ইলেকট্রিসিটি, বৈদ্যুতিক প্রবাহ, ইলেকট্রন তার, কেবল এবং ধাতুতে কিভাবে চলাচল করে?

তার, কেবল এবং ধাতুতে বিদ্যুৎ প্রবাহের গতি একটি মৌলিক পদার্থবিজ্ঞানি ঘটনা, যা ইলেকট্রনের গতি এবং পরিবাহী উপাদানের বৈশিষ্ট্যগুলি অন্তর্ভুক্ত করে। এই প্রক্রিয়ার একটি বিস্তারিত ব্যাখ্যা নিম্নে দেওয়া হল:

1. মুক্ত ইলেকট্রনের ধারণা

ধাতু এবং পরিবাহী উপাদানে অনেক সংখ্যক মুক্ত ইলেকট্রন থাকে। এই মুক্ত ইলেকট্রনগুলি পরমাণুর নিউক্লিয়াসের সাথে বাঁধা নয় এবং উপাদানের মধ্যে স্বাধীনভাবে চলাচল করতে পারে। মুক্ত ইলেকট্রনের উপস্থিতি ধাতুগুলি বিদ্যুৎ পরিবাহী হওয়ার প্রধান কারণ।

2. বহিঃস্থ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাব

একটি পরিবাহী উপাদানের উপর একটি ভোল্টেজ (অর্থাৎ, একটি বহিঃস্থ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র) প্রয়োগ করা হলে, মুক্ত ইলেকট্রনগুলি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে প্রভাবিত হয় এবং দিকনির্দেশিত ভাবে চলাচল শুরু করে। বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দিক ইলেকট্রনের চলাচলের দিক নির্ধারণ করে। সাধারণত, বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র ধনাত্মক টার্মিনাল থেকে ঋণাত্মক টার্মিনালের দিকে পয়েন্ট করে, এবং ইলেকট্রনগুলি বিপরীত দিকে, ঋণাত্মক টার্মিনাল থেকে ধনাত্মক টার্মিনালের দিকে চলাচল করে।

3. ইলেকট্রনের দিকনির্দেশিত চলাচল

বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে, মুক্ত ইলেকট্রনগুলি দিকনির্দেশিতভাবে চলাচল শুরু করে, যা একটি প্রবাহ গঠন করে। প্রবাহের দিক ধনাত্মক আধানের চলাচলের দিক হিসাবে সংজ্ঞায়িত করা হয়, যা ইলেকট্রনের প্রকৃত চলাচলের দিকের বিপরীত। তাই, যখন আমরা বলি যে প্রবাহ ধনাত্মক থেকে ঋণাত্মকের দিকে চলছে, তার মানে হল ইলেকট্রনগুলি ঋণাত্মক থেকে ধনাত্মকের দিকে চলছে।

4. ল্যাটিসের সঙ্গে প্রভাব

চলাচলের সময়, মুক্ত ইলেকট্রনগুলি উপাদানের ল্যাটিস (পরমাণুর বিন্যাস) সঙ্গে সংঘর্ষ করে। এই সংঘর্ষগুলি ইলেকট্রনগুলিকে ছড়িয়ে দেয়, তাদের চলাচলের দিক পরিবর্তন করে এবং তাদের গড় গতিবেগ হ্রাস করে। এই ছড়ানোর প্রভাব প্রতিরোধের একটি উৎস।

5. প্রবাহের ঘনত্ব

প্রবাহের ঘনত্ব (J) হল একক অনুভূমিক ক্ষেত্রফলের প্রবাহ এবং এটি নিম্নলিখিত সূত্র দ্বারা প্রকাশ করা যায়:

J = I/A

যেখানে I হল প্রবাহ এবং A হল পরিবাহীর অনুভূমিক ক্ষেত্রফল।

6. ওহমের সূত্র

ওহমের সূত্র প্রবাহ, ভোল্টেজ এবং প্রতিরোধের মধ্যে সম্পর্ক বর্ণনা করে:

V = IR

যেখানে V হল ভোল্টেজ, I হল প্রবাহ, এবং R হল প্রতিরোধ।

7. পরিবাহী উপাদানের বৈশিষ্ট্য

বিভিন্ন পরিবাহী উপাদানগুলি পরিবাহিতা বৈশিষ্ট্যের পরিবর্তন দেখায়, যা তাদের ইলেকট্রনিক গঠন এবং ল্যাটিস গঠনের উপর নির্ভর করে। উদাহরণস্বরূপ, তামা এবং রূপা উত্তম পরিবাহী কারণ এগুলি বেশি সংখ্যক মুক্ত ইলেকট্রন এবং কম প্রতিরোধ রয়েছে।

8. তাপমাত্রার প্রভাব

তাপমাত্রা পরিবাহিতার উপর উল্লেখযোগ্য প্রভাব ফেলে। সাধারণত, তাপমাত্রা বৃদ্ধির সাথে সাথে উপাদানের ল্যাটিস দোলন বৃদ্ধি পায়, ইলেকট্রন-ল্যাটিস সংঘর্ষের কম্পাঙ্ক বৃদ্ধি পায় এবং এর ফলে প্রতিরোধ বৃদ্ধি পায়। এই কারণেই পরিবাহীদের প্রতিরোধ উচ্চ তাপমাত্রায় বৃদ্ধি পায়।

9. অতিপরিবাহিতা

নির্দিষ্ট শর্তাবলী সাপেক্ষে, কিছু উপাদান অতিপরিবাহী অবস্থায় প্রবেশ করতে পারে, যেখানে প্রতিরোধ শূন্য হয়, যার ফলে প্রবাহ কোনো ক্ষতি ছাড়াই প্রবাহিত হয়। অতিপরিবাহিতা সাধারণত খুব কম তাপমাত্রায় ঘটে, কিন্তু সাম্প্রতিক গবেষণায় কিছু উচ্চ তাপমাত্রার অতিপরিবাহী উপাদান আবিষ্কৃত হয়েছে।

সারাংশ

তার, কেবল এবং ধাতুতে প্রবাহের গতি বহিঃস্থ বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের প্রভাবে মুক্ত ইলেকট্রনের দিকনির্দেশিত চলাচল দ্বারা পরিচালিত হয়। ইলেকট্রনগুলি উপাদানের ল্যাটিসের সঙ্গে সংঘর্ষ করে, যা প্রতিরোধের কারণ। পরিবাহী উপাদানের বৈশিষ্ট্য, তাপমাত্রা এবং অন্যান্য কারণগুলি প্রবাহ প্রেরণের দক্ষতার উপর প্রভাব ফেলে। এই মৌলিক নীতিগুলির বোঝার মাধ্যমে পরিবাহী উপাদান এবং সার্কিটের বেশি ভালভাবে ডিজাইন এবং প্রয়োগ করা যায়।