মেঘে কী পরিমাণ চার্জ আছে তা কোন সূত্রের প্রয়োগে মাপা সম্ভব?
BSMRSTUUnit-Iপদার্থবিজ্ঞান দ্বিতীয় পত্রস্থির তড়িৎচার্জের কোয়ান্টায়ন এবং সংরক্ষণশীলতা (Topic Practice)BSMRSTU - ⚡ অনলাইন প্রশ্নব্যাংক দেখুন 💥
সঠিক উত্তরঃ
A.
গাউসের সূত্র
Explanation:
গাউসের সূত্র অনুযায়ী কোনো আবদ্ধ ক্ষেত্রের ভেতর দিয়ে অতিক্রান্ত তড়িৎ বলরেখার সংখ্যা ক্ষেত্র দ্বারা আবদ্ধ তড়িৎ আধানের সমানুপাতিক। তড়িচ্চুম্বক সম্পর্কিত এই সূত্রটি পদার্থবিজ্ঞানী কার্ল ফ্রিডরিশ গাউস ১৮৩৫ খ্রিষ্টাব্দে আবিষ্কার করেন এবং ১৮৬৭ খ্রিষ্টাব্দে প্রচার করেন।
Another Explanation (5):
মেঘের চার্জ পরিমাপ: গাউসের সূত্র 🌩️⚡
ভূমিকা
মেঘে কী পরিমাণ চার্জ আছে, তা নির্ণয় করার জন্য তড়িৎstatic-এর একটি গুরুত্বপূর্ণ সূত্র ব্যবহার করা হয়। এই সূত্রটি হলো গাউসের সূত্র (Gauss's Law)। 🧐গাউসের সূত্র (Gauss's Law)
গাউসের সূত্রানুসারে, কোনো আবদ্ধ পৃষ্ঠের (closed surface) মধ্য দিয়ে অতিক্রান্ত মোট তড়িৎ ফ্লাক্স (electric flux) ঐ পৃষ্ঠ দ্বারা আবদ্ধ মোট চার্জের (total charge) সমানুপাতিক। 🤓 গাণিতিকভাবে,∮ E ⋅ dA = Qenc / ε₀
যেখানে:- E = তড়িৎ ক্ষেত্র (Electric field) ⚡
- dA = ক্ষেত্রফলের ভেক্টর (Area vector)
- Qenc = আবদ্ধ চার্জ (Enclosed charge)
- ε₀ = শূন্যস্থানের ভেদনযোগ্যতা (Permittivity of free space) ≈ 8.854 × 10⁻¹² C²/Nm²
মেঘের চার্জ পরিমাপে গাউসের সূত্রের প্রয়োগ
- আবদ্ধ পৃষ্ঠ নির্বাচন: প্রথমে, মেঘটিকে ঘিরে একটি কাল্পনিক আবদ্ধ পৃষ্ঠ (Gaussian surface) কল্পনা করতে হবে। এই পৃষ্ঠটি সাধারণত গোলীয় (spherical) অথবা চোঙাকৃতির (cylindrical) হয়ে থাকে। 🌐
- তড়িৎ ক্ষেত্র নির্ণয়: মেঘের কারণে সৃষ্ট তড়িৎ ক্ষেত্র (electric field) পরিমাপ করতে হয়। এটি পরিমাপ করার জন্য বিভিন্ন সেন্সর ও যন্ত্র ব্যবহার করা যেতে পারে। 📡
- ফ্লাক্স গণনা: গাউসের সূত্রের বামপক্ষ ∮ E ⋅ dA হলো তড়িৎ ফ্লাক্স। এই ফ্লাক্স মেঘের আবদ্ধ পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল এবং তড়িৎ ক্ষেত্রের গুণফলের মাধ্যমে নির্ণয় করা হয়। 🧮
- চার্জ নির্ণয়: গাউসের সূত্রের ডানপক্ষ Qenc / ε₀ থেকে আবদ্ধ চার্জ Qenc এর মান বের করা হয়। Qenc = ∮ E ⋅ dA * ε₀ এই সমীকরণ ব্যবহার করে মেঘের মোট চার্জ নির্ণয় করা যায়। ✅
উদাহরণ
ধরা যাক, একটি মেঘের চারপাশে একটি গোলীয় গাউসীয় তল বিবেচনা করা হলো। যদি এই গোলকের পৃষ্ঠের ক্ষেত্রফল A হয় এবং তড়িৎ ক্ষেত্র E হয়, তবে:
| ক্ষেত্রফল (A) | তড়িৎ ক্ষেত্র (E) | ফ্লাক্স (Φ) | আবদ্ধ চার্জ (Qenc) |
|---|---|---|---|
| 100 m² | 1000 V/m | 100,000 V⋅m | 8.854 × 10⁻⁷ C |
সুতরাং, এই ক্ষেত্রে মেঘের মধ্যে আবদ্ধ চার্জের পরিমাণ প্রায় 8.854 × 10⁻⁷ কুলম্ব।
সীমাবদ্ধতা ⛔
- মেঘের আকৃতি এবং চার্জের বিন্যাস জটিল হতে পারে, যা সঠিক গাউসীয় তল নির্বাচন এবং ফ্লাক্স গণনায় সমস্যা সৃষ্টি করতে পারে।
- বায়ুমণ্ডলীয় অবস্থা, যেমন - আর্দ্রতা ও তাপমাত্রা, তড়িৎ ক্ষেত্রের পরিমাপে প্রভাব ফেলতে পারে।
- মেঘের মধ্যে চার্জের ঘনত্ব সর্বদা সমান নাও থাকতে পারে।
গুরুত্বপূর্ণ বিষয়াবলী
- গাউসের সূত্র মেঘের চার্জ পরিমাপের একটি শক্তিশালী উপায়। 💪
- সঠিক পরিমাপের জন্য উন্নত সেন্সর ও মডেলিংয়ের প্রয়োজন। 🔬
- এই পরিমাপ বজ্রপাত এবং অন্যান্য বায়ুমণ্ডলীয় ঘটনা বুঝতে সাহায্য করে। ⛈️