তড়িৎ প্রবাহ ও ওহমের সূত্র | Electric Current & Ohm's Law Class 10

তড়িৎ প্রবাহ (Electric Current)

জলকণাগুলি কোনো নির্দিষ্ট দিকে চলতে থাকলে যেমন জলপ্রবাহ সৃষ্টি হয়, তেমনি তড়িৎগ্রস্ত কণা—যেমন ইলেকট্রন বা আয়ন—কোনো নির্দিষ্ট দিকে সুশৃঙ্খলভাবে চলতে শুরু করলে তড়িৎ প্রবাহ (Electric Current) সৃষ্টি হয়।

ধাতব পরিবাহীতে অনেক মুক্ত ইলেকট্রন (Free Electron) থাকে। এরা সর্বদা অনিয়মিতভাবে চলাচল করে, কিন্তু এই অনিয়মিত গতির জন্য কোনো নির্দিষ্ট দিকে নিট তড়িৎ প্রবাহ তৈরি হয় না। পরিবাহীর দুই প্রান্তে বিভব প্রভেদ (Potential Difference) সৃষ্টি করলে মুক্ত ইলেকট্রনগুলি একটি নির্দিষ্ট অভিমুখে সঞ্চালিত হতে শুরু করে। তখন পরিবাহীতে তড়িৎ প্রবাহ তৈরি হয়।

তড়িৎ প্রবাহমাত্রার সংজ্ঞা

কোনো পরিবাহীর একটি নির্দিষ্ট প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে একক সময়ে যে পরিমাণ আধান প্রবাহিত হয়, তাকে তড়িৎ প্রবাহমাত্রা বলে।

যদি সময়ে পরিমাণ আধান প্রবাহিত হয়, তবে—

যেখানে,

= তড়িৎ প্রবাহমাত্রা
= প্রবাহিত আধান
= সময়

তাই,

তড়িৎ প্রবাহ একটি স্কেলার রাশি। এর একটি প্রবাহের অভিমুখ উল্লেখ করা হয়, কিন্তু বিভিন্ন প্রবাহের যোগ ভেক্টর যোগের নিয়মে হয় না।

তড়িৎ প্রবাহের দিক

পরিবাহীতে ধনাত্মক আধান যে দিকে চলবে, সেই দিককে প্রচলিত তড়িৎ প্রবাহের দিক (Conventional Current Direction) ধরা হয়।

ধাতব পরিবাহীতে প্রধান চলমান আধান হলো ইলেকট্রন। ইলেকট্রন ঋণাত্মক হওয়ায় তাদের সঞ্চরণের দিক প্রচলিত তড়িৎ প্রবাহের বিপরীত।

মনে রাখবে:

প্রচলিত প্রবাহ: উচ্চ বিভব → নিম্ন বিভব
ইলেকট্রনের সঞ্চরণ: নিম্ন বিভব → উচ্চ বিভব

তড়িৎ প্রবাহের SI একক

তড়িৎ প্রবাহের SI একক অ্যাম্পিয়ার (Ampere বা A)।

কোনো পরিবাহীর প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে 1 সেকেন্ডে 1 কুলম্ব আধান প্রবাহিত হলে তড়িৎ প্রবাহমাত্রা 1 অ্যাম্পিয়ার।

অর্থাৎ,

উদাহরণ 1

10 সেকেন্ডে 20 কুলম্ব আধান প্রবাহিত হলে তড়িৎ প্রবাহ কত?

উত্তর: 2 A

উদাহরণ 2

5 অ্যাম্পিয়ার প্রবাহ 5 মিনিট ধরে চললে মোট আধান কত প্রবাহিত হবে?

উত্তর: 1500 C

সমপ্রবাহ ও পরিবর্তী প্রবাহ

সমপ্রবাহ (Direct Current বা DC)

যে তড়িৎ প্রবাহের অভিমুখ সর্বদা একই দিকে থাকে তাকে সমপ্রবাহ বলে।

পরিবর্তী প্রবাহ (Alternating Current বা AC)

যে তড়িৎ প্রবাহের অভিমুখ নির্দিষ্ট সময় অন্তর পর্যায়ক্রমে বিপরীত হয় তাকে পরিবর্তী প্রবাহ বলে।

এই অধ্যায়ের পরবর্তী অংশে মূলত সরল DC বর্তনী ব্যবহার করে তড়িৎ প্রবাহ, রোধ ও ওহমের সূত্র বোঝানো হবে।

ওহমের সূত্র (Ohm's Law)

কোনো পরিবাহীর তাপমাত্রা, উপাদান এবং অন্যান্য ভৌত অবস্থা অপরিবর্তিত থাকলে তার দুই প্রান্তের বিভব প্রভেদ ওই পরিবাহীর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহমাত্রা -এর সমানুপাতিক।

অথবা,

সমানুপাতিক ধ্রুবককে ধরলে—

এটাই ওহমের সূত্র। এখানে হলো পরিবাহীর রোধ।

ওহমের সূত্র থেকে—

এবং,

এর অর্থ কী?

একই বিভব প্রভেদে রোধ বেশি হলে প্রবাহ কম হয়, আর রোধ কম হলে প্রবাহ বেশি হয়।

রোধের একক

রোধের SI একক ওহম (Ohm বা Ω)।

কোনো পরিবাহীর দুই প্রান্তে 1 ভোল্ট বিভব প্রভেদ প্রয়োগ করলে যদি 1 অ্যাম্পিয়ার তড়িৎ প্রবাহ হয়, তবে ওই পরিবাহীর রোধ 1 ওহম।

বড় ও ছোট একক:

রোধের প্রকৃতি ও কোন কোন বিষয়ে রোধ নির্ভর করে তা পরবর্তী তড়িৎ রোধ ও রোধাঙ্ক পাতায় বিস্তারিত আলোচনা করা হয়েছে।

ওহমীয় ও অ-ওহমীয় পরিবাহী

ওহমীয় পরিবাহী (Ohmic Conductor)

যে পরিবাহী নির্দিষ্ট তাপমাত্রা ও ভৌত অবস্থায় ওহমের সূত্র মেনে চলে তাকে ওহমীয় পরিবাহী বলে। অনেক ধাতব পরিবাহী এই আচরণ দেখায়।

অ-ওহমীয় পরিবাহী (Non-ohmic Conductor)

যে উপাদানের ক্ষেত্রে ও সরল সমানুপাতিক থাকে না তাকে অ-ওহমীয় বলা হয়। উৎসপাঠে অর্ধপরিবাহী যন্ত্রের উদাহরণ দেওয়া হয়েছে।

V-I লেখচিত্র

ওহমীয় পরিবাহীর ক্ষেত্রে তাপমাত্রা ও অন্যান্য অবস্থা অপরিবর্তিত থাকলে । তাই বিভব প্রভেদ ও প্রবাহের লেখচিত্র একটি মূলবিন্দুগামী সরলরেখা হয়।

অ-ওহমীয় উপাদানের ক্ষেত্রে এই লেখচিত্র সরলরেখা হয় না।

পরীক্ষার জন্য গুরুত্বপূর্ণ: V-I লেখচিত্র দেখলে প্রথমে যাচাই করবে সেটি মূলবিন্দু দিয়ে যাওয়া সরলরেখা কি না।

সমাধানসহ উদাহরণ

উদাহরণ 3

একটি পরিবাহীর দুই প্রান্তের বিভব প্রভেদ 50 V এবং রোধ 10 Ω। প্রবাহ কত?

উত্তর: 5 A

উদাহরণ 4

একটি পরিবাহীর রোধ 10 Ω এবং তড়িৎ প্রবাহ 5 A। বিভব প্রভেদ কত?

উত্তর: 50 V

উদাহরণ 5

একটি পরিবাহীর দুই প্রান্তে 10 V বিভব প্রভেদে 2 A প্রবাহ হলে রোধ কত?

উত্তর: 5 Ω

উদাহরণ 6

একটি 125 Ω রোধের বৈদ্যুতিক বাল্ব 250 V লাইনে যুক্ত। প্রবাহ কত?