তড়িৎ প্রবাহের উপর চুম্বকের ক্রিয়া
আগের পাতায় দেখা গেছে তড়িৎবাহী পরিবাহী তার চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে এবং কাছের চুম্বক শলাকাকে প্রভাবিত করতে পারে। এবার উল্টো দিকটি দেখা যাক—চৌম্বক ক্ষেত্রও তড়িৎবাহী পরিবাহীর উপর বল প্রয়োগ করতে পারে।
এই বলের কারণে পরিবাহী তার নিজের অবস্থান থেকে বিক্ষিপ্ত বা গতিশীল হতে পারে। এই নীতিই বৈদ্যুতিক মোটরের 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
পরীক্ষায় তিনটি আঙুলের ভূমিকা গুলিয়ে ফেলবে না।
প্রবাহ বা ক্ষেত্রের দিক বদলালে বলের দিক
উৎসপাঠের আলোচনা থেকে—
- 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 থাকতে পারে।
এই দিক-নির্ভর আচরণ মোটরের ঘূর্ণন বোঝার জন্য গুরুত্বপূর্ণ।
বার্লোর চক্র (Barlow's Wheel)
উৎসপাঠে Barlow's wheel-কে তড়িৎ প্রবাহের উপর চুম্বকের ক্রিয়া দেখানোর একটি যন্ত্র হিসেবে বর্ণনা করা হয়েছে।
এতে একটি দাঁতযুক্ত ধাতব চক্র এমনভাবে রাখা হয় যাতে চক্রের একটি দাঁত পরিবাহী তরলের সংস্পর্শে এসে বর্তনী সম্পূর্ণ করতে পারে। একটি শক্তিশালী চুম্বকের মেরুর মাঝখানে তড়িৎবাহী অংশ অবস্থান করে।
প্রবাহ চললে চৌম্বক ক্ষেত্র তড়িৎবাহী দাঁতের উপর বল প্রয়োগ করে। Fleming-এর বামহস্ত নিয়ম অনুযায়ী দাঁতটি বিক্ষিপ্ত হয় এবং পরবর্তী দাঁত বর্তনী সম্পূর্ণ করে। এই ধারাবাহিক প্রক্রিয়ায় চক্র ঘুরতে থাকে।
ঘূর্ণনের উপর প্রভাব
উৎসপাঠ অনুযায়ী—
- প্রবাহের দিক উলটালে ঘূর্ণনের দিক উলটায়।
- চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক উলটালে ঘূর্ণনের দিক উলটায়।
- প্রবাহমাত্রা বাড়ালে ঘূর্ণনের প্রভাব বাড়ে।
- চুম্বকের শক্তি বাড়ালে ঘূর্ণনের প্রভাব বাড়ে।
- চুম্বক সরিয়ে নিলে ঘূর্ণন বন্ধ হয়।
বৈদ্যুতিক মোটর (Electric Motor)
চৌম্বক ক্ষেত্রে তড়িৎবাহী পরিবাহীর উপর বল ক্রিয়া করার নীতিতে বৈদ্যুতিক মোটর কাজ করে। উৎসপাঠে একটি সরল DC motor-এর গঠন ও কার্যপ্রণালী আলোচনা করা হয়েছে।
বৈদ্যুতিক মোটরে—
তড়িৎ শক্তি → যান্ত্রিক/গতিশক্তি
রূপান্তরিত হয়।
DC মোটরের প্রধান অংশ
1. ক্ষেত্র-চুম্বক (Field Magnet)
একটি শক্তিশালী চুম্বক মোটরের কাজের জন্য প্রয়োজনীয় চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে।
2. আর্মেচার (Armature)
চুম্বকের দুই মেরুর মাঝখানে অন্তরিত তারের একটি কুণ্ডলী থাকে। উৎসপাঠে ABCD কুণ্ডলীকে আর্মেচার হিসেবে দেখানো হয়েছে। এটি একটি অক্ষের চারদিকে ঘুরতে পারে।
3. কম্যুটেটর (Commutator)
আর্মেচারের তারের দুই প্রান্ত দুটি অর্ধ-বলয়ের সঙ্গে যুক্ত থাকে। এই অর্ধ-বলয়গুলি আর্মেচারের সঙ্গে ঘোরে এবং উপযুক্ত সময়ে কুণ্ডলীর সংযোগ বদলে প্রবাহের দিক পালটাতে সাহায্য করে।
4. ব্রাশ (Brush)
দুটি পরিবাহী ব্রাশ ঘূর্ণায়মান কম্যুটেটরের সঙ্গে সংযোগ বজায় রাখে এবং বাইরের তড়িৎ উৎস থেকে আর্মেচারে প্রবাহ পৌঁছে দেয়।
মোটর কীভাবে ঘোরে?
ধরা যাক, আর্মেচারের দুটি বিপরীত বাহু AB ও CD চৌম্বক ক্ষেত্রের মধ্যে আছে।
যখন কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহ চলে, AB ও CD অংশে প্রবাহের দিক বিপরীত থাকে। চৌম্বক ক্ষেত্র একই হওয়ায় Fleming-এর বামহস্ত নিয়ম অনুযায়ী দুই পাশে বিপরীতমুখী বল সৃষ্টি হয়। এই দুই বল একসঙ্গে কুণ্ডলীকে ঘোরাতে সাহায্য করে।
আর্মেচার অর্ধেক ঘুরলে কম্যুটেটর ব্রাশের সঙ্গে সংযোগ বদলে দেয়। ফলে কুণ্ডলীর প্রবাহের দিকও বদলে যায় এবং বলের দিক এমনভাবে পরিবর্তিত হয় যাতে আর্মেচারের ঘূর্ণন একই দিকে বজায় থাকে।
এই প্রক্রিয়া বারবার ঘটতে থাকে এবং মোটর ঘুরতে থাকে।
মোটরের ঘূর্ণন বাড়ানোর উপায়
উৎসপাঠে মোটরের প্রভাব বাড়ানোর কয়েকটি উপায় উল্লেখ করা হয়েছে—
- ক্ষেত্র-চুম্বকের শক্তি বাড়ানো
- আর্মেচারের তারের পাকসংখ্যা বাড়ানো
- আর্মেচারের মধ্য দিয়ে তড়িৎ প্রবাহ বাড়ানো
বৈদ্যুতিক মোটরের ব্যবহার
উৎসপাঠে বৈদ্যুতিক ট্রেন, ট্রাম, পাখা ও পাম্পের মতো যন্ত্রে বৈদ্যুতিক মোটরের ব্যবহারের উদাহরণ দেওয়া হয়েছে।
মোটরের মূল কাজ হলো তড়িৎ শক্তিকে কাজে লাগিয়ে ঘূর্ণন বা যান্ত্রিক গতি তৈরি করা।
DC মোটর ও পরিবর্তী প্রবাহ প্রসঙ্গে
উৎসপাঠে বর্ণিত সরল DC মোটরের বিন্যাসটি নির্দিষ্ট দিকের প্রবাহের জন্য ব্যাখ্যা করা হয়েছে। তাই এই নির্দিষ্ট বিন্যাসের কার্যপ্রণালী বোঝার সময় DC প্রবাহের দিক ও commutator-এর ভূমিকা মনে রাখা গুরুত্বপূর্ণ।
দ্রুত মনে রাখো
- Magnetic field + current-carrying conductor → force
- Fleming left-hand rule → force/motion direction
- Motor principle → current-carrying conductor experiences force in magnetic field
- Armature → ঘূর্ণায়মান কুণ্ডলী
- Commutator → উপযুক্ত সময়ে কুণ্ডলীর সংযোগ/প্রবাহের দিক বদলাতে সাহায্য করে
- Brush → বাইরের বর্তনীর সঙ্গে ঘূর্ণায়মান অংশের সংযোগ বজায় রাখে
- Motor: electrical energy → mechanical energy
নিজে ভাবো
- প্রবাহের দিক উলটালে পরিবাহীর গতির দিক কেন উলটে যায়?
- Fleming-এর বামহস্ত নিয়মে বৃদ্ধাঙ্গুলি কী নির্দেশ করে?
- মোটরে commutator না থাকলে উৎসপাঠে বর্ণিত DC মোটরের অবিচ্ছিন্ন ঘূর্ণন কেন সমস্যা হতে পারে?
- মোটরে চৌম্বক ক্ষেত্রের শক্তি বাড়ালে ঘূর্ণনের প্রভাব কেন বাড়ে?
- মোটরে শক্তির রূপান্তর কী?
