সৃজনশীলঃ ‘চিত্রে 12 cm…’ ২০২৬ – স্থির তড়িৎ, পদার্থবিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র (এইচএসসি)

ডায়োড মূলত একটি p-n জাংশন, যা তার বিশেষ গঠন ও নিঃশেষিত স্তরের আচরণের কারণে তড়িৎ প্রবাহকে কেবল সম্মুখমুখী ঝোঁকে অনুমতি দেয়।
সম্মুখমুখী ঝোঁক: যখন ডায়োডের p-প্রান্ত ব্যাটারির ধনাত্মক প্রান্তের সাথে এবং হ-প্রান্ত ঋণাত্মক প্রান্তের সাথে যুক্ত করা হয়, তখন ব্যাটারির বিভব নিঃশেষিত স্তরের বাধাকে অতিক্রম করে। ফলে আধান বাহকগুলো (হোল ও ইলেকট্রন) জাংশন পার হয়ে তড়িৎ প্রবাহ নিশ্চিত করে।
বিপরীতমুখী ঝোঁক: ডায়োডকে উল্টোভাবে যুক্ত করলে (p-প্রান্ত ঋণাত্মক এবং n-প্রান্ত ধনাত্মক) আধান বাহকগুলো জাংশন থেকে দূরে সরে যায়। এতে নিঃশেষিত স্তরের প্রশস্ততা বেড়ে যায় এবং এটি একটি বিশাল রোধ হিসেবে কাজ করে। ফলে তড়িৎ প্রবাহ বন্ধ হয়ে যায়।
একপাশে আধান বাহকের প্রবাহ সহজ এবং অন্যপাশে অসম্ভব হওয়ার কারণেই ডায়োডে তড়িৎ কেবল একদিকে প্রবাহিত হয়।

এখানে, A বিন্দুর চার্জ, $q_A=3\times {10}^{-9}C$

$B$ বিন্দুর চার্জ, $q_B=-5\times {10}^{-9}C$

C বিন্দুর চার্জ, $q_C=-3\times {10}^{-9}C$

$\mathrm{AB}=\mathrm{BD}=\mathrm{AD}=12\mathrm{cm}=0.12m$

$\therefore \mathrm{BP}=\mathrm{DP}=\frac{\mathrm{BD}}{2}=\frac{0.12}{2}=0.06m$

এবং $△\mathrm{APD}$ সমকোণী ত্রিভুজের,

${\mathrm{AD}}^2={\mathrm{AP}}^2+{\mathrm{PD}}^2.$

বা, ${\mathrm{AP}}^2={\mathrm{AD}}^2-{\mathrm{PD}}^2$

বা, $AP=\sqrt{A{D}^2-P{D}^2}=\sqrt{(0.12{)}^2-(0.06{)}^2}=0.104m$

এখন, P বিন্দুতে বিভব,

$V=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}(\frac{q_A}{AP}+\frac{q_B}{BP}+\frac{q_D}{DP})$

$=9\times {10}^9\times (\frac{3\times {10}^{-9}}{0.104}+\frac{-5\times {10}^{-9}}{0.06}+\frac{-3\times {10}^{-9}}{0.06})$

$=-940.38V$

অতএব, P বিন্দুতে বিভবের মান $-940.38V$ .

উদ্দীপক হতে,

$B$ বিন্দুতে চার্জ, $q_B=-5\times {10}^{-9}\cdot C$

D বিন্দুতে চার্জ, $q_D=-3\times {10}^{-9}C$

A বিন্দুতে চার্জ, $q_A=3\times {10}^{-9}C$

বাহুর দৈর্ঘ্য, $r={\mathrm{AB}}^{\prime }=\mathrm{AD}=12\mathrm{cm}=0.12m$

B বিন্দুর চার্জের জন্য A বিন্দুতে ক্রিয়াশীল বল,

$F_B=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\cdot \frac{q_B{q}_A}{r^2}$

$=9\times {10}^9\times \frac{-5\times {10}^{-9}\times 3\times {10}^{-9}}{(0.12{)}^2}$

$=-9.375\times {10}^{-6}N$

$F_B$ এর মান $9.375\times {10}^{-6}N$ এবং এর দিক $\overrightarrow{\mathrm{AB}}$ বরাবর । 

আবার, D বিন্দুর চার্জের জন্য A বিন্দুতে ক্রিয়াশীল বল,

$F_D=\frac{1}{4\pi {ϵ}_0}\frac{q_D{q}_A}{r^2}$

$=9\times {10}^9\times \frac{-3\times {10}^{-9}\times 3\times {10}^{-9}}{(0.12{)}^2}$

$=-5.625\times {10}^{-6}N$

$F_D$ এর মান $5.625\times {10}^{-6}N$ এবং এর দিক $\overrightarrow{\mathrm{AD}}$ বরাবর।

এবং P বিন্দুতে q চার্জ স্থাপন করলে q চার্জের জন্য A বিন্দুতে বলের $\left(F_P\right)$ দিক হবে PA রেখা বরাবর।

এখন, $F_B$ ও $F_D$ এর লব্ধি বল $F_{\mathrm{BD}},\mathrm{AB}$ এর সাথে $\theta$ কোণ উৎপন্ন করলে,

$\tan \theta =\frac{F_D\sin {60}^{\circ }}{F_B+F_D\cos {60}^{\circ }}[\because \alpha ={60}^{\circ }]$

বা, $\tan \theta =\frac{5.625\times {10}^{-6}\times \sin {60}^{\circ }}{9.375\times {10}^{-6}+5.625\times {10}^{-6}\times \cos {60}^{\circ }}$

বা, $\theta ={\tan }^{-1}\left(0.378\right)={20.7}^{\circ }$

অর্থাৎ, $F_B$ ও $F_D$ বলের লব্ধি AP বরাবর ক্রিয়া করছে না। ফলে $F_{\mathrm{BD}}$ ও $F_P$ এর লব্ধি বল কখনো শূন্য হতে পারবে না।

সুতরাং, P বিন্দুতে চার্জ স্থাপন করে A বিন্দুতে রক্ষিত চার্জিত বস্তুটি স্থির রাখা সম্ভব নয়।