আয়ন কাকে বলে?

আধুনিক উন্নত সমাজ ব্যবস্থার প্রতিটি ক্ষেত্রে বিদ্যুতের ব্যবহার অনস্বীকার্য। শিক্ষা, শিল্প, কৃষি, চিকিৎসা, যোগাযোগ থেকে শুরু করে দৈনন্দিন জীবনের প্রায় সকল চাহিদা পূরণে বিদ্যুৎ অপরিহার্য। এটি আধুনিক সভ্যতার চালিকাশক্তি হিসেবে কাজ করে।

বিদ্যুৎ ছাড়া শিল্পকারখানা অচল, আধুনিক কৃষি ব্যবস্থা যেমন সেচ পাম্প অকার্যকর, শিক্ষাপ্রতিষ্ঠান ও হাসপাতালগুলো ব্যাহত, এবং ডিজিটাল যোগাযোগ ও তথ্যপ্রযুক্তির বিকাশ অসম্ভব। তাই, বিদ্যুৎ একটি জাতির অর্থনৈতিক প্রবৃদ্ধি ও জীবনযাত্রার মান উন্নয়নে মৌলিক ভূমিকা পালন করে, যা ছাড়া উন্নত সমাজ কল্পনা করা যায় না।

চিত্র Q তে M ও N বাল্ব দুটির মোট ক্ষমতা নির্ণয় করা প্রয়োজন। M বাল্বের ক্ষমতা 60W এবং N বাল্বের ক্ষমতা 100W। যেহেতু বাল্ব দুটি সমান্তরাল (parallel) সংযোগে যুক্ত, তাদের মোট ক্ষমতা হবে তাদের পৃথক ক্ষমতার যোগফল। সুতরাং, মোট ক্ষমতা \(P = P_M + P_N = 60W + 100W = 160W\)। এই ক্ষমতাকে কিলোওয়াটে (kW) রূপান্তর করলে পাওয়া যায় \(160 \text{ W} = 0.16 \text{ kW}\)।

বাল্ব দুটি দৈনিক ৬ ঘণ্টা ব্যবহৃত হলে একদিনে মোট ব্যয়িত বিদ্যুৎ শক্তি হিসাব করতে হবে। আমরা জানি, বিদ্যুৎ শক্তি \((E) = \text{ক্ষমতা } (P) \times \text{সময় } (t)\)। এখানে, মোট ক্ষমতা \(P = 0.16 \text{ kW}\) এবং দৈনিক সময় \(t = 6 \text{ ঘণ্টা}\)। অতএব, একদিনে ব্যয়িত বিদ্যুৎ শক্তি \(E_{\text{দৈনিক}} = 0.16 \text{ kW} \times 6 \text{ ঘণ্টা} = 0.96 \text{ kWh}\)।

এবার এক মাসে (৩০ দিনে) মোট কত ইউনিট বিদ্যুৎ শক্তি ব্যয়িত হবে তা নির্ণয় করতে হবে। এক মাসে মোট ব্যয়িত বিদ্যুৎ শক্তি \(E_{\text{মাসিক}} = E_{\text{দৈনিক}} \times 30\) দিন। সুতরাং, \(E_{\text{মাসিক}} = 0.96 \text{ kWh} \times 30 = 28.8 \text{ kWh}\)। যেহেতু \(1 \text{ kWh} = 1\) ইউনিট, তাই Q চিত্রের M ও N বাল্ব দুটি দৈনিক ৬ ঘণ্টা ব্যবহৃত হলে মাসে মোট 28.8 ইউনিট বিদ্যুৎ শক্তি ব্যয়িত হবে।

উদ্দীপকের চিত্র P এবং Q দুটি ভিন্ন প্রকারের বৈদ্যুতিক বর্তনী নির্দেশ করে। চিত্র P একটি শ্রেণি বর্তনী (series circuit) এবং চিত্র Q একটি সমান্তরাল বর্তনী (parallel circuit)। এই দুটি বর্তনীর মধ্যে ব্যবহারিক সুবিধার দিক থেকে সমান্তরাল বর্তনী অধিক সুবিধাজনক।

চিত্র P-তে বাল্ব দুটি শ্রেণি সমবায়ে সংযুক্ত। শ্রেণি সমবায়ে প্রতিটি উপাদানের মধ্য দিয়ে একই পরিমাণ বিদ্যুৎ প্রবাহিত হয়, কিন্তু বিভব পার্থক্য প্রতিটি উপাদানের রোধের অনুপাতে ভাগ হয়ে যায়। ফলে প্রতিটি বাল্ব পূর্ণ উজ্জ্বলতায় জ্বলে না এবং একটি বাল্ব নষ্ট হলে সম্পূর্ণ বর্তনী বিচ্ছিন্ন হয়ে যায়। অপরদিকে, চিত্র Q-তে বাল্ব M (60W) এবং বাল্ব N (100W) সমান্তরাল সমবায়ে সংযুক্ত। সমান্তরাল সমবায়ে প্রতিটি উপাদানের বিভব পার্থক্য একই থাকে এবং উৎসের বিভব পার্থক্যের সমান হয়। এক্ষেত্রে প্রতিটি বাল্ব স্বাধীনভাবে কাজ করে এবং তাদের ক্ষমতা অনুযায়ী বিদ্যুৎ গ্রহণ করে।

সমান্তরাল বর্তনী (চিত্র Q) শ্রেণি বর্তনী (চিত্র P) অপেক্ষা অনেক বেশি সুবিধাজনক। সমান্তরাল বর্তনীতে প্রতিটি বাল্ব বা যন্ত্রাংশ স্বাধীনভাবে কাজ করে। যদি একটি বাল্ব নষ্ট হয়ে যায়, তবে অন্য বাল্বগুলো জ্বলতে থাকে কারণ তাদের মধ্য দিয়ে বিদ্যুতের প্রবাহ অব্যাহত থাকে। এছাড়া, সমান্তরাল বর্তনীতে প্রতিটি যন্ত্রাংশ উৎসের পূর্ণ বিভব পার্থক্য পায়, ফলে তারা তাদের নির্ধারিত ক্ষমতানুযায়ী উজ্জ্বল আলো দেয় বা কার্যকর থাকে, যেমন চিত্র Q-তে 60W এবং 100W বাল্ব দুটি নিজ নিজ ক্ষমতা অনুযায়ী আলো দেবে। কিন্তু শ্রেণি বর্তনীতে (চিত্র P) একটি বাল্ব নষ্ট হলে সম্পূর্ণ বর্তনী অকার্যকর হয়ে যায় এবং প্রতিটি বাল্ব উৎসের সম্পূর্ণ বিভব পার্থক্য না পাওয়ায় অনুজ্জ্বলভাবে জ্বলে।

বাসাবাড়িতে এবং অধিকাংশ ব্যবহারিক ক্ষেত্রে সমান্তরাল বর্তনী (চিত্র Q) ব্যবহার করা হয়, কারণ এটি যন্ত্রাংশের স্বাধীনতা, পূর্ণ কার্যকারিতা এবং সহজে ত্রুটি শনাক্তকরণের সুবিধা প্রদান করে। শ্রেণি বর্তনীর সীমাবদ্ধতা এবং ব্যবহারিক অসুবিধাগুলোর কারণে এটি তুলনামূলকভাবে কম সুবিধাজনক। তাই উদ্দীপকের চিত্র Q অর্থাৎ সমান্তরাল বর্তনীটি চিত্র P অর্থাৎ শ্রেণি বর্তনীর চেয়ে বেশি সুবিধাজনক।