সমান্তরাল-পাত ধারক: আধান ও শক্তি সঞ্চয়
1 · প্রত্যাশা করুন
একটি সমান্তরাল-পাত ধারকের জ্যামিতি নির্দিষ্ট (ক্ষেত্রফল ও ব্যবধান)। এর ওপর ভোল্টেজ বাড়ালে সঞ্চিত শক্তি কি সরাসরি সমানুপাতিক নাকি দ্রুত বাড়ে?
- সঞ্চিত শক্তি ভোল্টেজের চেয়ে দ্রুত বাড়ে — এটি ভোল্টেজের বর্গের ওপর নির্ভর করে।
- সঞ্চিত শক্তি ভোল্টেজের সরাসরি সমানুপাতিক।
- সঞ্চিত শক্তি ভোল্টেজের ওপর নির্ভর করে না।
2 · প্রস্তুতি
- parallel-plates প্রিসেট খুলে রিসেট চাপুন। পাতের ক্ষেত্রফল = 0.05 m², ব্যবধান = 2 mm।
- আধান ও সঞ্চিত-শক্তি রিডআউট চালু করুন।
- প্রতিটি ট্রায়ালে পাতের ভোল্টেজ সেট করুন এবং সঞ্চিত আধান ও শক্তি রেকর্ড করুন।
3 · ডেটা সংগ্রহ করুন
| ভোল্টেজ V (V) | ধারকত্ব C (pF) | সঞ্চিত আধান Q (nC) | সঞ্চিত শক্তি U (nJ) |
|---|---|---|---|
| 6.00 | |||
| 12.00 | |||
| 18.00 |
আপনার তিনটি ট্রায়ালের জন্য ভোল্টেজ V (x-অক্ষ)-এর বিপরীতে সঞ্চিত শক্তি U (y-অক্ষ) প্লট করুন। বক্ররেখাটি সরল না ওপরের দিকে বাঁকা?
4 · বিশ্লেষণ করুন
- একটি ট্রায়ালের জন্য A = 0.05 m², d = 0.002 m (প্রতিটি ট্রায়ালে একই) ব্যবহার করে C = ε₀A/d, তারপর Q = CV এবং U = ½CV² নির্ণয় করুন। তিনটিই সারণির সাথে তুলনা করুন।
- U = ½CV² ব্যবহার করে ব্যাখ্যা করুন, বিভব দ্বিগুণ করলে সঞ্চিত শক্তি দ্বিগুণ নয়, চার গুণ হয় কেন — যদিও সঞ্চিত আধান কেবল দ্বিগুণ হয়।
5 · বিস্তার করুন
- ধারকত্ব C = ε₀A/d কেবল পাতের জ্যামিতির উপর নির্ভর করে, প্রয়োগকৃত বিভবের উপর নয়। ব্যাখ্যা করুন, শারীরিকভাবে বড় ধারক (বড় A বা ছোট d) একই বিভবে বেশি আধান ধরে কেন।
- মেডিকেল ডিফিব্রিলেটর একটি ধারককে উচ্চ বিভবে চার্জ করে, তারপর সেকেন্ডের ভগ্নাংশে রোগীর শরীর দিয়ে ডিসচার্জ করে। U = ½CV² ব্যবহার করে ব্যাখ্যা করুন, প্রয়োজনীয় শক্তি দ্রুত দিতে চিকিৎসকরা বড় ধারকত্বের বদলে উচ্চ বিভব ব্যবহার করেন কেন।
এই পরীক্ষণের পেছনের পদার্থবিজ্ঞান
সমান্তরাল-পাত ধারকত্ব
ব্যবধানে পৃথক দুটি সমান্তরাল পরিবাহী পাত আধান জমা রাখে ক্ষেত্রফলের সমানুপাতে ও ব্যবধানের ব্যাস্ত-সমানুপাতে: C = ε₀A/d। সঞ্চিত শক্তি U = ½CV² = ½QV।