সৃজনশীলঃ ‘…’ কুমিল্লা বোর্ড ২০২৫ – চল বিদ্যুৎ, পদার্থবিজ্ঞান (এসএসসি)

আকাশে অবস্থিত মেঘে জলীয় বাষ্পের ঘর্ষণের কারণে চার্জ জমা হয়। মাঝে মাঝে আকাশের মেঘে এত বেশি চার্জ জমা হয় যে, সেগুলো বাতাসকে আয়নিত করে। দ্রুতবেগে এই চার্জ মাটিতে নেমে আসে যাকে আমরা বজ্রপাত বলি। বজ্রপাতের সময় যেহেতু বিদ্যুতের প্রবাহ আকাশে অবস্থিত মেঘ হতে ভূমিতে নেমে আসে, তাই এটি সাধারণত উঁচু বস্তুকে আঘাত করে। ফলে, বজ্রপাত হতে উঁচু বিল্ডিংকে রক্ষা করার জন্য বজ্রশলাকা ব্যবহার করা হয়। এই বজ্রশলাকা বজ্রপাতকে গ্রহণ করে বিশাল পরিমাণ চার্জকে নিরাপদে মাটির অভ্যন্তরে নিয়ে যায়। ফলশ্রুতিতে, উঁচু বিল্ডিং বজ্রপাতের আঘাত ও ক্ষয়ক্ষতি হতে রক্ষা পায়।

AB, BC, CD ও DE এর মাঝের রোধগুলো শ্রেণিতে আছে।

এখানে,

১ম রোধ, $R_{\mathrm{AB}}=5\Omega$

২য় রোধ, $R_{\mathrm{BC}}=10\Omega$

৩য় রোধ, $R_{\mathrm{CD}}=10\Omega$

৪র্থ রোধ, $R_{\mathrm{DE}}=15\Omega$

তড়িচ্চালক শক্তি, $E=12V$

তুল্য রোধ, $R_S=$ ?

প্রবাহ, $I=$ ?

∴ বর্তনীর তুল্য রোধ,

$R_S=R_{AB}+R_{BC}+R_{CD}+R_{DE}$

বা, $R_S=(5+10+10+15)\Omega$

$\therefore R_S=40\Omega$

আমরা জানি,

$I=\frac{E}{R}$

বা, $I=\frac{12}{40}$

$\therefore I=0.3A$

এক্ষেত্রে, $R_{\mathrm{AD}}$ এর দুই প্রান্তে বিভব পার্থক্য $V_{\mathrm{AD}}$ হলে,

$V_{AD}=I{R}_{AD}$

বা, $V_{\mathrm{AD}}=0.3\times (5+10+10)\Omega$

$\therefore V_{\mathrm{AD}}=7.5V$

সুতরাং, ১নং বর্তনীতে D বিন্দুতে ভোল্টেজ $=E-V_{AD}$ = 12-7.5 = 4.5 V

ধরি, বাল্ব দুটি রোধ = $10\Omega$

$R_3,R_4$ ও $R_5$ রোধ তিনটি সমান্তরাল সমবায়ে যুক্ত ।

এখানে,

$R_3=10\Omega$

$R_4=20\Omega$

$R_5=10\Omega$ 

এদের তুল্যরোধ, $R_p$ হলে,

$\frac{1}{R_p}=\frac{1}{R_3}+\frac{1}{R_4}+\frac{1}{R_5}$

বা, $\frac{1}{R_p}=(\frac{1}{10}+\frac{1}{20}+\frac{1}{10}){\Omega }^{-1}$

বা, $\frac{1}{R_p}=\left(\frac{2+1+2}{20}\right){\Omega }^{-1}$

বা, $\frac{1}{R_p}=\frac{5}{20}{\Omega }^{-1}$

বা, $\frac{1}{R_p}=\frac{1}{4}{\Omega }^{-1}$

$\therefore R_p=4\Omega$

এখন, $R_1,R_2$ ও $R_p$ রোধ তিনটি শ্রেণিতে যুক্ত। এদের তুল্যরোধ $R_{s_2}$ হলে,

এখানে,

$R_1=10\Omega$

$R_2=10\Omega$

$R_{s_2}=R_1+R_2+R_p$

বা, $R_{s_2}=(10+10+4)\Omega$

$\therefore R_{s_2}=24\Omega$

এখানে,

বর্তনীর তুল্যরোধ, $R_{s_2}=24\Omega$

তড়িৎচালক শক্তি, $E=180V$

∴ বর্তনীর তড়িৎপ্রবাহ,

$=\frac{E}{R_{s_2}}$

বা, $I=\frac{180}{24}A$

$\therefore I=7.5A$ 

এক্ষেত্রে, $R_P$ এর দুই প্রান্তের বিভব পার্থক্য, $V_1$ হলে,

$V_1={\mathrm{IR}}_P$

বা, $V_1=(7.5\times 4)V$

$\therefore V_1=30V$

$R_2$ শ্রেণিতে যুক্ত থাকায় এর মধ্য দিয়ে 7.5 A বিদ্যুৎ প্রবাহিত হবে।

$\therefore R_2$ এর ক্ষমতা, $P_2=I^2{R}_2$

বা, $P_2={7.5}^2\times 10$

$\therefore P_2=562.5W$

আবার, $R_5$ এর মধ্য দিয়ে প্রবাহ মাত্রা, $I_5=\frac{V_1}{R_5}$

আবার, $R_5$ এর মধ্য দিয়ে প্রবাহ মাত্রা, $I_5=\frac{V_1}{R_5}$

$[\because R_5$ এর বিভব পার্থক্য $R_p$ এর বিভব পার্থকের সমান]

 বা, $I_5=\frac{30}{10}$

$\therefore I_5=3A$

আবার, $R_5$ এর ক্ষমতা, $P_5=I^2{R}_5$

বা, $P_5=3^2\times 10$

$\therefore P_5=90W$

অতএব, $R_2$ এর ক্ষমতা 562.5 W এবং $R_5$ এর ক্ষমতা 90 W

সুতরাং, ২নং বর্তনীতে $R_2$ এর পরিবর্তে ব্যবহৃত বাল্বটি বেশি আলো দিবে।