সৃজনশীলঃ ‘একটি ট্রান্সফর্মারের মুখ্যকুণ্ডলীর…’ ময়মনসিংহ বোর্ড ২০২৪ – বিদ্যুতের চৌম্বক ক্রিয়া, পদার্থবিজ্ঞান (এসএসসি)

পৃথিবী একটি বৃহৎ চুম্বক। একটি দণ্ড চুম্বক যখন ঝুলিয়ে দেওয়া হয় তখন এটি সর্বদা উত্তর দক্ষিণ বরাবর অবস্থান করে। পৃথিবীর ভৌগোলিক উত্তর মেরু আসলে পৃথিবীর চৌম্বক দক্ষিণ মেরু। তাই একটি দণ্ড চুম্বককে ঝুলিয়ে দিলে চুম্বকটির উত্তর মেরু পৃথিবীর ভৌগোলিক উত্তর মেরুর দিকে আকৃষ্ট হয়। আবার পৃথিবীর ভৌগোলিক দক্ষিণ মেরু আসলে পৃথিবীর চৌম্বক উত্তর মেরু। এজন্য দক্ষিণ মেরুতে একটি দণ্ড চুম্বক ঝুলিয়ে দিলে এর দক্ষিণ মেরু পৃথিবীর ভৌগোলিক দক্ষিণ মেরুর দিকে মুখ করে থাকে।

তবে ভৌগোলিক উত্তর মেরু এবং চৌম্বক দক্ষিণ মেরু এক বিন্দুতে অবস্থিত নয়। একইভাবে ভৌগোলিক দক্ষিণ মেরু এবং চৌম্বক উত্তর মেরু আলাদা বিন্দু। অর্থাৎ ভৌগোলিক মধ্যতল এবং জ্যামিতিক মধ্যতল কিছুটা কোণ করে অবস্থিত।

এখানে,
মুখ্যকুণ্ডলীর ভোল্টেজ, $V_P=220V$
মুখ্যকুণ্ডলী ও গৌণ কুণ্ডলীর
পাকসংখ্যা $N_P$ ও $N_S$ হলে $\frac{N_P}{N_S}=\frac{3}{7}$
গৌণ কুণ্ডলীর ভোল্টেজ, $V_S=$ ?

আমরা জানি,

$\frac{V_P}{V_S}=\frac{N_P}{N_S}$

বা, $\frac{V_S}{V_P}=\frac{N_S}{N_P}$
বা, $V_S=\frac{N_S}{N_P}\times V_P$
$=\frac{7}{3}\times 220$
$=513.33V$
সুতরাং গৌণ কুণ্ডলীর ভোল্টেজ, $V_S=513.33V$ (Ans.)

ট্রান্সফর্মার যে নীতির উপর ভিত্তি করে তৈরি:

তাড়িৎচৌম্বক আবেশের উপর ভিত্তি করে ট্রান্সফর্মার তৈরি করা হয়।
একটি পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্রের ভিতর যদি একটি পরিবাহী তারের কুণ্ডলী রাখা হয় তবে ঐ কুণ্ডলীটিতে তড়িচ্চালক শক্তি (electro-motive force) আবিষ্ট হয়, যার ফলে ঐ তার কুণ্ডলীতে তড়িৎ প্রবাহিত হয়।

◉ ট্রান্সফর্মারের দুটি তারের কুণ্ডলী থাকে, যারা সরাসরি তার দিয়ে যুক্ত নয়- অর্থাৎ তাদের মধ্যে কোনো সরাসরি সংযোগ নেই। কিন্তু তারা তাড়িতচৌম্বক আবেশের সাহায্যে সংযুক্ত।

◉ একটি কুণ্ডলীতে পরিবর্তী বিভব (AC Voltage বা AC Potenial) প্রয়োগ করা হলে ঐ কুণ্ডলীর চারিদিকে চৌম্বক ক্ষেত্র পাওয়া যায় (ওয়েরেস্টেডের তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বকক্রিয়ার নিয়মানুযায়ী) এবং যেহেতু উৎস হিসেবে AC Voltage ব্যবহার করা হয়ে তাই চৌম্বক বলরেখাগুলো (চৌম্বক ফ্লাক্স) দ্বিতীয় কুণ্ডলীর ভিতর দিয়ে অতিক্রম করে। ফ্যারাডের প্রথম সূত্রানুযায়ী, একটি বদ্ধ তার কুণ্ডলীতে চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তন ঘটলে ঐ তার কুণ্ডলীতে তড়িচ্চালক শক্তি আবিষ্ট হয়।

যে কুণ্ডলীতে পরিবর্তী বিভব প্রয়োগ করা হয় তাকে প্রাইমারি কুণ্ডলী বা মুখ্য কুণ্ডলী এবং যে কুণ্ডলীতে পরিবর্তী বিভব আবিষ্ট হয় তাকে সেকেন্ডারি কুণ্ডলী বা গৌণ কুণ্ডলী বলে।

প্রাইমারি কুণ্ডলীর ভোল্টেজ $V_P$ এবং কুণ্ডলীতে তড়িৎপ্রবাহ $I_P$ হলে প্রাইমারি কুণ্ডলীর ক্ষমতা $V_{\mathrm{PIP}}$ । সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে আবিষ্ট ভোল্টেজ $V_S$ এবং প্রবাহ $I_S$ হলে এর ক্ষমতা $V_S{I}_S$ । আদর্শ ট্রান্সফর্মারে তড়িৎশক্তির অপচয় হয় না বলে-

$I_P{I}_P=V_S{I}_S$ হয়

প্রাইমারি কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা $N_P$ এবং সেকেন্ডারি কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা $N_S$ হলে প্রাইমারি ও সেকেন্ডারি কয়েলের ভোল্টেজের অনুপাত-

$\frac{V_P}{V_S}=\frac{N_P}{N_S}$

প্রাইমারি কুণ্ডলীর চেয়ে সেকেন্ডারি কুণ্ডলীর পাকসংখ্যা 10 গুণ হলে সেকেন্ডারি কুণ্ডলীতে প্রাইমারি ভোল্টেজের 10 গুণ ভোল্টেজ পাওয়া যাবে। কিন্তু কুন্ডলীদ্বয়ের ক্ষমতা ঠিক থাকে বলে সেকেন্ডারি কুণ্ডলীর কারেন্ট 10 ভাগের 1 ভাগ হয়ে যাবে।

$\therefore \frac{V_P}{V_S}=\frac{N_P}{N_S}=\frac{I_S}{I_P}$