তড়িৎ বা বিদ্যুৎ প্রবাহ (Flow of Current or Electricity)

কোনো তড়িৎ শক্তির উৎস বা ব্যাটারির দু’প্রান্ত একটি পরিবাহী তার দ্বারা সংযুক্ত করা হলে, পরিবাহীর দু’প্রান্তে বিভব পার্থক্যের সৃষ্টি হয় এবং পরিবাহীর ভিতরে দৈর্ঘ্য বরাবর তড়িৎ ক্ষেত্রের সৃষ্টি হয়। এর ফলে পরিবাহীর মুক্ত চার্জ অর্থাৎ ইলেকট্রন বল অনুভব করে এবং চার্জের প্রবাহ সৃষ্টি হয়। চার্জের প্রবাহই হলো ‘কারেন্ট’ বা বিদ্যুৎ প্রবাহ। অতএব-

পরিবাহীর কোনো প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে অভিলম্বভাবে বাহ্যিক বলের প্রভাবে প্রতি সেকেন্ডে যে পরিমাণ বৈদ্যুতিক চার্জ একটি নির্দিষ্ট দিকে প্রবাহিত হয় তাকে বিদ্যুৎ প্রবাহ বা তড়িৎ প্রবাহ বলে। এক কথায় বলা যায় একক সময়ে পরিবাহীর কোনো বিন্দু দিয়ে চার্জের প্রবাহ হলো বিদ্যুৎ প্রবাহ। অন্যভাবে, যখন কোনো বদ্ধপথ বা close path দিয়ে চার্জ প্রবাহিত হয় তখন তাকে Current বা তড়িৎ বলে। একে I বা i দ্বারা প্রকাশ করা হয়।

ধরো একটা ব্যাটারির দুইপ্রান্ত থেকে তামার তার (copper wire) নিয়ে একটা বাল্বে লাগালাম। তাহলে ব্যাটারি এবং বাল্ব মিলে একটা বদ্ধপথ বা close path তৈরি হলো। এই close path দিয়ে ব্যাটারির +ve terminal থেকে -ve terminal-এর দিকে charge flow হবে। চার্জ প্রবাহিত হবার এই ঘটনাকে Current বলা হয়।

তড়িৎ

এক কথায়-

Current বলতে Rate of change of charge-কে বোঝায়। অর্থাৎ, সময়ের সাথে সাথে একটা conductor দিয়ে কি পরিমান চার্জ প্রবাহের পরিবর্তন ঘটছে সেটাই হচ্ছে current.

Current কে I দিয়ে প্রকাশ করা হয়। যদি t সময় ধরে Q পরিমান চার্জ কোনো conductor দিয়ে প্রবাহিত হয় তবে current হবে-

I = Q / t

প্রবাহের হার ধ্রুবক বা একই মানের না হলে এই সমীকরণের পরিবর্তে বিদ্যুৎ প্রবাহের রাশিমালা হবে-

I = dQ / dt

এখানে dQ হলো অতি ক্ষুদ্র dt সময়ে প্রবাহিত চার্জের পরিমাণ।

প্রচলিত প্রথা অনুসারে ধনাত্মক চার্জ যেদিকে প্রবাহিত হয় বিদ্যুৎ প্রবাহের দিক সেদিকে হবে। ঋণাত্মক চার্জের প্রবাহের জন্য বিদ্যুৎ প্রবাহ বিপরীত দিকে হবে।

Current এর একক হচ্ছে C/s অথবা Ampere (A). আন্দ্রে মারি এম্পিয়ারের নাম অনুসারে current এর এককের নাম দেয়া হয়েছে Ampere. অল্প পরিমান তড়িৎ প্রবাহমাত্রার একক হিসেবে মিলি অ্যাম্পিয়ার অর্থাৎ 10-3 অ্যাম্পিয়ার এবং মাইক্রো-অ্যাম্পিয়ার অর্থাৎ 10-6 অ্যাম্পিয়ার ব্যবহার করা হয়।

কোনো সার্কিটে Current flow হওয়াকে নিয়ন্ত্রণ করা যায় সেই সার্কিটে Resistor লাগিয়ে। মনে রাখতে হবে Current এবং Electron একই জিনিস না। Electron সবসময় ব্যাটারির -ve terminal থেকে flow হয় কিন্তু current ব্যাটারির +ve terminal থেকে flow হয়। অর্থাৎ Electron এর প্রবাহের বিপরীত দিকে current প্রবাহিত হয়।

তড়িৎ

এবার current এর একক অর্থাৎ Ampere কি জিনিস সেটা নিয়ে একটু জানি।

একটা বর্গাকার পরিবাহী (Conductor) নাও। এর দৈর্ঘ্য এবং প্রস্থ দুটোই 1m হতে হবে। অর্থাৎ এই পরিবাহীর ক্ষেত্রফল বা area হচ্ছে- 1 m2.

তড়িৎ

এখন 1 sec সময় ধরে যদি 1C পরিমান চার্জ এই 1m2 ক্ষেত্রফল বিশিষ্ট পরিবাহী বা conductor দিয়ে প্রবাহিত হয় তবে এই পরিমান চার্জকে 1 Ampere বলে।

তাহলে 5A current বলতে বোঝায় 1m2 area যুক্ত পরিবাহী বা conductor দিয়ে 1 sec ধরে 5C charge flow হলে সেই পরিমান চার্জকে 5A current বলা হবে।

5A = 5C / 1 sec

এখন 1C charge বলতে বোঝায় 6.24 *  1018 টি ইলেকট্রনকে। অর্থাৎ-

1C = 6.24 *  1018 e

তাই বলা যায়, যখন কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে 1C পরিমাণ charge 1 sec ধরে সেই পরিবাহীর 1m2 জায়গায় দিয়ে প্রবাহিত হলে সেখানে মূলত 6.24 *  1018 টি ইলেকট্রন প্রবাহিত হবে।

সময়ের সাথে সাথে যদি charge flow এর পরিমান বাড়ে তবে current flow এর পরিমানও বাড়বে। 

Current সবসময় ব্যাটারি বা সার্কিটের high voltage প্রান্ত থেকে low voltage প্রান্তে প্রবাহিত হয়। কিন্তু Electron সবসময় ব্যাটারি বা সার্কিটের low voltage প্রান্ত থেকে high voltage প্রান্তে প্রবাহিত হয়।

তাই যখন সার্কিট বা ব্যাটারির দুটো প্রান্তের মধ্যে voltage difference থাকে শুধু তখনই তাদের মধ্যে current flow হয় এছাড়া হয় না। কিন্তু শুধুমাত্র দুটো পয়েন্টের মধ্যে voltage difference থাকলেই current flow হবে না। Current flow হতে হলে তাদের মধ্যে একটা সংযোগ বা পরিবাহী (Conductor) রাখতে হবে।

Current পরিমাপের যন্ত্রকে অ্যামিটার (Ammeter) বলা হয়। Current কে মাপার জন্য এটিকে সার্কিটের সাথে series connection এ যুক্ত করতে হয়।

মোটা পাইপ দিয়ে যেমন বেশি পরিমান পানি প্রবাহিত হয় ঠিক তেমনি মোটা Conductor দিয়ে বেশি পরিমান current flow হয়। একটা সার্কিটে Current এর মানকে +ve কিংবা -ve দুইভাবেই লেখা যায়। যেমন +5A, -7A. তবে দুটো ক্ষেত্রেই current সবসময় electron এর বিপরীত দিকে প্রবাহিত হয়।

 

কারেন্ট কি স্কেলার নাকি ভেক্টর রাশি?

যেসব quantity বা রাশির শুধুমাত্র মান থাকে তাদেরকে Scalar Quantity বলে। কিন্তু যেসব quantity এর মানের পাশাপাশি দিক বা Direction দুটোই থাকে তাদেরকে Vector Quantity বলে। যদি কারেন্টের কথা চিন্তা করি তবে সেটি conductor দিয়ে এক জায়গা থেকে আরেক জায়গায় flow হয়। যেহেতু কারেন্ট ব্যাটারি বা কোনো voltage source এর +ve টার্মিনাল থেকে -ve টার্মিনালের দিকে flow হয় তারমানে কারেন্টের দিক বা direction আছে। আবার কারেন্টের নির্দিষ্ট মানও থাকে যেমন 1A, 3A, 5A ইত্যাদি। এসব বৈশিষ্ট্যগুলো থেকে বোঝা যাচ্ছে কারেন্টের মানের পাশাপাশি দিকও আছে এবং কারেন্ট একটি Vector Quantity হবার কথা। কিন্তু কারেন্টকে Vector Quantity হতে হলে তাকে Vector এর আরো কিছু rules মেনে চলতে হবে।

একটা example দেখি। তিনটা conductor একটা common পয়েন্টে (A point) কানেক্ট করা এবং তিনটা conductor দিয়ে তিনটি ভিন্ন মানের কারেন্ট i1, i2, i3 flow হচ্ছে-

ছবিতে দেখো i1 পরিমান কারেন্ট A পয়েন্টে ঢুকছে এবং সেটি ভাগ হয়ে i2 ও i3 পরিমান কারেন্ট হয়ে A পয়েন্ট থেকে বের হয়ে যাচ্ছে। কারেন্ট সবসময় একটা নিয়ম মেনে চলে। কোনো পয়েন্টে যে পরিমান কারেন্ট ঢোকে ঠিক সেই পরিমান কারেন্ট সেই পয়েন্ট থেকে বের হয়। অর্থাৎ incoming current = outgoing current

   i1 = i2 +i3

খেয়াল করো কারেন্টের এই equation টি scalar theory হিসেবে কাজ করছে। অর্থাৎ scalar যোগফল অনুসারে i2 ও i3 কে যোগ করলে তার মান i1 হচ্ছে। তাহলে কারেন্টের যোগফল কখনোই vector যোগফলের মত হয় না, scalar যোগফলের মত হয়।

আবার কারেন্টকে vector quantity হিসেবে চিন্তা করলে i1 থেকে ভাগ হওয়া i2 এবং i3 কারেন্টের লব্ধি বা resultant যদি বের করি তবে সেটা i1 কারেন্টের সমান হবে এবং i1 বরাবর সামনের দিকে কাজ করবে-

খেয়াল করো, i1 এর দুটো ভাগ হওয়া অংশ i2 ও i3 এর উপাংশের যোগফলই হচ্ছে i1 এর বাড়ানো অংশের মান। যেখানে i1 এর সামনের দিকে বাড়ানো অংশের সাথে θ1 ডিগ্রী কোণ করে আছে i2 এবং θ2 ডিগ্রী কোণ করে আছে i3. তাহলে i1 এর সামনের দিকে বাড়ানো অংশের সাপেক্ষে i2 এর উপাংশ (বা component) = i2cosθ1 এবং i3 এর উপাংশ (বা component) = i3cosθ2. তাহলে i2 ও i3 এর লব্ধি বা resultant হবে-

   i1 = i2cosθ1 + i3cosθ2

কিন্তু এই equation সম্পূর্ণ ভুল। কেননা i1 এর মান হচ্ছে i2 ও i3 এর যোগফলের সমান। কখনোই i2 ও i3 এর উপাংশের যোগফলের সমান না। কাজেই কারেন্টকে vector হিসেবে ধরলে i1 এর মান কখনোই i2 ও i3 এর উপাংশের যোগফল হবে না। তারমানে কারেন্ট কখনো vector quantity হতে পারে না।

সবশেষে আরেকটা example দেখি। ধরা যাক i পরিমান কারেন্টকে একটা লাইটের মধ্যে সাপ্লাই দেয়া হচ্ছে, তাই লাইট জ্বলছে। i এর দিক সোর্স বা ব্যাটারি থেকে লাইটের দিকে।

যদি লাইটকে এবার সোর্স বা ব্যাটারির সাপেক্ষে 90° পজিশনে রাখি তবে ব্যাপারটা হবে ঠিক এমন-

Vector Quantity-র ধর্ম অনুসারে, যদি কোনো vector একটা নির্দিষ্ট দিক বরাবর কাজ করে তবে তার সাপেক্ষে 90° বরাবর কোনো কাজ করে না। তাই কারেন্টকে vector হিসেবে কল্পনা করলে লাইটটি এখানে না জ্বলার কথা। কারন current আগের পজিশনের সাপেক্ষে 90° পজিশনে যাচ্ছে এখন। কিন্তু বাস্তবে এমনটা দেখা যায় না। আমরা conductor বা wire কে যে পজিশনেই রাখি না কেনো লাইট জ্বলবেই। তাই current কখনোই vector quantity না, scalar quantity.

ক্রাশ স্কুলের নোট গুলো পেতে চাইলে জয়েন করুন আমাদের ফেসবুক গ্রুপে-

www.facebook.com/groups/mycrushschool

অথিতি লেখক হিসেবে আমাদেরকে আপনার লেখা পাঠাতে চাইলে মেইল করুন-

write@thecrushschool.com

Comments

No comments yet. Why don’t you start the discussion?

Leave a Reply

Your email address will not be published.