা রডের গতির বিরোধিতা করে, এটিকে ধীর করে দেয়।
• একটি সোলেনয়েড একটি ব্যাটারির সাথে সংযুক্ত করা হয়। যখন ব্যাটারি চালু করা হয়, সোলেনয়েডের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত প্রবাহ একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এই চৌম্বক ক্ষেত্র সোলেনয়েডে একটি EMF আবেশিত করে যা ব্যাটারি থেকে প্রবাহের বিপরীত দিকে একটি প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে। এই প্রবাহটি একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে যা ব্যাটারির চৌম্বক ক্ষেত্রের বিরোধিতা করে, সামগ্রিক চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি হ্রাস করে।

প্রয়োগ

লেঞ্জের সূত্রের বৈদ্যুতিক প্রকৌশল ও পদার্থবিজ্ঞানে বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে। সবচেয়ে সাধারণ কিছু প্রয়োগের মধ্যে রয়েছে:

• বৈদ্যুতিক মোটর: বৈদ্যুতিক মোটরের কার্যকারিতা ব্যাখ্যা করতে লেঞ্জের সূত্র ব্যবহার করা হয়। যখন একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে একটি তারের কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে একটি প্রবাহ পাঠানো হয়, তখন কুণ্ডলীটি লেঞ্জের সূত্রের কারণে একটি বল অনুভব করে। এই বলটি কুণ্ডলীকে ঘুরতে বাধ্য করে, যা ঘুরে মোটর চালায়।
• জেনারেটর: জেনারেটরের কার্যকারিতা ব্যাখ্যা করতেও লেঞ্জের সূত্র ব্যবহার করা হয়। যখন একটি পরিবাহীকে একটি চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্য দিয়ে সরানো হয়, তখন পরিবাহীতে একটি EMF আবেশিত হয়। এই EMF ব্যবহার করে বিদ্যুৎ উৎপাদন করা যেতে পারে।
• চৌম্বকীয় ব্রেক: লেঞ্জের সূত্র ব্যবহার করে চৌম্বকীয় ব্রেক ডিজাইন করা হয়। যখন একটি ধাতব ডিস্ক একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে ঘোরানো হয়, তখন ডিস্কটি লেঞ্জের সূত্রের কারণে একটি বল অনুভব করে। এই বলটি ডিস্কের গতির বিরোধিতা করে, এটিকে ধীর করে দেয়।

লেঞ্জের সূত্র হল তড়িচ্চুম্বকত্বের একটি মৌলিক নীতি যার বৈদ্যুতিক প্রকৌশল ও পদার্থবিজ্ঞানে বিস্তৃত প্রয়োগ রয়েছে। এটি তড়িচ্চুম্বকীয় ব্যবস্থার আচরণ বোঝার জন্য একটি শক্তিশালী হাতিয়ার।

ফ্যারাডের সূত্রের উৎপত্তি

ফ্যারাডের আবেশের সূত্র বলে যে একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র একটি পরিবাহীতে একটি তড়িচ্চালক বল (EMF) আবেশিত করে। এই EMF পরিবাহীর মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হারের সমানুপাতিক।

ফ্যারাডের সূত্রের উৎপত্তি

একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপিত একটি পরিবাহী লুপ বিবেচনা করুন। লুপের মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্স দেওয়া হয়:

$$\Phi_B = \int\overrightarrow{B}\cdot d\overrightarrow{A}$$

যেখানে:

• $\Phi_B$ হল চৌম্বক ফ্লাক্স (ওয়েবারে, Wb)
• $\overrightarrow{B}$ হল চৌম্বক ক্ষেত্র (টেসলায়, T)
• $d\overrightarrow{A}$ হল একটি ডিফারেনশিয়াল ক্ষেত্রফল ভেক্টর (বর্গমিটারে, m^2)

যদি চৌম্বক ক্ষেত্র পরিবর্তিত হয়, তবে লুপের মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্সও পরিবর্তিত হবে। এই পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্স লুপে একটি EMF আবেশিত করবে। EMF দেওয়া হয়:

$$\text{EMF} = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$

যেখানে:

• EMF হল তড়িচ্চালক বল (ভোল্টে, V)
• $t$ হল সময় (সেকেন্ডে, s)

সমীকরণে ঋণাত্মক চিহ্নটি নির্দেশ করে যে EMF চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে।

উদাহরণ

1 মিটার দৈর্ঘ্য এবং 0.1 মিটার ব্যাসার্ধ বিশিষ্ট একটি সোলেনয়েড বিবেচনা করুন। সোলেনয়েডটি 1000 পাকের তার দিয়ে পেঁচানো। সোলেনয়েডের প্রবাহ 1 A/s হারে বৃদ্ধি পাচ্ছে।

সোলেনয়েডের ভিতরের চৌম্বক ক্ষেত্র দেওয়া হয়:

$$B = \mu_0nI$$

যেখানে:

• $B$ হল চৌম্বক ক্ষেত্র (টেসলায়, T)
• $\mu_0$ হল শূন্যস্থানের ব্যাপ্তিযোগ্যতা (4$\pi$ x 10^-7 T m/A)
• $n$ হল প্রতি একক দৈর্ঘ্যে পাকের সংখ্যা (পাক/মিটারে)
• $I$ হল প্রবাহ (অ্যাম্পিয়ারে, A)

এই ক্ষেত্রে, $n = 1000/1 = 1000$ পাক/মিটার এবং $I = 1$ A। অতএব, সোলেনয়েডের ভিতরের চৌম্বক ক্ষেত্র হল:

$$B = (4\pi\times10^{-7}\text{ T m/A})\times(1000\text{ turns/m})\times(1\text{ A}) = 1.26\times10^{-3}\text{ T}$$

সোলেনয়েডের মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্স দেওয়া হয়:

$$\Phi_B = BA = (1.26\times10^{-3}\text{ T})\times(\pi(0.1\text{ m})^2) = 3.98\times10^{-5}\text{ Wb}$$

সোলেনয়েডে আবেশিত EMF দেওয়া হয়:

$$\text{EMF} = -\frac{d\Phi_B}{dt} = -\frac{d}{dt}(3.98\times10^{-5}\text{ Wb}) = -1.26\times10^{-3}\text{ V}$$

ঋণাত্মক চিহ্নটি নির্দেশ করে যে EMF চৌম্বক ফ্লাক্সের বৃদ্ধির বিরোধিতা করে।

ফ্যারাডের পরীক্ষা: আবেশিত EMF এবং ফ্লাক্সের মধ্যকার সম্পর্ক#

মাইকেল ফ্যারাড ১৯শ শতকের গোড়ার দিকে একাধিক পরীক্ষা পরিচালনা করেছিলেন যা আমাদের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের বোঝার ভিত্তি স্থাপন করেছিল। তাঁর সবচেয়ে বিখ্যাত পরীক্ষাগুলির মধ্যে একটি ছিল একটি গ্যালভানোমিটারের সাথে সংযুক্ত একটি তারের কুণ্ডলী জড়িত, একটি যন্ত্র যা বৈদ্যুতিক প্রবাহ পরিমাপ করে। যখন ফ্যারাড একটি চুম্বককে কুণ্ডলীর ভিতরে এবং বাইরে সরাতেন, তিনি লক্ষ্য করেছিলেন যে গ্যালভানোমিটারের সুই সরে যায়, যা একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহের উপস্থিতি নির্দেশ করে। এই প্রবাহটি কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্স দ্বারা আবেশিত হয়েছিল।

চৌম্বক ফ্লাক্স

চৌম্বক ফ্লাক্স হল একটি নির্দিষ্ট ক্ষেত্রফলের মধ্য দিয়ে যাওয়া চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিমাণের একটি পরিমাপ। এটি চৌম্বক ক্ষেত্র ভেক্টর এবং ক্ষেত্রফল ভেক্টরের ডট গুণফল হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়:

$$\Phi_B = \vec{B} \cdot \vec{A}$$

যেখানে:

• $\Phi_B$ হল ওয়েবারে (Wb) চৌম্বক ফ্লাক্স
• $\vec{B}$ হল টেসলায় (T) চৌম্বক ক্ষেত্র ভেক্টর
• $\vec{A}$ হল বর্গমিটারে (m^2) ক্ষেত্রফল ভেক্টর

চৌম্বক ফ্লাক্সের দিক ডানহাতের নিয়ম দ্বারা দেওয়া হয়। যদি আপনি আপনার ডান হাতের বুড়ো আঙুলটি চৌম্বক ক্ষেত্র ভেক্টরের দিকে নির্দেশ করেন, এবং আপনার আঙুলগুলি ক্ষেত্রফল ভেক্টরের দিকে নির্দেশ করেন, তবে আপনার তালু চৌম্বক ফ্লাক্সের দিকে নির্দেশ করবে।

আবেশিত EMF

যখন একটি তারের কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্স পরিবর্তিত হয়, তখন কুণ্ডলীতে একটি তড়িচ্চালক বল (EMF) আবেশিত হয়। এই EMF ফ্যারাডের আবেশের সূত্র দ্বারা দেওয়া হয়:

$$\varepsilon = -\frac{d\Phi_B}{dt}$$

যেখানে:

• $\varepsilon$ হল ভোল্টে (V) আবেশিত EMF
• $\Phi_B$ হল ওয়েবারে (Wb) চৌম্বক ফ্লাক্স
• $t$ হল সেকেন্ডে (s) সময়

ফ্যারাডের সূত্রে ঋণাত্মক চিহ্নটি নির্দেশ করে যে আবেশিত EMF চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে। অন্য কথায়, আবেশিত EMF একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে যা মূল চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিবর্তনের বিরোধিতা করে।

উদাহরণ

ফ্যারাডের আবেশের সূত্রের কার্যকলাপের কয়েকটি উদাহরণ এখানে দেওয়া হল:

• যখন আপনি একটি তারের কুণ্ডলীর ভিতরে এবং বাইরে একটি চুম্বক সরান, গ্যালভানোমিটারের সুই সরে যায়, যা একটি আবেশিত EMF-এর উপস্থিতি নির্দেশ করে।
• যখন আপনি একটি লাইট সুইচ চালু করেন, বৈদ্যুতিক প্রবাহ লাইট বাল্বের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এই চৌম্বক ক্ষেত্র কাছাকাছি তারগুলিতে একটি EMF আবেশিত করে, যা লাইট বাল্বকে জ্বলতে বাধ্য করে।
• যখন আপনি একটি ধাতু সনাক্তকারী ব্যবহার করেন, ধাতব বস্তু দ্বারা সৃষ্ট পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র সনাক্তকারীর কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত করে, যা সনাক্তকারীকে বীপ শব্দ করতে বাধ্য করে।

ফ্যারাডের আবেশের সূত্র হল তড়িচ্চুম্বকত্বের একটি মৌলিক নীতি। আমাদের দৈনন্দিন জীবনে এর অনেক প্রয়োগ রয়েছে, আমাদের যন্ত্রপাতি চালানো বৈদ্যুতিক মোটর থেকে শুরু করে আমরা যে বিদ্যুৎ ব্যবহার করি তা উৎপাদনকারী জেনারেটর পর্যন্ত।

ফ্যারাডের সূত্রের প্রয়োগ#

ফ্যারাডের সূত্রের প্রয়োগের কিছু উদাহরণ এখানে দেওয়া হল:

• বৈদ্যুতিক জেনারেটর: বৈদ্যুতিক জেনারেটরগুলি ফ্যারাডের সূত্র ব্যবহার করে যান্ত্রিক শক্তিকে বৈদ্যুতিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। একটি জেনারেটরে একটি তারের কুণ্ডলী থাকে যা একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে ঘোরানো হয়। ঘূর্ণায়মান চৌম্বক ক্ষেত্র তারের কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত করে, যা একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে।
• বৈদ্যুতিক মোটর: বৈদ্যুতিক মোটরগুলি ফ্যারাডের সূত্র ব্যবহার করে বৈদ্যুতিক শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে। একটি মোটরে একটি তারের কুণ্ডলী থাকে যা একটি চৌম্বক ক্ষেত্রে স্থাপন করা হয়। যখন একটি বৈদ্যুতিক প্রবাহ তারের কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয়, এটি একটি চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে যা মোটরের চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে মিথস্ক্রিয়া করে। এই মিথস্ক্রিয়া একটি বল সৃষ্টি করে যা মোটরকে ঘুরতে বাধ্য করে।
• ট্রান্সফরমার: ট্রান্সফরমারগুলি ফ্যারাডের সূত্র ব্যবহার করে একটি পরিবর্তী প্রবাহ (AC) বৈদ্যুতিক সংকেতের ভোল্টেজ পরিবর্তন করে। একটি ট্রান্সফরমারে দুটি তারের কুণ্ডলী থাকে যা একটি সাধারণ লোহার কোরের চারপাশে পেঁচানো থাকে। যখন একটি AC বৈদ্যুতিক সংকেত একটি তারের কুণ্ডলীতে প্রয়োগ করা হয়, এটি লোহার কোরের মধ্যে একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এই পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র অন্য তারের কুণ্ডলীতে একটি EMF আবেশিত করে, যা একটি ভিন্ন ভোল্টেজ সহ একটি AC বৈদ্যুতিক সংকেতকে প্রবাহিত হতে বাধ্য করে।
• চৌম্বকীয় উত্তোলন (ম্যাগলেভ) ট্রেন: ম্যাগলেভ ট্রেনগুলি ট্র্যাকের উপরে উত্তোলিত হতে ফ্যারাডের সূত্র ব্যবহার করে। ম্যাগলেভ ট্রেনগুলিতে অতিপরিবাহী চুম্বক থাকে যা একটি শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে। এই চৌম্বক ক্ষেত্র ট্র্যাকের উপর পরিবাহী রেলগুলিতে একটি EMF আবেশিত করে, যা ট্রেনটিকে উত্তোলিত করে এমন একটি বল সৃষ্টি করে।

ফ্যারাডের সূত্র হল তড়িচ্চুম্বকত্বের একটি মৌলিক নীতি যার আমাদের দৈনন্দিন জীবনে অনেক গুরুত্বপূর্ণ প্রয়োগ রয়েছে।

প্রায়শই জিজ্ঞাসিত প্রশ্ন – FAQs#

ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের প্রথম সূত্র কী বলে?

ফ্যারাডের তড়িচ্চুম্বকীয় আবেশের প্রথম সূত্র বলে যে একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র একটি পরিবাহীতে একটি তড়িচ্চালক বল (EMF) আবেশিত করে। এই EMF পরিবাহীর মধ্য দিয়ে চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের হারের সমানুপাতিক।

সহজ কথায়, যখন একটি চুম্বক একটি পরিবাহীর কাছে সরানো হয়, এটি পরিবাহীতে ইলেকট্রনের প্রবাহ সৃষ্টি করে। প্রবাহের শক্তি নির্ভর করে চুম্বকটি কত দ্রুত সরছে এবং চৌম্বক ক্ষেত্রটি ক