২.২ ইন্সট্রুমেন্ট ক্যালিব্রেট করে বৈশিষ্ট্য পরিমাপ

এই শিখনফল অর্জনের মাধ্যমে আমরা বিদ্যুৎ আবিষ্কারের ইতিহাস, Electricity (বিদ্যুৎ), বৈদ্যুতিক পাওয়ার (Electric Power), শক্তি (Energy), বিভিন্ন গাণিতিক সমস্যার সমাধান, ওহমের সূত্র ও সূত্রের প্রমাণ, বৈদ্যুতিক পরিবাহী (Electrical Conductor), পরিমাণের বিভিন্ন ধরনের মিটার, অ্যাডোমিটার বা মাল্টিমিটার ক্যালিব্রেট করা সম্পর্কে জানব ।

২.২.১ বিদ্যুৎ আবিষ্কারের ইতিহাস

গ্রীক দার্শনিক স্মীথ হেলস (Smith) লক্ষ্য করেন যে, যখন কোন লোমশ বৰ্ম দিয়ে অ্যাম্বরকে (Amber যা পাইন গাছের শক্ত আঠা) ঘর্ষণ করা হয় তখন তুষের ছোট ছোট টুকরাকে অ্যাম্বর আকর্ষণ করে। তিনি ধারণা করেন লোমশ বর্ষ বর্ষণের ফলে উৎপন্ন অদৃশ্য শক্তি তুষের টুকরাকে আকর্ষণ করে। এ অদৃশ্য শক্তিকে বিদ্যুৎ বলে। সাধারণতঃ উৎপন্ন স্থানেই অবস্থান করে এই বিদ্যুৎ ধ্বংস হয় তাই একে স্থির বিদ্যুৎ বলা হয়। ১৬০০ খ্রিষ্টাব্দে ডঃ গীলবাৰ্ট (Dr. Gilbert) পরীক্ষার মাধ্যমে দেখেন শুধু অ্যাম্বর নয় বরং কাঁচ, রাবার, গাটা পাচার, এবোনাইট, গন্ধক, ইত্যাদি ঘষলেও পূর্বরূপ ক্রিয়া সংঘটিত হয় । এই প্রক্রিয়াকে তড়িতাহিতকরণ বলে। যে বস্তুতে বিদ্যুৎতাহিত হয় তাকে তড়িৎ বা বিদ্যুৎ গ্ৰন্থ বা আহিত বা চার্জিত বস্ত্র বলে। যার কারণে কোন বস্তুতে স্থির তড়িৎ বা তড়িৎক্ষেত্রের সঞ্চার হয় এবং যার গতিতে তড়িৎ প্রবাহ ও চৌম্বকত্বের সৃষ্টি হয় তাকে আধান বা চার্জ (Charge) বলে। ১৭৩৩ খ্রিষ্টাব্দে ফরাসী বিজ্ঞানী ডু ফে (Du. Fay) প্রমাণ করেন যে বিভিন্ন বস্তু হতে উৎপন্ন চার্জের প্রকৃতি এক রকম নয়। একটা অপরটির বিপরীত । তাই চার্জ ২ প্রকার যথা-১। ধনাত্বক চার্জ (Positive Charge) ২। ঋনাত্বক চার্জ (Negative Charge) 

(বিদ্যুৎ সম্পর্কে বিস্তারিত জানার আগে আমাদের পরমানুর গঠন ও বিন্যাস জানতে হবে)

পরমানুর গঠন ও বিন্যাস 

ইলেকট্রন তত্ত্ব (Electron Theory)

রসায়নবিদ ও পদার্থবিদগনের মতে পদার্থ মাত্রই অসংখ্য ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র কনার সমষ্টি। কোন পদার্থ কঠিন, তরল, বায়বীয় যে অবস্থাতেই থাকুক না কেন তা অগণিত অতি সুক্ষ্ণ কণা দিয়ে গঠিত ।

অণুর সংজ্ঞা (Definition of Mole ) 

মৌলিক বা যৌগিক পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণা যা ঐ পদার্থের ধর্মাবলী অক্ষুন্ন রেখে স্বাধীনভাবে অবস্থান করতে পারে তাকে অণু বা (Mole) বলে। এক কথায় বলা যায়, মূল পদার্থের গুণাগুণ বিশিষ্ট পদার্থের ক্ষুদ্রতম কণাকে অণু বলে। একটি অণু আবার অসংখ্য ক্ষুদ্র ক্ষুদ্র কণা দিয়ে গঠিত। তাদের এক একটিকে পরমাণু বলে।

পরমাণুর সংজ্ঞা 

মৌলিক পদার্থের তড়িৎ নিরপেক্ষ ক্ষুদ্রতম কণা যা সাধারণত স্বাধীন অস্তিত্বের অধিকারী নয় কিন্তু রাসায়নিক পরিবর্তনে অংশ গ্রহণ করতে পারে তাকে পরমাণু (Atom) বলে। আবার একটি পরমাণুকে ভাঙ্গলে বা বিশ্লেষণ করলে দুই ধরণের কণিকা পাওয়া যায় ।

১. স্থায়ী মূল কণিকা: যে সব মূল কণিকা সব মৌলের পরমাণুতে থাকে, তাদেরকে স্থায়ী মূল কণিকা বলে । স্থায়ী মূল কনিকা তিনটি-

ইলেকট্রন (Electron): সব ধরণের পরমাণুতে কম বেশী ইলেকট্রন থাকে । এটি নেগেটিভ চার্জ যুক্ত, এটিকে ‘e’ প্রতীক দিয়ে প্রকাশ করা হয়। এটি পরমাণুর নিউক্লিয়াসের বাইরে অবস্থান করে। (চিত্র ২.২-দ্রষ্টব্য)

প্রোটন (Proton): প্রোটন পজেটিভ চার্জ যুক্ত। প্রোটনের বৈদ্যুতিক চার্জের পরিমান ইলেকট্রনের চার্জের সমান। এটির প্রতীক 'p '। এটি নিউক্লিয়াসে অবস্থান করে। (চিত্র ২.২- দ্রষ্টব্য) 

নিউট্রন (Neutron): ইলেকট্রন ও প্রোটনের মত নিউট্রনও একটি মৌলিক কনিকা বা কণা । নিউট্রনের কোন চার্জ নেই, অর্থাৎ তড়িৎ নিরপেক্ষ। এটির প্রতীক ‘n' । এটি পরমাণুর কেন্দ্রে নিউক্লিয়াসে অবস্থান করে । (চিত্র ২.২- দ্রষ্টব্য)

২.অস্থায়ী মূল কণিকা: যে সব মূল কনিকা কোন কোন মৌলের পরমাণুতে খুবই কম সময়ের জন্য অস্থায়ীভাবে থাকে, তাদেরকে অস্থায়ী মূল কণিকা বলে। যেমন- পাইওন, মিউওন, নিউট্রিনো ও মেসন প্রভৃতি ।

নিউক্লিয়াস

পরমাণুর একটি গুরুত্বপূর্ণ উপাদান নিউক্লিয়াস। এটি প্রোটন ও নিউট্রন নিয়ে গঠিত। 

পরমাণুর প্রকারভেদ 

ইলেকট্রনের পরিমান অনুযারী পরমাণু দুই প্রকার

• নেগেটিভ ধর্মী পরমাণুঃ যে পরমাণুর কক্ষপথে ইলেকট্রনের সংখ্যা প্রোটনের সংখ্যার চাইতে বেশী তাকে নেগেটিভ ধর্মী পরমাণু বলে।
• পজিটিভ ধর্মী পরমাণুঃ যে পরমাণুর কক্ষপথে প্রোটনের সংখ্যা ইলেকট্রনের সংখ্যার চাইতে বেশী তাকে পজিটিভ ধৰ্মী পরমাণু। 

২.২.২  Electricity বিদ্যুৎ

কোন পরিবাহীর ভেতর দিয়ে গতিশীল ইলেকট্রন প্রবাহের ফলে সে শতির সৃষ্টি হয় তাকে বিদ্যুৎ বা Rlectricity বলা হয়। অর্থাৎ বিদ্যুৎ এক প্রকার অদৃশ্য শক্তি বা আলো, তাপ, শব্দ, গতি উৎপন্ন করে এবং অসংখ্য বা কাজ সমাধান করে। বিদ্যুৎ দুই প্রকার । 

স্থির বিদ্যুৎ (Static Electricity)

এই বিদ্যুৎ অনাস্থানেই অবস্থান করে, কোন প্রকার অবস্থান পরিবর্তন করে না বলেই এর নাম দেয়া হয়েছে স্থির বিদ্যুৎ  । যেমন- স্বর্ণ বিদ্যুৎ (Frictional Electricity)

চল বিদ্যুৎ(Current Electricity) 

এই শ্রেণীর বিদ্যুৎ একস্থান হতে অন্যস্থানে চলাচল করতে পারে বিধায় এর নাম দেয়া হয়েছে চল বিদ্যুৎ  । তেল, গ্যাস, কয়লা পুড়িয়ে এবং পানির স্রোতকে কাজে লাগিয়ে জেনারেটরকে চালনা করে আমরা এই বিদ্যুৎপেয়ে থাকি। 

বৈদ্যুতিক কারেন্ট ও এর প্রবাহের দিক (Electric Current and Direction of Current Flow) আমরা জানি, বিদ্যুৎ প্রবাহের দিক ইলেকট্রন প্রবাহের বিপরীত দিকে বলে ধরা হয়। অর্থাৎ ইলেকট্রন যেদিকে প্রবাহিত হবে বিদ্যুৎ তার বিপরীত দিকে প্রবাহিত হবে। পাশের চিত্র ব্যাটারীর Negative Positive প্রাপ্ত হতে তার নিরে যদি কোন লোডে সাপ্লাই দেয়া হয় তবে ইলেকট্রন ব্যাটারীর নেগেটিভ প্রাপ্ত হতে তারের মধ্য দিয়ে পজেটিভ প্রান্তের দিকে ধাবিত হবে । ফলে ব্যাটারীর পজেটিভ প্রান্ত হতে নেগেটিভ প্রান্তের দিকে বিদ্যুৎ প্রবাহিত হতে থাকবে। 

কারেন্ট (Current) 

কোন পরিবাহীর ভেতর দিয়ে ইলেকট্রন প্রবাহের হারকে কারেন্ট বলে। এটি পরিমাপের একক অ্যাম্পিয়ার। কারেন্টকে ইংরেজী অক্ষর 'T' দিয়ে চিহ্নিত করা হয়। কারেন্ট পরিমাপক যন্ত্রের নাম অ্যামিটার।

কারেন্টের প্রকারভেদ 

প্রবাহ অনুসারে বৈদ্যুতিক কারেন্টকে দুই ভাগে ভাগ করা যায় -

ডাইরেক্ট কারেন্ট (Direct Current)

যে কারেন্ট সবসময় একই দিকে প্রবাহিত হয় এবং যার মান নির্দিষ্ট থাকে তাকে ডাইরেক্ট কারেন্ট বা D C বলে। এই কারেন্ট সব সময় সরল রেখার মত প্রবাহিত হয়। এটির চিহ্ন (-)। যেমন- ব্যাটারীর কারেন্ট।

অল্টারনেটিং কারেন্ট (Alternating Current)

যে কারেন্ট প্রবাহিত হওয়ার সময় নির্দিষ্ট নিয়মমত দিক পরিবর্তন করে এবং যার মান প্রতি মুহুর্তে পরিবর্তনশীল থাকে তাকে অল্টারনেটিং কারেন্ট বা AC বলে। এই কারেন্ট সব সমর ঢেউয়ের মত (Wave Shape) করে চলে। অল্টারনেটর হতে Alternating Current পাওয়া যায়। বড় বড় এ.সি জেনারেটরগুলোকে অল্টারনেটর বলা হয়। অল্টারনেটিং কারেন্টের চিহ্ন (~~)।

ইউনিট রূপান্তর (Unit Conversion)

১ মিলি অ্যাম্পিয়ার (mA) = ০.০০১ বা ১০^-৩ অ্যাম্পিয়ার 

১ মাইক্রো অ্যাম্পিয়ার (A) =০.০০০০০১ বা ১০^-৬ অ্যাম্পিয়ার 

১ কিলো অ্যাম্পিয়ার (KA) = ১০০০ বা ১০^৩ অ্যাম্পিয়ার 

১ মেগা অ্যাম্পিয়ার (MA) = ১০০০০০০ বা ১০^৬ অ্যাম্পিয়ার

ভোল্টেজ (Voltage) বা বৈদ্যুতিক চাপ (Electric Pressure)

কোন পরিবাহীর পরমানুগুলোর ইলেকট্রনসমূহকে স্থানচ্যূত করতে যে বল বা চাপের প্রয়োজন হয় তাকে ভোল্টেজ (Voltage) বা বিদ্যুৎ চালক বল (IMF) বলে । অর্থাৎ বৈদ্যুতিক চাপকে ভোল্টেজ বলে। ভোল্টেজকে ইংরেজী অক্ষর 'V দিয়ে প্রকাশ করা হয়। ভোল্টেজ পরিমাপের একক হলো 'ভোট' এবং ভোল্টেজ পরিমাপের যন্ত্রটিকে বলা হয় ভোল্ট মিটার।

ভোল্টেজ ইউনিট (Voltage Unit) 

১ (কিলো ভোল্ট) KV=১০০০V 

১ (মিলি ভোল্ট) mV = ১ / ১০০০ V 

১ (মাইক্রোভোল্ট) µ V=১/১০০০০০০ V 

১ ভোল্ট = ১/১০০০ KV=১০০০mV

রেজিস্ট্যান (Resistance)

কোন পরিবাহীর ভেতর দিয়ে বৈদ্যুতিক কারেন্ট প্রবাহিত হওয়ার সময় ঐ পরিবাহী পদার্থের যে বৈশিষ্ট্য বা ধর্মের কারণে কারেন্ট প্রবাহে বাধা সৃষ্টি হয় তাকে রেজিষ্ট্যান্স বলে। রেজিস্ট্যালকে ইংরেজী অক্ষর 'R' দিৱে প্রকাশ করা হয়। এটির একক হল ওহম এবং রেজিস্ট্যাল পরিমাপের যন্ত্রটিকে বলে ওহম মিটার।

রেজিস্ট্যান্স দুই প্রকার -

• Variable Resistance
• Fixed Resistance

Variable Resistance 

যে রেজিস্ট্যান্সের মান পরিবর্তনশীল বা যে রেজিস্ট্যান্সের মান পরিবর্তন করা যায় তাকে Variable Resistance বলে। রেডিও, টেলিভিশন, টেপ রেকর্ডার ইত্যাদির অনিয়ম কন্ট্রোলের জন্য এই ধরণের রেজিস্টর ব্যবহার করা হয়।

Fixed Resistance 

যে রেজিস্ট্যান্সের মান সব সময় স্থির থাকে তাকে ফিক্সড রেজিস্টর বলে। ইলেকট্রনিক্সের সকল প্রকার সার্কিটে নির্দিষ্ট মাত্রায় ভোল্টেজ ড্রপ করানোই এর কাজ ।

ক্যাপাসিট্যান্স (Capacitance) 

ক্যাপাসিটরের চার্জ ধরে রাখার ক্ষমতাকে ক্যাপাসিটরের ক্যাপাসিট্যান্স বলে। ক্যাপাসিট্যান্সের একক ফ্যারাড । একে ইংরেজি অক্ষর F দিয়ে প্রকাশ করা হয় ।

২.২.৩ বৈদ্যুতিক পাওয়ার (Electric Power )

যে হারে কোন বৈদ্যুতিক বর্তনীতে ইলেকট্রন প্রবাহিত হয়ে কাজ সম্পন্ন হয় তাকে বৈদ্যুতিক পাওয়ার বলে। আবার অন্য ভাবে বলা যায়। কারেন্ট এবং ভোল্টেজের গুণফলকে পাওয়ার বলে। এটিকে P দিয়ে প্রকাশ করা হয়। এটির একক ওয়াট পাওয়ার পরিমাপক যন্ত্রের নাম ওয়াট মিটার ।

বিভিন্ন পদ্ধতিতে পাওয়ার বা ক্ষমতার একক

C. G.S (Centigrade Gram Second) পদ্ধতিতে পাওয়ারের একক ‘ওয়াট’ 

F.P.S (Foot Pound Second) পদ্ধতিতে পাওয়ারের একক ‘হর্স পাওয়ার (Horse Power)

                             এক হর্স পাওয়ার = ৭৪৬ ওয়াট।

ইলেকট্রিক্যাল পাওয়ার অপচয় 

কাজের জন্য প্রয়োজন শক্তি । সুতরাং বৈদ্যুতিক কাজের জন্যও প্রয়োজন বৈদ্যুতিক শক্তি । বিভিন্ন কাজের জন্য বা কাজ করার সময় বৈদ্যুতিক শক্তি অন্য শক্তিতে রূপান্তর হয়। এ প্রকার রূপান্তরকে ইলেকট্রিক্যাল পাওয়ার ব্যয় বা অপচয় বলে । বিদ্যুৎ যখন রোধকের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হয় তখন রোধক উত্তপ্ত হয়। তাপের কারণে তা উত্তপ্ত হয়ে থাকে । বিদ্যুৎ শক্তিই এ তাপের উৎস। বিদ্যুৎ শক্তির একাংশ তাপ শক্তিতে রূপান্তরের কারণে এরূপ ঘটেছে। সুতরাং রোধকে উৎপন্ন তাপের কারণে পাওয়ার অপচয় ঘটে । তাপে বায়িত (রূপান্তরিত) বিদ্যুৎ শক্তিই সার্কিটে পাওয়ারের অপচয় । কোন ক্রমেই এ অপচয় রোধ করা সম্ভব নয় ।

ইলেকট্রিক্যাল পাওয়ার অপচয়ের কারণসমুহ 

১। গ্রাউন্ডিং বা আর্থ: মাটি বা ভূমিতে পাওয়ার অপচয় ; 

২। লিকেজ: বিদ্যুৎ ব্যবস্থার বিভিন্ন লিকেজের জন্য পাওয়ার অপচয়; 

৩। শর্ট সার্কিট: শর্ট সার্কিটজনিত পাওয়ার অপচয়; 

৪। সিস্টেম লস: সিস্টেমে পাওয়ার ব্যবহারের জন্য অপচয়; 

৫। ইলেকট্রিক্যাল লোড: লোডে পাওয়ার ব্যয়ের জন্য অপচয় ।

উদাহরণস্বরূপ একটি বাল্বে ২২০ ভোল্ট ও ৬০ ওয়াট লেখার অর্থ হচ্ছে বাতিটিকে ২২০ ভোল্ট প্রবাহ লাইনে সংযোগ করলে ৬০ ওয়াট শক্তি খরচ হবে।

২.২.৪ শক্তি (Energy)

কোন বর্তনীর বৈদ্যুতিক পাওয়ার এবং ঐ পাওয়ার বর্তনীতে যত সময় যাবত কার্যরত থাকে ঐ সময়ের গুণফলকে বৈদ্যুতিক শক্তি বলে। অথবা সময়ের সাথে ক্ষমতার গুণফলকে শক্তি বা এনার্জি বলে। বৈদ্যুতিক এনার্জির ব্যবহারিক একক হল ওয়াট আওয়ার। এনার্জি মিটার দিয়ে শক্তি পরিমাপ করা হয় ।

হর্স পাওয়ার 

কোন ঘূর্ণনশীল যন্ত্রের যান্ত্রিক ক্ষমতা সাধারণত হর্স পাওয়ারে পরিমাপ করা হয়। কোন যন্ত্র প্রতি সেকেন্ডে ৫৫০ পাউন্ড ওজন বিশিষ্ট কোন বোঝা (Load) কে এক ফুট উপরে উঠাতে যে শক্তি খরচ হয় তাকে এক হর্স পাওয়ার বলে।

ওয়াট 

এক ভোল্ট চাপের পার্থক্যে এক অ্যাম্পিয়ার কারেন্ট প্রবাহিত হতে যে পাওয়ার অপচয় হয় তা-ই এক ওয়াট।

বৈদ্যুতিক শক্তি 

কোন বস্তুর কাজ করার সামর্থকে এটির শক্তি বা এনার্জি বলে। অথবা, বৈদ্যুতিক ক্ষমতা বা পাওয়ার কোন বর্তনীতে যত সময় ধরে কাজ করে, সে সময়ের সাথে বৈদ্যুতিক পাওয়ারের গুনফলকে বৈদ্যুতিক শক্তি বা এনার্জি বলে ।

এই শক্তির পরিমান নির্ণয় করতে হলে পাওয়ার বা ক্ষমতাকে সময় দিয়ে গুণ করতে হয়। 

অর্থাৎ Energy (E) = I × V × T ( watt-second )

বৈদ্যুতিক শক্তির ছোট এককের নাম ওয়াট-সেকেন্ড এবং বড় এককের নাম কিলোওয়াট-আওয়ার। এটি ওয়াট আওয়ারের চেয়ে ১০০০ গুণ বড়। এক কিলোওয়াট আওয়ারকে এক ইউনিট ধরা হয়। সুতরাং ১ ইউনিট = ১০৩ ওয়াট আওয়ার = ১ কিলোওয়াট-আওয়ার। অর্থাৎ ১০০০ ওয়াট লোড এক ঘন্টা চললে যে পরিমান বৈদ্যুতিক শক্তি ব্যায় হয় তাকে এক ইউনিট বলে। শক্তি পরিমাপক যন্ত্রের নাম এনার্জি মিটার।

২.২.৫ নিচে বিভিন্ন গানিতিক সমস্যা ও সমাধান দেয়া হল

সমস্যা: ১ 

একটি বাড়িতে ১০০ ওয়াটের ৪টি বাতি, ৪০ ওয়াটের ৫টি টিউবলাইট এবং ১ অশ্বশক্তির একটি পানির পাম্প আছে। ঐ বাড়িতে ২২০ ভোল্ট সরবরাহ আছে। লোডগুলি প্রতিদিন গড়ে ৮ ঘন্টা করে চললে একমাসে ঐ বাড়ির বৈদ্যুতিক বিল কত হবে? (প্রতি ইউনিটের দাম ৪.০০ টাকা)

সমাধান: 

১০০ ওয়াটের ৪টি বাতির জন্য মোট পাওয়ার খরচ= (১০০ x ৪) ওয়াট = ৪০০ ওয়াট 

৪০ ওয়াটের ৫টি টিউব লাইটের জন্য মোট পাওয়ার খরচ= (৪০ × ৫) ওয়াট = ২০০ ওয়াট 

১ হর্স পাওয়ারের ১টি পাম্পের মোট পাওয়ার খরচ= (৭৪৬ × ১) ওয়াট ৭৪৬ ওয়াট (১ হর্স পাওয়ার = = ৭৪৬ ওয়াট)

সর্বমোট = ৪০০ ওয়াট +২০০ ওয়াট +৭৪৬ ওয়াট=১৩৪৬ ওয়াট

অর্থাৎ ১৩৪৬/১০০০ = ১.৩৪৬ কিলোওয়াট

প্রতিদিনের জন্য মোট পাওয়ার খরচ= (১.৩৪৬ × ৮) কিলোওয়াট / আওয়ার = ১০.৭৬৮ কিলোওয়াট/আওয়ার

১ মাসে (৩০ দিনে) ঐ বাড়ির মোট পাওয়ার খরচ= (১০.৭৬৮ × ৩০) কিলোওয়াট/আওয়ার = ৩২৩.০৪ কিলোওয়াট/আওয়ার

১ মাসে (৩০ দিনে) ঐ বাড়ির বৈদ্যুতিক বিল=(৩২৩.০৪ × ৪) টাকা=১২৯২.১৬ টাকা ।

সমস্যা: ২ 

একটি বৈদ্যুতিক হিটার ২২০ ভোল্ট সরবরাহ লাইন হতে ১০ অ্যাম্পিয়ার বিদ্যুৎ গ্রহণ করে। হিটারটিতে কি হারে শক্তি ব্যায় হয়? যদি হিটারটিকে ৫ ঘন্টাকাল চালনা করা হয়, তবে কত কিলোওয়াট/ঘন্টা শক্তি খরচ হবে?

সমাধান:

এখানে ভোল্টেজ, V = ২২০ ভোল্ট, কারেন্ট, I = ১০ অ্যাম্পিয়ার, P =? 

প্রবাহকাল = ৫ ঘন্টা, ব্যয়িত শক্তি, W =? 

আমরা জানি যে, P = VI = ২২০ × ১০ = ২২০০ ওয়াট 

W = Pt = ২২০০ × ৫ ওয়াট-ঘন্টা = ১১০০০ /১০০০ Kwh = ১১ Kwh

সমস্যা:৩ 

একটি বৈদ্যুতিক ইস্ত্রি যখন গরম হয় তখন ২৩০ ভোল্ট সরবরাহ লাইনে এর রেজিষ্ট্যান্স দাড়ায় ১০০ ওহম। এই অবস্থায় ৩ ঘন্টায় কত বৈদ্যুতিক এনার্জি খরচ হবে। প্রতি ইউনিটের দাম যদি ২.০০ টাকা হয় তবে ১৯৯০ সনের ফেব্রুয়ারী মাসের বিল কত হবে?

সমাধান: 

ইস্ত্রির কারেন্ট I = ২৩০/১০০ = ২.৩ অ্যাম্পিয়ার 

ইস্ত্রির পাওয়ার খরচ =I²R = (২.৩ )^২ x ১০০ = ৫২৯ ওয়াট

ইস্ত্রির এনার্জি খরচ = পাওয়ার x সময় = ৫২৯ × ৩ = ১৫৮৭ ওয়াট-আওয়ার = ১.৫৮৭ কিলো-ওয়াট আওয়ার।

১৯৯০ সনের ফেব্রুয়ারী মাসের বিল = ১.৫৯ × ২ × ২৮ = ৮৯.০৪ টাকা।

সমস্যা: ৪ 

একটি বাড়ীতে ৬০ ওয়াট এর ৩টি বাতি, ১০০ ওয়াট এর ২টি বাতি, ৮০ ওয়াট এর ২টি পাখা এবং ১০০০ ওয়াট এর একটি ইস্ত্রি আছে। প্রতিটি গড়ে দৈনিক ৩ ঘন্টা করে কাজ করে। যদি সরবরাহ ভোল্টেজ ২৩০ ভোল্ট হয় তবে সার্কিটে মোট কত কারেন্ট প্রবাহিত হবে এবং প্রতি ইউনিট ১.৫০ টাকা হলে ১৯৯০ জানুয়ারী মাসের বিল কত হবে?

সমাধান

৩টি ৬০ ওয়াটের বাতির মোট ওয়াট = ৬০ × ৩ = ১৮০ ওয়াট 

২টি ১০০ ওয়াটের বাতির মোট ওয়াট = ১০০ × ২ = ২০০ ওয়াট 

২টি ৮০ ওয়াটের পাখা মোট ওয়াট = ৮০ × ২ = ১৬০ ওয়াট 

১টি ১০০০ ওয়াটের ইস্ত্রির মোট ওয়াট = ১০০০ × ১ = ১০০০ ওয়াট 

মোট ওয়াট = ১৫৪০ ওয়াট।

আমরা জানি, P = VI

সুতরাং I = P/V = 1540 / 230 = ৬.৬৯৬ অ্যাম্পিয়ার 

একদিনে মোট এনার্জি খরচ = ১৫৪০ × ৩ = ৪.৬২ কিলোওয়াট আওয়ার ১৯৯০ সনের জানুয়ারী মাসে ঐ বাড়ীর বিল হবে = ৪.৬২ ×১.৫০ × ৩১ = ২১৪.৮৩ টাকা । 

২.২.৬ ওহমের সূত্র (Ohms Law)

জার্মান বিজ্ঞানী জর্জ সাইমন ওহম ১৮২৭ খৃষ্টাব্দে বৈদ্যুতিক চাপ (Voltage), বৈদ্যুতিক কারেন্ট এবং পরিবাহীর রেজিস্ট্যান্সের মধ্যে যে গাণিতিক সম্পর্ক নির্ণয় করেন তাই ওহমের সূত্র নামে পরিচিত।

ওহমের সূত্রের ব্যাখ্যা 

স্থির তাপমাত্রায় কোন পরিবাহীর ভেতর দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট, ঐ পরিবাহীর দু'প্রান্তের ভোল্টেজের পার্থক্যের সাথে সমানুপাতিক এবং রেজিষ্ট্যান্সের উল্টানুপাতিক । অর্থাৎ কোন নির্দিষ্ট লোড (Load) এ রেজিস্ট্যান্সের মান অপরিবর্তিত রেখে ভোল্টেজের মান বাড়ালে সেই আনুপাতিক হারে কারেন্ট বেড়ে যাবে অর্থাৎ, I <math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mo>∞</mo></math> V এবং ভোল্টেজ স্থির রেখে রেজিষ্ট্যান্সের মান বাড়ালে কারেন্টের মান কমবে অর্থ্যাৎ, I<math xmlns="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"><mo>∞</mo></math>1/R

এই সূত্রটি শুধু D.C সরবরাহ ব্যবস্থার জন্য প্রযোজ্য, A.C এর ক্ষেত্রে আংশিক সত্য। তাপের মান পরিবর্তনশীল হওয়ায় এ তত্ত্বটির সীমাবদ্ধতা আছে। কারণ তাপের পরিবর্তনের ফলে পদার্থের রেজিষ্ট্যান্সের মান পরিবর্তিত হয় ।

নির্দিষ্ট লোডে ওহমের সূত্রের প্রমাণ

ওহমের সূত্রানুসারে স্থির তাপমাত্রার একই লোডের ক্ষেত্রে ভোল্টেজ পরিবর্তনের সাথে সার্কিটের বিদ্যুৎ প্রবাহ সমানুপাতিকভাবে পরিবর্তিত হবে। নিচের উদাহরণ এর মাধ্যমে সত্যতা প্রমান করা হল-

পরীক্ষা দু'টি হতে দেখা যায় নির্দিষ্ট লোড ১১ ওহম এবং ভিন্ন ভিন্ন ভোল্টেজ ২২০ ও ১১০ ভোল্টের ক্ষেত্রে ভিন্ন ভিন্ন যথাক্রমে ২০ ও ১০ অ্যাম্পিয়ার । অর্থাৎ, ভোল্টেজের পরিবর্তনের সাথে বিদ্যুৎ প্রবাহ পরিবর্তনশীল । অতএব ওহমের বক্তব্যটি সঠিক (প্রমাণিত)।

২.২.৭ বৈদ্যুতিক পরিবাহী (Electrical Conductor)

পৃথিবীতে ১০৫টি মৌলিক পদার্থ এবং অগণিত যৌগিক পদার্থ রয়েছে। এর মধ্যে সকল ধাতব পদার্থ কম বেশি বিদ্যুৎ পরিবাহী। কোন কোন পদার্থে খুব বেশি এবং কোন কোন পদার্থে অতি সামান্য পরিমান বিদ্যুৎ প্রবাহিত হতে পারে। আবার এমন কিছু পদার্থ আছে যার মাধ্যমে আদৌ বিদ্যুৎ প্রবাহিত হতে পারে না।

পরিবাহী (Conductor) 

যে সব পদার্থের ভেতর দিয়ে বিদ্যুৎ চলাচল করতে পারে তাকে পরিবাহী বা Conductor বলে ।

পরিবাহী ধাতুর নিচে উল্লেখিত গুণাগুণ থাকা প্রয়োজন-

• আপেক্ষিক রেজিষ্ট্যান্স কম হওয়া উচিৎ (১০^-৮ ওহম) 
• উত্তাপ জনিত গুনাংক বেশি হওয়া উচিৎ
• ক্ষয় রোধক ক্ষমতা সম্পন্ন হতে হবে 
• টান সহন ক্ষমতা বেশি হবে 
• নমনীয় গুণ সম্পন্ন হবে

রেজিষ্ট্যান্স বা বাধার দিক থেকে পরিবাহী তিন প্রকার-

সুপরিবাহী (Good Conductor) 

যে সব পরিবাহীর ভেতর দিয়ে বিদ্যুৎ সহজে চলাচল করতে পারে, কোন প্রকার বাধার সম্মুখীন হয় না তাকে সুপরিবাহী (Good Conductor) বলে। যেমন- সোনা, রূপা, তামা, দস্তা, পারদ ইত্যাদি।

অর্ধ-পরিবাহী (Semi - Conductor) 

যে সব পদার্থের ভেতর দিয়ে বিদ্যুৎ সহজে চলাচল করতে পারে না, কিছুটা বাধার সম্মুখীন হয়, তাকে অর্ধ- পরিবাহী বা Semi-Conductor বলে। অর্থাৎ এটি পুরোপুরি পরিবাহীও নয় আবার পুরোপুরি অপরিবাহীও নয়। যেমন- কার্বন, সিলিকন, জার্মেনিয়াম ইত্যাদি (আপেক্ষিক রেজিষ্ট্যান্স-১০^-৪ ওহম) ।

অপরিবাহী (Insulator or Non-Conductor) 

যে সব পদার্থের ভেতর দিয়ে ইলেকট্রন একেবারেই চলাচল করতে পারে না তাকে অপরিবাহী বা Insulator বলে। যেমন- রাবার, প্লাষ্টিক, চীনামাটি, ফাইবার, এ্যাবোনাইট, কাঁচ ইত্যাদি (আপেক্ষিক রেজিষ্ট্যান্স-১০^-৪ ওহম) ।

পরিবাহী পদার্থের প্রয়োজনীয়তা 

বৈদ্যুতিক শক্তি বা এনার্জি বিতরণের ক্ষেত্রে পরিবাহীর ভূমিকা অপরিসীম। পরিবাহী পদার্থের তৈরি তার (Wire) ও ক্যাবল সাধারণত বিদ্যুৎ পরিবাহী মাধ্যম হিসেবে ব্যবহার করা হয়। পরিবাহীর আয়তন এবং প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল মূলত প্রবাহিত বিদ্যুৎ শক্তির পরিমাণের উপর নির্ভর করে নির্ধারণ করতে হয়।

অপরিবাহী পদার্থের প্রয়োজনীয়তা

 বিদ্যুৎ বণ্টন ব্যবস্থায় দু'টি বিপরীত তড়িৎ চার্জ পরিবাহকের মধ্যে বিদ্যুৎ ক্ষরণ হতে পারে । আবার পরিবাহক ও মাটির মধ্যেও বিদ্যুৎ ক্ষরণ হতে পারে । এ বিদ্যুৎ ক্ষরণ বন্ধ করার জন্য অপরিবাহী পদার্থ ব্যবহারের প্রয়োজন হয় । যেমন-ক্যাবলের উপর ইন্সুলেশন, বিদ্যুৎ লাইনে ব্যবহৃত কাঁচের বা চীনামাটির তৈরি পোরসেলিন ইত্যাদি। বৈদ্যুতিক যন্ত্রপাতি এবং সরঞ্জামে উন্নতমানের ইন্সুলেশন ব্যবহার করা আইনগত বিধান ।

পরিবাহী ও অপরিবাহী পদার্থের মধ্যকার পার্থক্য

বিদ্যুৎ পরিবাহী ও অপরিবাহী পদার্থের ভিন্ন ভিন্ন ভাবে নিচে তালিকা আকারে দেখান হল-

বিদ্যুৎ সুপরিবাহী পদার্থের তালিকা

বিদ্যুৎ অর্ধ-পরিবাহী পদার্থের তালিকা

বিদ্যুৎ অপরিবাহী পদার্থের তালিকা

পরিবাহী, অর্ধ-পরিবাহী ও অপরিবাহী পদার্থের ব্যবহার

২.২.৮ পরিমাপের বিভিন্ন ধরণের মিটার

• A-meter 
• Watt-meter 
• Hydro meter 
• A.V.O-meter (Analouge, Digital)
• Volt-meter Megger 
• Micro meter 
• Earthing Megger/Earth Tester megger
• Frequency meter 
• Clip-On- meter
• Galvano meter 
• Energy-meter (1-Phase, 3- Phase)

২.২.৯ অ্যাভোমিটার বা মাল্টিমিটার

যে যন্ত্রের সাহায্যে কারেন্ট, ভোল্টেজ ও রেজিষ্ট্যান্স পরিমাপ করা যায় তাকে অ্যাভোমিটার বলে । এই মিটারের সাহায্যে একের অধিক ইলেকট্রিক্যাল রাশিকে পরিমাপ করা যায় তাই একে মাল্টিমিটার বলে। AVO শব্দটি Ampere এর প্রথম অক্ষর A, Volt মিটারের প্রথম অক্ষর V এবং Ohms মিটারের প্রথম অক্ষর O নিয়ে গঠিত হয়েছে। 

ব্যবহার 

এই মিটারকে অ্যামিটার, ভোল্টমিটার ও ওহম মিটার হিসেবে ব্যবহার করা যায়। এই মিটারের সাহায্যে AC ও DC উভয় ক্ষেত্রে ব্যবহার করা যায়। এই মিটার ব্যবহার করার জন্য আলাদা সোর্স ব্যবহার করা হয় বলে এর সাহায্যে উচ্চতর রেজিট্যান্স (M2 এর উপরে) ইন্ডাকট্যান্স এবং ক্যাপাসিট্যান্স পরিমাপ করা যায়।

অ্যাভোমিটার বা মাল্টিমিটার ব্যবহারের নিয়ম-

• পরিমাপের আগে প্রতিবারই রোটারী সুইচ নির্ধারিত রেঞ্জে স্থাপনের ব্যাপারে নিশ্চিত হওয়া উচিত।
• কারেন্ট পরিমাপের জন্য সিলেক্টর সুইচকে কন্ট্রোল প্যানেলের কারেন্ট রেঞ্জে রাখতে হবে। আর যদি পরিমাপকৃত কারেন্ট সম্পর্কে ধারণা না থাকে তাহলে সিলেক্টর সুইচকে মিটারের সর্বোচ্চ রেঞ্জে রাখতে হবে। কারেন্ট পরিমাপের জন্য মিটারকে লোডের সাথে সিরিজি সংযোগ করতে হবে। ডোস্টেজ পরিমাপের জন্য সিলেক্টর সুইচকে মিটারের ভোল্টেজ রেঞ্জে রাখতে হবে এবং খেয়াল রাখতে হবে পরিমাপকৃত ভোল্টেজ যেন মিটারের রেঞ্জের থেকে বেশি না হয়। এসি এবং ডিসি ভোল্টেজ পরিমাপের জন্য মিটারের সিলেক্টর সুইচ আলাদা আলাদা স্থানে সিলেক্ট করতে হবে। ভোল্টেজ পরিমাপের সময় মিটারকে প্যারালালে ব্যবহার করতে হবে।
•  রেজিষ্ট্যান্স পরিমাপের জন্য সিলেক্টর সুইচকে ওহম রেঞ্জে নিতে হবে এবং মিটারের দুটি টার্মিনাল শর্ট করে এ্যাডজার্টেবল নরের সাহায্যে মিটারের পয়েন্টারকে শুন্যতে এ্যাডজটি করতে হবে । 
• পরিমাপধীন ভোল্টেজ বা কারেন্টের রেছ জানা না থাকলে তবে পরিমাপ সবসময় সর্বোচ্চ রেঞ্জ হতে শুরু করতে হবে ।

অ্যাডোমিটারের বিভিন্ন অংশের নাম-

• দাগ কাঁটা ক্ষেন (DC কারেন্ট, AC/DC ডোস্টেজ এবং রেজিষ্ট্যান্স) 
• রোটারী সুইচ 
• নির্দেশক কাঁটা 
• এ্যাডজাষ্টিং সব এবং 
• দু'টি টার্মিনাল (নেগেটিভ / পজেটিভ) ।

অ্যাডোমিটার ক্যালিব্রেট 

মিটারের কাটা সাধারণ অবস্থায় শূন্য "০" অবস্থানে থাকে। বিভিন্ন সমস্যার কারণে এটি উপরে বা নিচে নেমে যেতে পারে। এই অবস্থার যদি আমরা পরিমাপ করি তাহলে সঠিক মাপ পাব না। এই সমস্যা সমাধান করতে অ্যাডোমিটার ক্যালিব্রেট করতে হবে।

অ্যাডোমিটার ক্যালিব্রেট করার পদ্ধতি - 

১। সিলেক্টর সুইচকে ওহম পজিশনে আনি; 

২। মিটার প্রোব দুইটি যথাস্থানে স্থাপন করি; 

৩। মিটারের পাঠ শূন্য ”০” অবস্থানে আছে কিনা দেখি; 

৪। শূন্য "০” অবস্থানে না থাকলে ব্যালেন্স কি/এ্যাডজাস্টিং ক্রু ঘুরিয়ে কাঁটা শূন্য অবস্থানে আনি ।

একই নিয়মে অন্যান্য মিটারগুলো ক্যলিব্রেট করে নিচের ছকটি পূরণ করি