তড়িৎ প্রবাহের দিক আজকের ক্লাসের আলোচনার বিষয়। তড়িৎ প্রবাহের দিক ক্লাসটি পলিটেকনিক [Polytechnic] এর ইঞ্জিনিয়ারিং টেকনোলোজি [ Engineering Technologies ] সমূহের বেসিক ইলেক্ট্রিসিটি কোর্সের [ Basic Electriclty Course ] অংশ যার কোর্স কোড ৬৬৭১১।
তড়িৎ প্রবাহের দিক
তড়িৎ প্রবাহ, বা সাধারণ ভাষায় বিদ্যুৎ প্রবাহ, হচ্ছে আহিত কণা যেমন- ইলেকট্রন অথবা আয়নের প্রবাহ যা কোনো তড়িৎ পরিবাহী বা শূন্যস্থানের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হওয়া। কোনো ক্ষেত্র বা কন্ট্রোল ভলিউমের মধ্য দিয়ে তড়িৎ আধানের প্রবাহের নিট হারের মাধ্যমে এটি পরিমাপ করা হয়। চলাচলকারী কণাগুলোকে আধান বাহক বলা হয়, যেগুলো পরিবাহীর উপর ভিত্তি করে বিভিন্ন রকমের হতে পারে।
প্রায়শই বৈদ্যুতিক সার্কিটগুলিতে আধান বাহক হলো চলমান বা মুক্ত ইলেকট্রন। সেমিকন্ডাক্টরের ক্ষেত্রে ইলেকট্রন বা হোল উভয়ই আধান বাহক হতে পারে। তড়িৎবিশ্লেষ্য পদার্থে আধান বাহক হলো আয়ন। আবার আয়নিত গ্যাস বা প্লাজমাতে আধান বাহক হলো আয়ন ও ইলেকট্রন।
তড়িৎ প্রবাহের এসআই একক হলো অ্যাম্পিয়ার। প্রতি সেকেন্ডে এক কুলম্ব পরিমাণ আধান কোনো প্রস্থচ্ছেদের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হলে তাকে এক অ্যাম্পিয়ার বলে। এটি এসআই পদ্ধতির একটি মৌলিক একক (প্রতীক: A)। তড়িৎ প্রবাহ পরিমাপ করা হয় অ্যামিটারের মাধ্যমে।
তড়িৎ প্রবাহ যে চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে তা বৈদ্যুতিক মোটর, জেনারেটর, আবেশক এবং ট্রান্সফরমারে ব্যবহার করা হয়। সাধারণ পরিবাহকের ক্ষেত্রে তড়িৎ প্রবাহ জুলের তাপীয় ক্রিয়ার সৃষ্টি করে যার ফলে, উজ্জ্বল বৈদ্যুতিক বাতিতে আলো জ্বলে। সময়ের সাথে পরিবর্তনশীল তড়িৎপ্রবাহ তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গ নিঃসরণ করে, যা টেলিযোগাযোগে ব্যবহার করে তথ্য সম্প্রচার করা হয়।
প্রবাহের গতি
পরিবাহীতে থাকা সঞ্চারণশীল চার্জিত কণাগুলো গ্যাসের কণার মতো ক্রমাগত এদিক-সেদিক এলোমেলোভাবে চলাচল করে।(আরও ভালভাবে বললে, ফার্মি গ্যাসের মতো)।আধানের একটি নিট প্রবাহ তৈরি করতে, সব কণাগুলোকে একটি গড় প্রবাহ গতিতে চলতে হয়।বেশিরভাগ ধাতুতে ইলেকট্রন আধান পরিবহন করে এবং সেগুলো এক পরমাণু থেকে লাফিয়ে অন্য পরমাণুতে অনিশ্চিত পথে চলে, কিন্তু সাধারণত তড়িৎক্ষেত্রের দিকের বিপরীত দিকে চলে।ইলেকট্রনগুলোর চলার গতি এই সমীকরণের সাহায্যে হিসাব করা যায়:
- =,
যেখানে,
- হল তড়িৎ প্রবাহ
- হল প্রতি একক আয়তনে চার্জিত কণার সংখ্যা (বা আধান বাহক ঘনত্ব)
- হল পরিবাহীর প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল
- হল প্রবাহের গতি, এবং
- হল প্রতিটি কণার চার্জের পরিমাণ।
সাধারণত, কঠিন মাধ্যমে বৈদ্যুতিক আধানগুলো ধীরে প্রবাহিত হয়। উদাহরণস্বরূপ, একটি তামার তারের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল ০.৫ মি.মি২ এবং এর মধ্যে দিয়ে ৫ অ্যাম্পিয়ার তড়িৎ প্রবাহিত হলে, ইলেকট্রনগুলোর তাড়ন গতি হবে ১ মিলিমিটার/সেকেন্ড।আরেকটি উদাহরণ দেয়া যায়, ক্যাথোড রে-টিউব এর ভিতরের প্রায়-শুন্য পরিবেশে, ইলেকট্রনগুলো প্রায়-সরলরেখায় আলোর গতির দশ ভাগের এক ভাগ গতিতে চলাচল করে।
কোনো ত্বরক বৈদ্যুতিক আধান,যার কারণে কোন পরিবর্তনশীল তড়িৎপ্রবাহ সৃষ্টি হয়,তা পরিবাহীর বাইরের পৃষ্ঠে অনেক উচ্চ গতির একটি তড়িচ্চুম্বকীয় তরঙ্গের জন্ম দেয়।ম্যাক্সওয়েলের সমীকরণগুলো থেকে অনুমান করা যায় যে, সাধারণত এই বেগটি আলোর বেগের উল্লেখযোগ্য একটি ভগ্নাংশ এবং তা ইলেকট্রনের তাড়ন বেগের চেয়ে অনেক গুণ বেশি।উদাহরণস্বরূপ, এসি পাওয়ার লাইনগুলোতে, তারগুলোর মধ্যবর্তী ফাঁকাস্থানের মাধ্যমে তড়িৎচৌম্বক শক্তির তরঙ্গগুলো উৎস থেকে দূরবর্তী সরবরাহের স্থান পর্যন্ত ছড়িয়ে পড়ে, যদিও তারগুলোর ভিতরের ইলেকট্রনগুলো স্বল্প দূরত্বে এদিক সেদিক চলাচল করে।
তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের গতি ও শুন্য মাধ্যমে আলোর গতির অনুপাতকে বলা হয় বেগ ফ্যাক্টর এবং এটি পরিবাহীর তড়িৎচুম্বকীয় বৈশিষ্ট্য, চারপাশের অন্তরক,আকৃতি ও আকারের উপর নির্ভর করে।
এই তিন ধরনের বেগের তাৎপর্য (প্রকৃতি নয়), গ্যাসের সাথে সম্পর্কিত এরকম তিনটি বেগের সাথে সাদৃশ্যের ভিত্তিতে চিত্রায়ন করা যেতে পারে।
- আধান বাহকগুলোর নিম্ন তাড়ন গতি বায়ুর গতির (বা বায়ুপ্রবাহের) সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ।
- তড়িৎচুম্বকীয় তরঙ্গের উচ্চ গতি বাতাসে শব্দের গতির সাথে মোটামুটি সাদৃশ্যপূর্ণ (বাতাসের মধ্য দিয়ে শব্দতরঙ্গ, বৃহদায়তনের সঞ্চালনের(যেমন:পরিচলন) চেয়ে অনেক দ্রুত পরিবাহিত হয়)।
- আধানগুলোর এলোমেলোভাবে চলাচল করা তাপ তথা গ্যাসের অণুগুলোর তাপীয় গতির সাথে সাদৃশ্যপূর্ণ।