ইলেকট্রোস্ট্যাটিক ধরনের যন্ত্রপাতির নির্মাণ নীতি টর্ক সমীকরণ
এলেকট্রোস্ট্যাটিক ধরনের যন্ত্রপাতির কাজের নীতি
নাম থেকেই বোঝা যায়, এলেকট্রোস্ট্যাটিক ধরনের যন্ত্রপাতি স্থির তড়িৎ ক্ষেত্র ব্যবহার করে প্রতিস্থাপন টর্ক উত্পাদন করে। এই ধরনের যন্ত্রপাতি সাধারণত উচ্চ ভোল্টেজ মাপার জন্য ব্যবহৃত হয়, কিন্তু কিছু ক্ষেত্রে এগুলি কোনও সার্কিটের নিম্ন ভোল্টেজ ও শক্তি মাপার জন্যও ব্যবহার করা যেতে পারে। এখন এলেকট্রোস্ট্যাটিক শক্তি কাজ করার দুটি সম্ভাব্য উপায় রয়েছে। নিম্নলিখিত দুটি সম্ভাব্য অবস্থা লিখা হল,
এলেকট্রোস্ট্যাটিক ধরনের যন্ত্রপাতির নির্মাণ
যখন প্লেটগুলির একটি স্থির এবং অন্যটি স্থানান্তরিত হতে পারে, তখন প্লেটগুলিকে বিপরীত চার্জিত করা হয় যাতে তাদের মধ্যে আকর্ষণ শক্তি থাকে। এখন এই আকর্ষণ শক্তির কারণে স্থানান্তরিত প্লেট স্থির বা স্থাপিত প্লেটের দিকে সরে যায় যতক্ষণ না স্থানান্তরিত প্লেট সর্বোচ্চ এলেকট্রোস্ট্যাটিক শক্তি সঞ্চিত করে।
অন্য ব্যবস্থায় প্লেটের ঘূর্ণনের ফলে আকর্ষণ বা বিকর্ষণ বা উভয় শক্তি থাকতে পারে।
এলেকট্রোস্ট্যাটিক ধরনের যন্ত্রপাতির বল এবং টর্ক সমীকরণ
এখন আসুন আমরা রৈখিক এলেকট্রোস্ট্যাটিক ধরনের যন্ত্রপাতির বল সমীকরণ বের করি। নিম্নলিখিত ডায়াগ্রামে দেখানো হয়েছে দুটি প্লেট বিবেচনা করা হলো।
প্লেট A ইতিবাচক চার্জিত এবং প্লেট B নেতিবাচক চার্জিত। উপরে উল্লেখিত সম্ভাব্য অবস্থা (a) অনুযায়ী প্লেটগুলির মধ্যে রৈখিক গতি রয়েছে। প্লেট A স্থির এবং প্লেট B স্থানান্তরিত হতে পারে। আমরা ধরে নিই যে, প্লেটদ্বয়ের মধ্যে কোনও বল F রয়েছে যখন এলেকট্রোস্ট্যাটিক বল স্প্রিং বলের সমান হয়। এই পয়েন্টে, প্লেটগুলিতে সঞ্চিত এলেকট্রোস্ট্যাটিক শক্তি হল
এখন ধরা যাক আমরা প্রযুক্ত ভোল্টেজ dV পরিমাণ বাড়িয়েছি, এর ফলে প্লেট B প্লেট A-এর দিকে dx দূরত্ব সরে যায়। প্লেট B-এর স্থানান্তরের ফলে স্প্রিং বলের বিরুদ্ধে করা কাজ F.dx হবে। প্রযুক্ত ভোল্টেজ সম্পর্কিত হলো বিদ্যুৎ দিয়ে
এই মান থেকে বিদ্যুৎ দিয়ে ইনপুট শক্তি হিসাব করা যায়
এই থেকে আমরা সঞ্চিত শক্তির পরিবর্তন হিসাব করতে পারি এবং এটি হবে
উচ্চতর ক্রমের পদগুলি উপেক্ষা করে এই প্রকাশ থেকে। এখন শক্তি সংরক্ষণের নীতি প্রয়োগ করে আমরা পাই যে, সিস্টেমে ইনপুট শক্তি = সিস্টেমের সঞ্চিত শক্তির বৃদ্ধি + সিস্টেম দ্বারা করা যান্ত্রিক কাজ। এই থেকে আমরা লিখতে পারি,
উপরের সমীকরণ থেকে বল হিসাব করা যায়
এখন আসুন আমরা ঘূর্ণনশীল এলেকট্রোস্ট্যাটিক ধরনের যন্ত্রপাতির বল এবং টর্ক সমীকরণ বের করি। ডায়াগ্রাম নিম্নে দেখানো হলো,
ঘূর্ণনশীল ধরনের এলেকট্রোস্ট্যাটিক যন্ত্রপাতির প্রতিস্থাপন টর্ক বের করার জন্য, সমীকরণ (1) এ F এর পরিবর্তে Td এবং dx এর পরিবর্তে dA বসান। এখন পরিবর্তিত সমীকরণটি পুনরায় লিখলে আমরা পাই প্রতিস্থাপন টর্ক হলো
স্থির অবস্থায় আমরা পাই নিয়ন্ত্রণ টর্ক হলো Tc = K × A। প্রতিস্থাপন A হলো
এই প্রকাশ থেকে আমরা সিদ্ধান্ত নিতে পারি যে, পয়েন্টারের প্রতিস্থাপন পরিমাপ করতে হবে ভোল্টেজের বর্গের সমানুপাতিক, তাই স্কেলটি সুষম হবে না। এখন আসুন কোয়াড্র্যান্ট ইলেকট্রোমিটার সম্পর্কে আলোচনা করি। এই যন্ত্রপাতি সাধারণত 100V থেকে 20 কিলোভোল্ট পর্যন্ত ভোল্টেজ মাপার জন্য ব্যবহৃত হয়। আবার কোয়াড্র্যান্ট ইলেকট্রোমিটারে প্রাপ্ত প্রতিস্থাপন টর্ক প্রযুক্ত ভোল্টেজের বর্গের সমানুপাতিক; এর একটি সুবিধা হলো এই যন্ত্রপাতি এসি এবং ডিসি উভয় ভোল্টেজ মাপতে ব্যবহার করা যায়। ভোল্টমিটার হিসাবে এলেকট্রোস্ট্যাটিক ধরনের যন্ত্রপাতি ব্যবহারের একটি সুবিধা হলো আমরা মাপার ভোল্টেজের পরিসীমা বাড়াতে পারি। এখন এই যন্ত্রপাতির পরিসীমা বাড়ানোর দুটি উপায় রয়েছে। আমরা একটি একটি করে আলোচনা করব।
(a) প্রতিরোধ বিভাজক ব্যবহার করে: নিম্নে এই ধরনের বিন্যাসের সার্কিট ডায়াগ্রাম দেওয়া হয়েছে।
মাপতে চাই যে ভোল্টেজটি মোট প্রতিরোধ r-এর উপর প্রয়োগ করা হয় এবং এলেকট্রোস্ট্যাটিক ক্যাপাসিটর মোট প্রতিরোধের একটি অংশের উপর সংযুক্ত করা হয় যা r হিসাবে চিহ্নিত করা হয়। এখন ধরা যাক প্রযুক্ত ভোল্টেজ DC, তাহলে আমরা একটি ধারণা করতে হবে যে, যুক্ত ক্যাপাসিটরটি অসীম লিকেজ প্রতিরোধ রয়েছে। এই ক্ষেত্রে গুণক হলো বৈদ্যুতিক প্রতিরোধ r/R-এর অনুপাত। এই সার্কিটে এসি অপারেশনও সহজে বিশ্লেষণ করা যায় এবং এসি অপারেশনের ক্ষেত্রে গুণক r/R-এর সমান।
(b) ক্যাপাসিটর গুণক প্রযুক্তি ব্যবহার করে: আমরা দেওয়া সার্কিটে ক্যাপাসিটরের একটি ধারাবাহিক সিরিজ রাখে যাতে মাপার ভোল্টেজের পরিসীমা বাড়ানো যায়।
আসুন সার্কিট ডায়াগ্রাম 1 এর জন্য গুণকের প্রকাশ বের
