আজকে আমরা পোটেনশিওমিটার ব্যবহার করে দুটি কোষের তড়িচ্চালক শক্তির তুলনা সম্পর্কে আলোচনা করবো। যা বাউবি এইচএসসি ২৮৭১ পদার্থ বিজ্ঞান ২য় পত্র ইউনিট ৩ তড়িৎ প্রবাহের চৌম্বক ক্রিয়া এর অন্তর্ভুক্ত।
পোটেনশিওমিটার ব্যবহার করে দুটি কোষের তড়িচ্চালক শক্তির তুলনা
পরীক্ষণের নামঃ
পোটেনশিওমিটার ব্যবহার করে দুটি কোষের তড়িচ্চালক শক্তির (e.m.f) তুলনা
তত্ত্ব (Theory) :
মুক্ত বর্তনীতে কোনো তড়িৎ কোষের দুটি মেরর বিভব পার্থক্যকে ঐ কোষের তড়িচ্চালক শক্তি (e.m.f) বলা হয়।
মনে করি,
E1 = প্রথম তড়িৎ কোষ E-এর তড়িচ্চালক শক্তি
E2= দ্বিতীয় তড়িৎ কোষ E2-এর তড়িচ্চালক শক্তি
l1 = প্রথম কোষের জন্য পোটেনিশওমিটারের A বিন্দু হতে নিষ্ক্রিয় বিন্দু M পর্যন্ত্ তারের দৈর্ঘ্য (চিত্র)
l2= দ্বিতীয় কোষের জন্য পোটেনিশওমিটারের A বিন্দু হতে নিষ্ক্রিয় বিন্দু N পর্যন্ত্ তারের দৈর্ঘ্য (চিত্র)
০ = পোটেনশিওমিটার তারের একক দৈর্ঘ্যের রোধ
I = পোটেনশিওমিটার তারে তড়িৎ প্রবাহ
প্রথমে Ei তড়িচ্চালক বলের কোষ বর্তনীতে সংযুক্ত করলে যদি পোটেনশিওমিটার তারের / দৈর্ঘ্যে গ্যালভানোমিটারের বিক্ষেপ শূন্য পাওয়া যায়, তা হলে, ও’মের সূত্রানুসারে,
E1 = তারের l1 দৈর্ঘ্যের বিভব পতন
= l2 দৈর্ঘ্যের রোধ × তড়িৎ প্রবাহ
= l10I ………………….(1)
অনুরূপভাবে, E2 তড়িচ্চালক বলের কোষের জন্য যদি ½ দৈর্ঘ্যে গ্যালভানোমিটারের বিক্ষেপ শূন্য পাওয়া যায়, তা হলে,
E₂ = l20I ………………….(2)
সমীকরণ (1) কে (2) দ্বারা ভাগ করে,
E1/E₂ = l1/l2 …………………..(2)
উপরের (3) নং সমীকরণে 2 ও 2 এর মান বসিয়ে E, এবং E2-এর অনুপাত নির্ণয় করা যায়। অর্থাৎ তড়িচ্চালক
বলের তুলনা করা যায়।
যন্ত্রপাতি
(১) পোটেনশিওমিটার, (২) সঞ্চয়ী কোষ বা ব্যাটারি, (৩) গ্যালভানোমিটার, (৪) দুটি পরীক্ষাধীন প্রাথমিক কোষ, (৫) রোধ বাক্স, (৬) পরিবর্তনশীল রোধ (Rh), (৭) তিনমুখী চাবি, (৮) জকি, (৯) চাবি, (১০) সংযোজনী তার, (১১) সিরিশ কাগজ ।
পোটেনশিওমিটার
যন্ত্রের বর্ণনাঃ
একটি কাঠের পাটাতনের উপর সুষম প্রস্থচ্ছেদের প্রত্যেকটি 1 মিটার লম্বা 10 টি মাঙ্গানিজ বা কনস্ট্যানট্যানের তার পরস্পর সমান্ডুরালভাবে বিন্যড় থাকে এবং শ্রেণি সমবায়ে সংযুক্ত করা থাকে (চিত্র)
প্রথম ও শেষ তারের মুক্ত প্রান্ত্ দুটি যথাক্রমে A ও B সংযোজক স্ক্রু দুটির সাথে যুক্ত। কাঠের পাটাতনের পিছনে প্রথম তারটির পাশে একটি মিটারস্কেল S বসানো থাকে। মিটারস্কেলটি তারগুলোর সাথে সমান্ডুরাল এবং স্কেলটির 0 ও 100 সে.মি.-এর দাগ তারগুলোর দুপ্রাড় বরাবর থাকে।
পোটেনশিওমিটার ব্যবহার করার সময় বর্তনীতে গ্যালভানোমিটার থাকে। একটি জকির মাধ্যমে গ্যালভানোমিটারের সাথে পোটেনশিওমিটার তারের যে কোনো বিন্দুর সংযোগ ঘটানো হয়।
[ কোনো কোনো পোটেনশিওমিটারে একটি টেপা চাবিকে জকি হিসেবে ব্যবহার করা হয়।]
কার্যাবলী
(১) প্রথমে সংযোজনী তারসমূহের প্রাগুলো সিরিশ কাগজ দ্বারা পরিষ্কার করে নেওয়া হয়।
(২) সঞ্চয়ী কোষ বা ব্যাটারি E এবং প্রাথমিক কোষ E1 ও E2-এর ধনাত্মক (+বন্ধনী) মের—গুলো পোটেনশিওমিটারের A প্রাড়ের সাথে সংযোগ করা হয়। প্রাথমিক কোষ E1 ও E2 এর ঋণাত্মক (-বন্ধনী) মের—গুলো তিনমুখী চাবির (Ki) দুটি মুখের (P1, P2) সাথে সংযোগ করা হয় (চিত্র)।
(৩) গ্যালভানোমিটার G তিনমুখী চাবির তৃতীয় মুখের (P) সাথে রোধ বাক্স R এবং টেপা চাবি বা জকি (J) সহ শ্রেণি সমবায়ে সংযোগ করা হয়। সঞ্চয়ী কোষের ঋণাত্মক মের— (-বন্ধনী) পরিবর্তনীয় রোধ (Rh) এবং চাবি (K2) সহ শ্রেণি সমবায়ে পোটেনশিওমিটারের B প্রাড়ের সাথে সংযোগ করা হয়।
(৪) গ্যালভানোমিটার বর্তনীতে রোধ বাক্সে 1000 ohm বা এর চেয়ে বেশী রোধ নিয়ে তিনমুখী চাবি K, এর P P; সংযোগ করে প্রাথমিক কোষ E সংযোগ করা হয়।
(৫) সঞ্চয়ী কোষের বর্তনীতে চাবি (K2) স্থাপন করে তড়িৎ প্রবাহ চালনা করা হয়। টেপা চাবি বা জকি J-কে পোটেনশিওমিটারের প্রথম ও শেষ তারে পরপর সংযোগ করে গ্যালভানোমিটারের বিক্ষেপ লক্ষ্য করা হয়। বিক্ষেপ বিপরীতমুখী হলে সংযোগ ঠিক হয়েছে ধরা হয়।
(৬) রোধ বাক্স (R) এবং পরির্তনীয় রোধ (Rh)-এর মান কমিয়ে বা বাড়িয়ে টেপা চাবি বা জকি J-কে পোটেনশিওমিটারের তারে নিয়ন্ত্রণ করা হয় যেন গ্যালভানোমিটারে বিক্ষেপ না থাকে। এটিই প্রথম কোষ E-এর নিষ্ক্রিয় বিন্দু (M)।
(৭) পোটেনশিওমিটারের A প্রাড় হতে নিষ্ক্রিয় বিন্দু (M) পর্যড় তারের দৈর্ঘ্য যন্ত্রের স্কেল হতে নেওয়া হয়। এটিই E কোষের জন্য তারের ভারসাম্য দৈর্ঘ্য ।।। একই রোধে তিনটি পাঠের গড় নিয়ে গড় l2 নির্ণয় করা হয় ।
(৮) এখন তিনমুখী চাবি K এর সংযোগ E হতে সরিয়ে P P2 সংযোগ করে প্রাথমিক কোষ E2 সংযোগ করা হয়। সঞ্চয়ী কোষের বর্তনীর রোধ এবং গ্যালভানোমিটারের বর্তনীর রোধ ঠিক রেখে টেপা চাবি বা জকি J কে সরিয়ে এমনভাবে নিয়ন্ত্রণ করা হয় যেন গ্যালভানোমিটারে বিক্ষেপ না থাকে। এটিই দ্বিতীয় কোষের নিষ্ক্রিয় বিন্দু (N)।
(৯) পোটেনশিওমিটারের A প্রাক্ড হতে নিষ্ক্রিয় বিন্দু (N) পর্যন্ত্ তারের দৈর্ঘ্য যন্ত্রের স্কেল হতে নেওয়া যায়। এটিই E2 কোষের জন্য তারের ভারসাম্য দৈর্ঘ্য 12। একই রোধে তিনটি পাঠের গড় নিয়ে গড় / নির্ণয় করা হয় ।
(১০) উভয় বর্তনীতে বিভিন্ন মানের রোধ নিয়ে উপরোক্ত প্রণালীতে কয়েকবার l1 ও l2 এর মান নির্ণয় করা হয়। প্রতি ক্ষেত্রে l1 কে l2 দ্বারা ভাগ করে E1 ও E2 এর অনুপাত নির্ণয় করে এদের গড় বের করলে প্রকৃত অনুপাত পাওয়া যায়।
[বিঃ দ্রঃ ব্যাটারি বর্তনীতে যদি পরিবর্তনীয় রোধ হিসেবে রিওস্ট্যাট ব্যবহার করা হয় তা হলে উক্ত রোধের সঠিক মান পাওয়া যাবে না। এক্ষেত্রে, ছকে রোধের মানের পরিবর্তে ১ম, ২য় ও ৩য় অবস্থান লিখলেই চলবে।]
উপাত্ত
ছক: ৩-৫: তড়িচ্চালক বলের তুলনা
হিসেব
(1) E1/ E2 = ……….
(2) E1/ E2 = ……….
(3) E1/ E2 = ……….
গড়, E1/ E2 = ……….
ফলাফল:
পরীক্ষণীয় কোষ দুটির তড়িচ্চালক বলের অনুপাত, E1/ E2 = ……….
সতর্কতা
১. পোটেনশিওমিটারের A প্রাড়ে সকল ধনাত্মক মের— (+বন্ধনী) সংযোগ করা হয়।
২. গ্যালভানোমিটারের কাঁটা স্থির অবস্থায় পাঠ নেওয়া হয়।
৩. সংযোজনী তারের প্রাগুলো সিরিশ কাগজ দ্বারা পরিষ্কার করা হয়।
৪. গ্যালভানোমিটার বর্তনীতে প্রয়োজনমতো বড় রোধ রাখা হয়।
৫. সঞ্চয়ী কোষের c. m.f. প্রাথমিক কোষ E, এবং E2 অপেক্ষা বড় নেওয়া হয়
৬. নিষ্ক্রিয় বিন্দু সঠিকভাবে নির্ণয় করা হয়।
৭. পোটেনশিওমিটারের সর্বশেষ তারে নিষ্ক্রিয় বিন্দু পাবার চেষ্টা করা হয়।
সার-সংক্ষেপ :
পোটেনশিওমিটারঃ
যে যন্ত্রের সাহায্যে বিভব পতন পদ্ধতিতে বিভব পার্থক্য ও তড়িচ্চালক শক্তি পরিমাপ করা হয় তাকে পোটেনশিওমিটার বলে। পোটেনশিওমিটার তারের মধ্য দিয়ে ধ্রুব মাত্রার তড়িৎ প্রবাহ চললে তারের যে কোনো দুই অংশের বিভব পার্থক্য ঐ অংশদ্বয়ের দৈর্ঘ্যের সমানুপাতিক।