আধান – Electric Charge

প্রতিটা পদার্থ পরমাণু নামক অতি ক্ষুদ্র কণা দিয়ে গঠিত। পরমাণুর ভেতরেও আবার অনেকগুলো কণিকা থাকে। তবে পরমাণুর সবচেয়ে বেশি স্থায়ী কণিকা হচ্ছে তিনটি- ইলেকট্রন, প্রোটন ও নিউট্রন। আধান বা Charge হচ্ছে পদার্থের পরমানুর স্থায়ী কণিকার বৈশিষ্ট্য। অর্থাৎ Charge বলতে কোনো subatomic particle এর Physical Property কে বোঝায়। Subatomic কথাটার মানে হচ্ছে এরা এমন এক ধরনের particle যারা atom বা পরমানুর চেয়েও ছোট এবং পরমানুর ভেতরেই থাকে। অর্থাৎ electron, proton এরা atom এর ভেতরে থাকে এবং atom এর চেয়েও ছোট আকারের। তাই এরা হচ্ছে subatomic particle. এদের physical property বা বৈশিষ্ট্যই হচ্ছে charge. যেমন electron এবং proton এর physical property হচ্ছে তারা +ve এবং -ve. নিউট্রনের কোনো চার্জ নেই বলে এর বৈশিষ্ট্যকে ধরা হয় না। তাই এটি চার্জহীন atomic particle.

পদার্থ সৃষ্টিকারী মৌলিক কণিকাসমূহের (Electron ও Proton) বৈশিষ্ট্যমূলক ধর্মকে আধান বা charge বলে।

চার্জের একক হচ্ছে কুলম্ব (Coulomb) যাকে C দিয়ে প্রকাশ করি আমরা। প্রতিটা বস্তুর পরমানু ইলেকট্রন, প্রোটন এবং নিউট্রন নিয়ে তৈরি। পরমানুতে ইলেকট্রন হচ্ছে এক ধরনের চার্জ যার মান নেগেটিভ। তাই ইলেকট্রনকে -ve charge বলে। ইলেকট্রনের চার্জ হচ্ছে = -1.6 x 10-19 C.

আবার পরমানুর প্রোটন হচ্ছে আরেক ধরনের চার্জ যার মান হচ্ছে পজেটিভ। তাই প্রোটন হচ্ছে পরমানুর পজেটিভ চার্জ। এর মান হচ্ছে = +1.6 x 10-19 C.

কোনো পরমানুর চার্জকে দুইভাবে ভাগ করা যায়-

i. Carrier Charge

2. Automatic / Ionic Charge

যেসব চার্জ কোনো জায়গায় ঘোরাঘুরি করার ফলে current flow হয় তখন সে চার্জকে carrier charge বলে। যেমন ইলেকট্রন, হোল এরা হচ্ছে carrier charge. এরা দুজন যখন কোনো conductor দিয়ে চলাচল করে তখন সেই conductor দিয়ে current flow হয়।

যখন কোনো atom এর ভেতরে মোট electron এবং proton সংখ্যার মাঝে পার্থক্য দেখা দেয় তখন atom এর চার্জ +ve কিংবা -ve হয়। এই ধরনের চার্জকে Atomic বা Ionic charge বলে।

Atomic বা Ionic Charge নিয়ে বিস্তারিত জানার জন্য চলো একটা সোডিয়াম পরমানুর (Sodium Atom) এর কথা চিন্তা করি। সোডিয়ামের atomic number বা পারমানবিক সংখ্যা হচ্ছে 11. এর মানে হচ্ছে সাধারন এতে 11 টা electron ও 11 টা proton আছে এবং 11 টা । তাহলে সাধারন অবস্থায় সোডিয়ামের মধ্যে এখন electron আর proton সংখ্যা সমান।

ধরো সোডিয়াম এবার তার atom এর শেষ orbit থেকে একটা electron কে বের করে দিলো। এবার তার electron সংখ্যা ১০ টা কিন্তু proton সংখ্যা আগের মতই ১১টা।

তাহলে একটা electron না থাকায় সোডিয়াম atom এখন +ve charge যুক্ত হয়ে গেছে। এই +ve charge এর পরিমান হচ্ছে-

তারমানে এই অবস্থায় সোডিয়ামের ionic charge +1.6 x 10-19 C বা একটা proton এর চার্জের সমান।

মনে রাখবে-

Carrier charge থাকার ফলে যেকোনো conductor দিয়ে current এবং electron flow হয়। কিন্তু Ionic বা Atomic charge থাকার ফলে কোনো atom এর চারপাশে একটা electric field তৈরি হয়।

Conductor, Metal কিংবা পরিবাহী পদার্থগুলোতে Electron চলাচল করার ফলে charge চলাচল করে। কিন্তু Semiconductor বা অর্ধপরিবাহী পদার্থগুলোতে Electron এবং Hole চলাচল করার ফলে charge চলাচল করে। Hole বলতে ইলেকট্রনের অনুপস্থিতি বোঝায়, +ve চার্জ বোঝায় না।

Charge এর মান কখনোই ভগ্নাংশ বা fraction হিসেবে থাকে না। যদি electron এর চার্জকে e ধরি তবে চার্জের মান 1/2e, 0.78e কিংবা 2.34e হওয়া কখনোই সম্ভব না। চার্জের মান সবসময় পূর্ণ সংখ্যার হয় যেমন- 4e, 6e, 24e ইত্যাদি।

১ কুলম্ব কতটা বড়?

Charge বা আধান পরিমাপের একক হিসেবে আমরা সবাই coulomb (কুলম্ব) কে ব্যবহার করি। যেমন একটা electron এর চার্জ -1.6 x 10-19 C, একটা proton এর চার্জ +1.6 x 10-19 C. কিন্তু খেয়াল করো এই দুটো subatomic particle এর চার্জ কুলম্ব এককে কত ছোট! প্রায় 10-19 এর সমান। তারমানে অনেক ছোট পরিমানের কুলম্ব। তাহলে 1 C বা এক কুলম্ব চার্জের শক্তি কেমন? চলো, সেটাই জানবো আজকে।

বিজ্ঞানী কুলম্বের মতে দুটো চার্জ যখন নিজেদেরকে যে বলে আকর্ষণ বা বিকর্ষণ করে তার মান চার্জ দুটোর গুনফলের সমানুপাতিক এবং তাদের মধ্যকার দুরত্বের বর্গের ব্যাস্তানুপাতিক। তাহলে q1 ও q2 দুটো চার্জ যদি নিজেদের থেকে r পরিমান দুরত্বে থাকে তখন তাদের মধ্যে আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বলের মান হবে-

এখানে K হচ্ছে সমানুপাতিক ধ্রুবকের মান যেটা সবসময় 9 x 109 থাকে।

ধরো তোমার হাতে +1 C চার্জের একটা বল থাকে এবং তোমার আরেক বন্ধুর হাতে -1 C চার্জের আরেকটা বল রয়েছে। তখন তোমরা দুজন নিজেদের থেকে 1 m দূরে দাড়িয়ে থাকলে নিজেরা নিজেরা আকর্ষণ অনুভব করবে দুটো চার্জিত বলের জন্য-

তখন তোমাদের মধ্যে আকর্ষণ বল হবে-

F = 9 x 109 x ( 1 x 1 / 12)

   = 9 x 109 N

তোমরা জানো 1 N বলের মান = 100 gm ভরের কাছাকাছি। তাহলে 9 x 109 N বলের মান-

= (9 x 109 x 100) gm

= 900000000000 gm

= 900000000 kg

চিন্তা করে দেখো! তুমি আর তোমার বন্ধু দুজন দুজনকে চার্জিত বল ধরে রাখার জন্য নিজেদেরকে 9 x 108 Kg ভরে আকর্ষণ করবে! সত্যি এটা ভয়ংকর! তাই 1 Coulomb চার্জকে অবহেলা করা উচিত না। এটি সত্যিই অনেক বড় পরিমান চার্জ।

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

www.facebook.com/groups/mycrushschool

অতিথি লেখক হিসেবে আমাদেরকে আপনার লেখা পাঠাতে চাইলে মেইল করুন-

write@thecrushschool.com

Emtiaz Khan

A person who believes in simplicity. He encourages the people for smart education. He loves to write, design, teaching & research about unknown information.