সৃজনশীলঃ ‘…’ কুমিল্লা বোর্ড ২০২৩ – স্থির তড়িৎ, পদার্থবিজ্ঞান, পদার্থবিজ্ঞান ২য় পত্র (এইচএসসি)

ধারক এবং তড়িৎ কোষের তুলনা করা হলোঃ

    ১. ধারক চার্জ সঞ্চিত রাখে অপরদিকে তড়িৎ কোষ শক্তিকে রাসায়নিক শক্তিরূপে সংরক্ষিত রাখে।

     ২. ধারক ধনাত্মক ও ঋণাত্মক চার্জবিশিষ্ট পাতদ্বয়ের মাঝে পরাবৈদ্যুতিক মাধ্যম থাকে। কিন্তু তড়িৎ কোষে ধনাত্মক ঋণাত্মক প্রান্তের মাঝে কিছু রাসায়নিক উপাদান থাকে যা পরবর্তীতে তড়িৎ শক্তি উৎপন্ন করতে ব্যবহৃত হয়। 

উদ্দীপকের বর্তনীতে-

$C_1=5\mu F;C_2=15\mu F;C_3=10\mu F;C_4=20\mu F$

C₂ ও C₃ ধারকদ্বয় পরস্পর সমান্তরালে যুক্ত।

∴ তুল্য ধারকত্ব, C_P = C₂ + C₃ = 15 + 10 = 25 μF

C1, CP, C4 পরস্পর শ্রেণি সমবায়ে যুক্ত।

∴ তুল্য ধারকত্ব, C3 = {(C₁)^-1 + (C_P)^-1 + (C4)^-1}-¹

          = (5^-1 + 25^-1 + 20^-1)^-1

          = 3.45 μF

অতএব, বর্তনীর তুল্য ধারকত্ব 3.45 μF

Answer.

'গ' হতে প্রাপ্ত, 

বর্তনীর তুল্য ধারকত্ব, C₃ = 3.45 μF

দেওয়া আছে,

    বিভব পার্থক্য, V = 10 V

আমরা জানি,

   সঞ্চিত চার্জ, Q = C_S × V

           = 3.45 × 10

           = 34.5 μC

C₁ ধারকের উভয় পাতের বিভব পার্থক্য, 

$V_1=\frac{Q}{C_1}=\frac{34.5}{5}=6.9V$

C₂ ও C₃ ধারকদ্বয় যেহেতু সমান্তরালে যুক্ত; C_P = C₂ + C₃

$V_2=\frac{Q}{C_P}=\frac{34.5}{15+10}=1.38V$

C₄ ধারকের উভয় পাতের বিভব পার্থক্য, 

$V_3=\frac{Q}{C_4}=\frac{34.5}{20}=1.725V$

এখানে,

$C_1=5\mu F;C_2=15\mu F;C_3=10\mu F;C_4=20\mu F$

আমরা জানি,

      ধারকের সঞ্চিত শক্তি, $u=\frac{1}{2}{\mathrm{CV}}^2$

∴ C₁ ধারকের জন্য, 

$\begin{array}{cc}{u}_2& =\frac{1}{2}\times 15\times {10}^{-6}\times (1.38{)}^2\\ & =1.43\times {10}^{-5}J\end{array}$

 C₂ ধারকের জন্য, 

$\begin{array}{cc}{u}_2& =\frac{1}{2}\times 15\times {10}^{-6}\times (1.38{)}^2\\ & =1.43\times {10}^{-5}J\end{array}$

C₃ ধারকের জন্য, 

$\begin{array}{cc}{u}_3=& \frac{1}{2}\times 10\times {10}^{-6}\times (1.38{)}^2\\ & =9.522\times {10}^{-6}J\end{array}$

C₄ ধারকের জন্য,

$\begin{array}{cc}{u}_4& =\frac{1}{2}\times 20\times {10}^{-6}\times (1.725{)}^2\\ & =2.98\times {10}^{-5}J\end{array}$

দেখা যাচ্ছে যে,

       u₁ > u₄ > u₂ > u₃

অতএব, বলা যায় যে, ধারকটির সঞ্চিত শক্তির পরিমাণ সর্বোচ্চ।Answer.