চৌম্বক ক্ষেত্রে তড়িৎবাহী পরিবাহীর উপর বল

তড়িৎবাহী পরিবাহী নিজে চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। আবার কোনো বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে সেই তড়িৎবাহী পরিবাহীকে রাখলে তার উপর একটি চৌম্বক বল ক্রিয়া করতে পারে।

এই বলের কারণে পরিবাহী তার নিজের অবস্থান থেকে বিক্ষিপ্ত বা গতিশীল হতে পারে। এই নীতিই বৈদ্যুতিক মোটর (Electric Motor)-এর ভিত্তি।

👉 Fleming-এর বামহস্ত নিয়ম (Fleming's Left-Hand Rule)

চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক এবং তড়িৎ প্রবাহের দিক জানা থাকলে তড়িৎবাহী পরিবাহীর উপর বল বা গতির দিক Fleming-এর বামহস্ত নিয়ম থেকে নির্ণয় করা যায়।

বাম হাতের বৃদ্ধাঙ্গুলি, তর্জনী ও মধ্যমাকে পরস্পরের সঙ্গে সমকোণে প্রসারিত করো। তখন—

• তর্জনী → চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক
• মধ্যমা → তড়িৎ প্রবাহের দিক
• বৃদ্ধাঙ্গুলি → পরিবাহীর উপর বল বা গতির দিক

সহজে মনে রাখো: Field – Current – Force যথাক্রমে তর্জনী – মধ্যমা – বৃদ্ধাঙ্গুলি।

👉 চৌম্বক বল কোন কোন বিষয়ের উপর নির্ভর করে?

একটি সোজা তড়িৎবাহী পরিবাহীর দৈর্ঘ্য L, তড়িৎ প্রবাহ I, চৌম্বক ক্ষেত্রের মান B এবং প্রবাহের দিক ও ক্ষেত্রের দিকের মধ্যবর্তী কোণ θ হলে আদর্শ ক্ষেত্রে বলের মান—

অর্থাৎ বলের মান নির্ভর করে—

• চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি- B
• তড়িৎ প্রবাহ- I
• চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে থাকা পরিবাহীর কার্যকর দৈর্ঘ্য- L
• প্রবাহ ও চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যবর্তী কোণ- θ

কখন বল সর্বাধিক?

যখন তড়িৎ প্রবাহ এবং চৌম্বক ক্ষেত্র পরস্পর লম্ব,

তখন,

কখন বল শূন্য?

যখন প্রবাহ চৌম্বক ক্ষেত্রের সমান্তরাল বা বিপরীত-সমান্তরাল,

তখন,

👉 প্রবাহ বা ক্ষেত্রের দিক বদলালে বলের দিক

• চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক একই রেখে প্রবাহের দিক উলটালে বলের দিক উলটে যায়।
• প্রবাহের দিক একই রেখে চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক উলটালে বলের দিক উলটে যায়।
• প্রবাহ ও ক্ষেত্র, দুটির দিকই একসঙ্গে উলটালে বলের দিক আগের মতো থাকে।

এই দিক-নির্ভর আচরণই মোটরের ঘূর্ণন বোঝার জন্য খুব গুরুত্বপূর্ণ।

👉 বার্লোর চক্র (Barlow's Wheel)

Barlow's wheel হলো চৌম্বক ক্ষেত্রে তড়িৎবাহী পরিবাহীর উপর বলের প্রভাব প্রদর্শনের একটি ঐতিহাসিক যন্ত্র।

এতে একটি দাঁতযুক্ত ধাতব চক্র এমনভাবে বসানো থাকে যাতে চক্রের কোনো একটি দাঁত পরিবাহী তরলের সংস্পর্শে এসে বর্তনী সম্পূর্ণ করতে পারে। চক্রের তড়িৎবাহী অংশটি শক্তিশালী চুম্বকের মেরুর মাঝখানে থাকে।

তড়িৎ প্রবাহ চললে চৌম্বক ক্ষেত্র তড়িৎবাহী দাঁতের উপর বল প্রয়োগ করে। Fleming-এর বামহস্ত নিয়ম অনুযায়ী দাঁতটি সরে যায় এবং পরবর্তী দাঁত বর্তনী সম্পূর্ণ করে। এই প্রক্রিয়া ধারাবাহিকভাবে ঘটায় চক্র ঘুরতে থাকে।

ঘূর্ণনের উপর কী কী প্রভাব ফেলে?

• 🔹 প্রবাহের দিক উলটালে ঘূর্ণনের দিক উলটে যায়।
• 🔹 চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক উলটালে ঘূর্ণনের দিক উলটে যায়।
• 🔹 প্রবাহের মান বাড়ালে চৌম্বক বল এবং ঘূর্ণনের প্রভাব বাড়ে।
• 🔹 চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি বাড়ালে ঘূর্ণনের প্রভাব বাড়ে।
• 🔹 চৌম্বক ক্ষেত্র সরিয়ে দিলে ঘূর্ণনের কারণও দূর হয়।

👉 বৈদ্যুতিক মোটর (Electric Motor)

বৈদ্যুতিক মোটর এমন একটি যন্ত্র যা তড়িৎ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তরিত করে।

এটি এই নীতিতে কাজ করে:

⭐ চৌম্বক ক্ষেত্রে রাখা তড়িৎবাহী পরিবাহীর উপর বল ক্রিয়া করে।

বৈদ্যুতিক মোটরে—

⭐ তড়িৎ শক্তি → যান্ত্রিক শক্তি

রূপান্তরিত হয়।

👉 সরল DC মোটরের প্রধান অংশ

1. ক্ষেত্র-চুম্বক (Field Magnet)

একটি শক্তিশালী চুম্বক মোটরের কাজের জন্য প্রয়োজনীয় চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে।

2. আর্মেচার বা ঘূর্ণায়মান কুণ্ডলী (Armature / Coil)

চুম্বকের দুই মেরুর মাঝখানে অন্তরিত তারের একটি আয়তাকার কুণ্ডলী থাকে। সাধারণ চিত্রে একে ABCD কুণ্ডলী হিসেবে দেখানো হয়। এটি একটি অক্ষের চারদিকে ঘুরতে পারে।

3. স্প্লিট-রিং কম্যুটেটর (Split-Ring Commutator)

কুণ্ডলীর দুই প্রান্ত দুটি বিচ্ছিন্ন অর্ধ-বলয়ের সঙ্গে যুক্ত থাকে। এই দুটি অর্ধ-বলয় কুণ্ডলীর সঙ্গে ঘোরে।

প্রতি অর্ধ-ঘূর্ণনের পর ব্রাশের সঙ্গে সংযোগ বদলে যাওয়ায় কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহের দিক উলটে যায়। এর ফলে কুণ্ডলীর উপর turning effect একই ঘূর্ণনদিক বজায় রাখে।

4. ব্রাশ (Brush)

দুটি স্থির পরিবাহী ব্রাশ ঘূর্ণায়মান split-ring commutator-এর সঙ্গে সংযোগ বজায় রাখে এবং বাইরের DC উৎস থেকে কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ পৌঁছে দেয়।

👉 মোটর কীভাবে ঘোরে?

ধরা যাক, আর্মেচারের বিপরীত দুই বাহু AB এবং CD চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে আছে।

কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ চললে AB এবং CD অংশে প্রবাহের দিক বিপরীত হয়। একই চৌম্বক ক্ষেত্রে Fleming-এর বামহস্ত নিয়ম অনুযায়ী এই দুই বাহুর উপর বিপরীতমুখী বল ক্রিয়া করে।

এই দুই বিপরীতমুখী বল একটি ঘূর্ণন-প্রভাব (turning effect / torque) সৃষ্টি করে এবং কুণ্ডলী ঘুরতে শুরু করে।

কুণ্ডলী অর্ধেক ঘুরলে split-ring commutator ব্রাশের সঙ্গে সংযোগ বদলে দেয়। ফলে কুণ্ডলীর প্রবাহের দিকও উলটে যায়।

প্রবাহ উলটে যাওয়ার কারণে AB ও CD-র উপর বলের দিকও উপযুক্তভাবে বদলে যায়, তাই কুণ্ডলী আগের ঘূর্ণনদিকেই ঘুরতে থাকে।

এই প্রক্রিয়া প্রতি অর্ধ-ঘূর্ণনে পুনরাবৃত্ত হয় এবং মোটর অবিরত ঘুরতে পারে।

👉 মোটরের ঘূর্ণন-প্রভাব বাড়ানোর উপায়

সরলভাবে মোটরের turning effect বাড়ানো যায়—

• 🔹 ক্ষেত্র-চুম্বকের শক্তি বাড়িয়ে
• 🔹 কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ বাড়িয়ে
• 🔹 কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা বাড়িয়ে
• 🔹 উপযুক্তভাবে কুণ্ডলীর ক্ষেত্রফল বাড়িয়ে

👉 বৈদ্যুতিক মোটরের ব্যবহার

বৈদ্যুতিক মোটর বিভিন্ন যন্ত্রে ব্যবহৃত হয়, যেমন—

• 🔹 বৈদ্যুতিক পাখা
• 🔹 জল পাম্প
• 🔹 মিক্সার ও গ্রাইন্ডার
• 🔹 খেলনা গাড়ি
• 🔹 বৈদ্যুতিক যানবাহন
• 🔹 শিল্পকারখানার বিভিন্ন যন্ত্র

মোটরের মূল কাজ হলো তড়িৎ শক্তি ব্যবহার করে ঘূর্ণন বা অন্য ধরনের যান্ত্রিক গতি তৈরি করা।

👉 DC মোটরে স্প্লিট-রিং কম্যুটেটর কেন দরকার?

যদি কুণ্ডলীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত তড়িৎ প্রবাহের দিক প্রতি অর্ধ-ঘূর্ণনের পরে উলটে না দেওয়া হয়, তাহলে কুণ্ডলীর উপর সৃষ্ট ঘূর্ণন-প্রভাব (turning effect) একই ঘূর্ণনদিক বজায় রাখতে পারবে না।

স্প্লিট-রিং কম্যুটেটর (Split-ring Commutator) প্রতি অর্ধ-ঘূর্ণনের পর কুণ্ডলীর সংযোগ বদলে দিয়ে তড়িৎ প্রবাহের দিক উলটে দেয়। ফলে কুণ্ডলীর উপর বলের দিকও সঠিক সময়ে পরিবর্তিত হয় এবং সরল DC মোটর একই দিকে অবিরত ঘুরতে পারে।

🧠 দ্রুত মনে রাখো

⭐ চৌম্বক ক্ষেত্র + তড়িৎবাহী পরিবাহী → চৌম্বক বল

⭐ Fleming-এর বামহস্ত নিয়ম → বল বা গতির দিক নির্ণয়

⭐ F = BIL sin θ

⭐ তড়িৎ প্রবাহ ও চৌম্বক ক্ষেত্র পরস্পর লম্ব হলে বল সর্বাধিক।

⭐ তড়িৎ প্রবাহ ও চৌম্বক ক্ষেত্র সমান্তরাল হলে বল শূন্য।

⭐ বৈদ্যুতিক মোটর → তড়িৎ শক্তিকে যান্ত্রিক শক্তিতে রূপান্তর করে

⭐ আর্মেচার (Armature) → ঘূর্ণায়মান কুণ্ডলী

⭐ স্প্লিট-রিং কম্যুটেটর (Split-ring Commutator) → প্রতি অর্ধ-ঘূর্ণনে কুণ্ডলীর তড়িৎ প্রবাহের দিক উলটে দেয়

⭐ ব্রাশ (Brush) → বাইরের বর্তনী ও ঘূর্ণায়মান কম্যুটেটরের মধ্যে বৈদ্যুতিক সংযোগ বজায় রাখে

✍ নিজে চেষ্টা করো

🔹 1. তড়িৎ প্রবাহের দিক উলটালে পরিবাহীর উপর বলের দিক কেন উলটে যায়?

🔹 2. Fleming-এর বামহস্ত নিয়মে তর্জনী, মধ্যমা ও বৃদ্ধাঙ্গুলি কী নির্দেশ করে?

🔹 3. তড়িৎবাহী পরিবাহী চৌম্বক ক্ষেত্রের সমান্তরাল হলে তার উপর বলের মান কত হবে?

🔹 4. কোন অবস্থায় তড়িৎবাহী পরিবাহীর উপর চৌম্বক বল সর্বাধিক হয়?

🔹 5. DC মোটরে স্প্লিট-রিং কম্যুটেটর কেন দরকার?

🔹 6. মোটরে AB ও CD বাহুর উপর বিপরীতমুখী বল কীভাবে ঘূর্ণন-প্রভাব তৈরি করে?

🔹 7. মোটরের ঘূর্ণন-প্রভাব বাড়ানোর দুটি উপায় লেখো।

🔹 8. বৈদ্যুতিক মোটরে কোন শক্তি কোন শক্তিতে রূপান্তরিত হয়?