Working Principles of Joule's Law
বিষয়:বেসিক ইলেকট্রিসিটি
Part- 6
জুলের সূত্রের
কার্যনীতি (working Principles of
Joule's Law)
কন্ডাকটরে কারেন্ট প্রবাহজনিত তাপ ক্রিয়া
(Heating effect of electricity when current flows
through a conductor) ঃ
যে-কোন পরিবাহীর
মধ্য দিয়ে কারেন্ট প্রবাহিত হলে কিছুক্ষণ পর উহা উত্তপ্ত হয়ে উঠে। আমরা জানি,
বৈদ্যুতিক কারেন্ট কোনো পদার্থের ভিতর
নির্দিষ্ট দিকে প্রবাহিত ইলেকট্রন ভিন্ন আর কিছুই নয় । পদার্থের অণু-পরমাণুর মধ্য
দিয়ে প্রবাহিত হওয়ার সময় চলমান ইলেকট্রনসমূহ পরস্পরের সাথে ধাক্কা খায় । ইলেকট্রনের এই সংঘর্ষের ফলে তাপের উৎপত্তি হয় ।
জুলের সূত্র এবং এর ব্যাখ্যা (Explanation of
Joule’s law) ঃ
১৮৪১ খৃষ্টাব্দে
ইংরেজ বিজ্ঞানী ড. জেমস্ প্রেস্কট জুল
(১৮১৮-১৮৮৯) তাপ সম্পর্কিত একটি সূত্র উদ্ভাবন করেন, যা পরবর্তী কালে জুলের সূত্র
নামে খ্যাত হয় ।
সূত্র ঃ যদি তাপকে H, কারেন্টকে I, রেজিস্ট্যান্সকে R এবং
সময়কে t দিয়ে প্রকাশ করা হয়, তবে গাণিতিকভাবে। এটা লেখা
যায় ৷
১। H ~ I^2, যখন R এবং t অপরিবর্তিত থাকে।
২ । H ~ R,
যখন I এবং t অপরিবর্তিত থাকে।
৩ । H ~
t, যখন I এবং R অপরিবর্তিত থাকে।
উপরোক্ত তিনটি
সূত্রকে একত্রিত করলে,
H ~ I^2 Rt লেখা যায়।
অথবা H = {(I^2 Rt) ÷ J}
[J একটি ধ্রুব এবং একে তাপের যান্ত্রিক সমমান
(Mechanical Equivalent of Heat) বলা হয় ।]
ব্যাখ্যা ঃ
মনে করি, AB
পরিবাহী এবং এর রেজিস্ট্যান্স R ওহম । A ও B প্রান্তদ্বয়ের মধ্যে ভোল্টেজ পার্থক্য V
ভোল্ট । এ V ভোল্ট ভোল্টেজ-পার্থক্যের
কারণে Q কুলাম্ব চার্জ যদি এক
প্রান্ত হতে অন্য প্রান্তে প্রবাহিত হয়, তবে সম্পন্ন কাজের পরিমাণ হবে।
W = VQ জুল
আমরা জানি, । = Q ÷ t
অথবা, Q = It
W = VIt [Q-এর মান বসিয়ে
]
ওহমের সূত্রানুসারে,
V = IR
★W = IR x I x t [v -এর মান বসিয়ে]
= I^2 Rt
বৈদ্যুতিক চার্জ
পরিবাহীর রেজিস্ট্যান্স অতিক্রমের সময় সম্পন্ন কাজ তাপ শক্তিতে রূপান্তরিত হয় ।
জুলের সূত্রানুসারে,
W = JH
★H = W ÷ J
=[( I^2 Rt) ÷ J]
আমরা জানি,
বৈদ্যুতিক শক্তি =
I^2 Rt
( একটি সার্কিটে ব্যয়িত বৈদ্যুতিক শক্তি উক্ত সার্কিটে উৎপন্ন তাপ শক্তির সমান।)
J -এর অর্থ (Meaning of “J”) ঃ
J-কে তাপের যান্ত্রিক
সমমান বা Mechanical Equivalent of heat বলা হয় ।
I, R ও t-র জন্যে পছন্দনীয়
এককের উপর নির্ভর করে J-এর মান বিভিন্ন এককে প্রকাশ করা হয়।
J = 4.2 x 10^7 আগস/ক্যালোরি
অথবা. J = 4.2
জুলস/ক্যালোরি
জুল এবং ওয়াট (Joule and watt) ঃ
বিদ্যুতের ক্ষেত্রে
শক্তির মূল একক (Base Unit) জুল এবং সময়ের মূল একক সেকেন্ড ধরা হয় ।
সুতরাং, পাওয়ারের যুক্তিযুক্ত একক, জুল/ সেকেন্ড।
স্কটিশ বিজ্ঞানী ও
আবিষ্কারক জেম্স ওয়াটের
নামানুসারে, জুল / সেকেন্ড -এর নামকরণ করা হয়েছে ওয়াট।
সুতরাং পাওয়ারের
মূল একক হল ওয়াট।
★পাওয়ার, এনার্জি এবং সময়ের মধ্যে সম্পর্ক (Relation between
Power, Energy and Time) ঃ
পাওয়ার (P) = [{শক্তি বা এনার্জি (W)} ÷ { সময় (t)}]
ওয়াট = জুল ÷ সেকেন্ড
উপরোক্ত সম্পর্ককে
অন্যভাবে সাজালে, আমরা পাই- W = Pt
এনার্জি = পাওয়ার
x সময়
অর্থাৎ জুল =
ওয়াট- সেকেন্ড।
এনার্জির মূল একক
জুল।
কিন্তু বাস্তবে
এনার্জি বা শক্তির একক ওয়াট-সেকেন্ড বা জুল অত্যন্ত ক্ষুদ্র একক বিধায় পাওয়ার
সরবরাহকারী প্রতিষ্ঠান কিলোওয়াট-ঘন্টা বা কিলোওয়াট-আওয়ার একক ব্যবহার করে, যা কয়েক
মিলিয়ন জুল-এর সমান।
