তড়িৎ ক্ষেত্রের একক হিসেবে কোন এককটি বেশি ব্যবহৃত হয়?

তড়িৎ ক্ষেত্র (Electric field) একটি ভেক্টর রাশি যা কোনো আধানের চারপাশে এর প্রভাব বিস্তার করে। তড়িৎ ক্ষেত্রকে মূলত দুটি ভিন্ন কিন্তু সমতুল্য উপায়ে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যা এর দুটি বহুল ব্যবহৃত একক প্রদান করে:

১. বল (Force) ও আধানের (Charge) ভিত্তিতে:
তড়িৎ ক্ষেত্র \((\mathbf{E})\) কে কোনো বিন্দুতে স্থাপিত একক ধনাত্মক আধানের উপর প্রযুক্ত বল \((\mathbf{F})\) দ্বারা সংজ্ঞায়িত করা হয়। গাণিতিকভাবে, \(E = \frac{F}{q}\)।

এখানে, বলের (Force) এসআই একক হলো নিউটন (Newton, N) এবং আধানের (Charge) এসআই একক হলো কুলম্ব (Coulomb, C)।

সুতরাং, তড়িৎ ক্ষেত্রের একটি একক হলো নিউটন প্রতি কুলম্ব বা \(N C^{-1}\)।

২. বিভব পার্থক্য (Potential Difference) ও দূরত্বের (Distance) ভিত্তিতে:
তড়িৎ ক্ষেত্রকে বৈদ্যুতিক বিভবের ঋণাত্মক গ্রেডিয়েন্ট (Negative gradient of electric potential) হিসেবেও সংজ্ঞায়িত করা হয়। অর্থাৎ, দূরত্বের সাথে বিভবের পরিবর্তনের হার। গাণিতিকভাবে, \(E = -\frac{dV}{dr}\)।

এখানে, বিভব পার্থক্যের (Potential Difference) এসআই একক হলো ভোল্ট (Volt, V) এবং দূরত্বের (Distance) এসআই একক হলো মিটার (meter, m)।

সুতরাং, তড়িৎ ক্ষেত্রের আরেকটি একক হলো ভোল্ট প্রতি মিটার বা \(V m^{-1}\)।

এককদ্বয়ের সমতুল্যতা:
এই দুটি একক আসলে পরস্পর সমতুল্য। আমরা জানি,

• \(1 \text{ Volt (V)} = \frac{1 \text{ Joule (J)}}{1 \text{ Coulomb (C)}}\)
• \(1 \text{ Joule (J)} = 1 \text{ Newton (N)} \times 1 \text{ meter (m)}\)

অতএব,

\(1 V m^{-1} = \frac{J}{C \cdot m} = \frac{N \cdot m}{C \cdot m} = \frac{N}{C}\)

এই সমীকরণটি প্রমাণ করে যে, \(N C^{-1}\) এবং \(V m^{-1}\) উভয়ই তড়িৎ ক্ষেত্রের সঠিক এবং বহুল ব্যবহৃত এসআই একক।

অপশনগুলোর বিশ্লেষণ:

• অপশন 1: \(N C^{-1}\) - এটি তড়িৎ ক্ষেত্রের একটি সঠিক একক, যা বল ও আধানের সংজ্ঞা থেকে আসে।

• অপশন 2: \(C N^{-1}\) - এটি তড়িৎ ক্ষেত্রের সঠিক একক নয়। এটি আধান প্রতি বল নির্দেশ করে, যা তড়িৎ ক্ষেত্রের সংজ্ঞার বিপরীত।

• অপশন 3: \(V m^{-1}\) - এটি তড়িৎ ক্ষেত্রের আরেকটি সঠিক একক, যা বিভব পার্থক্য ও দূরত্বের সংজ্ঞা থেকে আসে।

• অপশন 4: A, B উভয়ই সঠিক - এই অপশনটিতে যদি A দ্বারা অপশন 1 এবং B দ্বারা অপশন 3 কে বোঝানো হয় (যা অনেক সময় MCQ তে সঠিক বিকল্পগুলোকে বোঝাতে ব্যবহৃত হয়), তবে এটি সঠিক হবে, কারণ \(N C^{-1}\) এবং \(V m^{-1}\) উভয়ই তড়িৎ ক্ষেত্রের সঠিক ও বহুল ব্যবহৃত একক। কিন্তু যদি A দ্বারা অপশন 1 এবং B দ্বারা অপশন 2 কে বোঝানো হয়, তবে এটি ভুল হবে, কারণ অপশন 2 সঠিক নয়। তবে, যেহেতু তড়িৎ ক্ষেত্রের দুটি সঠিক এককই প্রদত্ত অপশনগুলির মধ্যে রয়েছে, তাই সাধারণত এই ধরনের প্রশ্নে যে বিকল্পটি উভয় সঠিক একককে অন্তর্ভুক্ত করে সেটিই উত্তর হিসেবে বিবেচিত হয়।

সাধারণত, পদার্থবিজ্ঞানে উভয় এককই প্রচলিত এবং ব্যবহৃত হয়। কোনোটি "বেশি" ব্যবহৃত হয় তা ক্ষেত্রবিশেষে ভিন্ন হতে পারে, তবে উভয়ই সঠিক।