Science chapter 11: Electricity in Daily Life

একাদশ অধ্যায়

প্রাত্যহিক জীবনে তড়িৎ

শক্তির নানা রূপের মাঝে তড়িৎ বা বিদ্যুৎ শক্তি হলো সবচেয়ে প্রয়োজনীয় একটি শক্তি, কারণ এটি দিয়ে আমরা আমাদের প্রাত্যহিক জীবনে সবচেয়ে বেশি কাজ করতে পারি। বিদ্যুৎ বা তড়িৎ শক্তি দিয়ে আলো জ্বলে,পাখা চলে, রেডিও, ফ্রিজ, টিভি বা কম্পিউটার চলে। বিদ্যুতের সাহায্যে রান্না করা যায়। এর ব্যবহারকে ভালো করে বুঝতে হলে আমাদেরকে বিদ্যুৎ বা তড়িৎ সম্পর্কে ধারণা নিতে হবে। বিদ্যুৎ বা তড়িৎ সম্পর্কে স্পষ্ট ধারণা থাকলেই আমরা তড়িতের যথাযথ ব্যবহার নিশ্চিত করে এর অপচয় বন্ধ করার ক্ষেত্রে নিজেরা যত্নবান হতে পারব এবং অন্যদের সচেতন হতে সাহায্য করতে পারব।

Printed page 231

এই অধ্যায় শেষে আমরা -

• তড়িৎ উপাংশ ও যন্ত্র প্রতীকের সাহায্যে প্রকাশ করতে পারব;
• ব্যাটারির কার্যক্রম ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• বাসাবাড়িতে ব্যবহার-উপযোগী বর্তনীর নকশা প্রণয়ন করতে পারব ;
• তড়িৎ বিশ্লেষণ এবং তড়িৎ প্রলেপন প্রক্রিয়া ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• প্রাত্যহিক জীবনে তড়িৎ বিশ্লেষণের এবং তড়িৎ প্রলেপনের গুরুত্ব বর্ণনা করতে পারব ;
• কিলোওয়াট ও কিলোওয়াট-ঘণ্টা ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• বৈদ্যুতিক ক্ষমতার হিসাব করতে পারব ;
• এনার্জি সেভিং বাল্বের সুবিধা ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• আইপিএস ও ইউপিএসের কার্যক্রম ও ব্যবহার ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• সিস্টেম লস এবং লোড শেডিং ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• উন্নয়ন কার্যক্রমে বিদ্যুতের অবদান ব্যাখ্যা করতে পারব ;
• বাসাবাড়িতে ব্যবহার-উপযোগী বর্তনীর ব্যবহার প্রদর্শন করতে পারব ;
• পরীক্ষার সাহায্যে তড়িৎ বিশ্লেষণ প্রদর্শন করতে পারব ;
• তড়িৎ উপকরণ ও যন্ত্রপাতির সঠিক ব্যবহারে সক্ষম হব ;
• তড়িতের অপচয় রোধে যত্নবান হব এবং অন্যদের সচেতন করব।

Printed page 232

১১.১ চল তড়িৎ

১১.১.১ তড়িৎ বর্তনীর প্রতীক

ইলেকট্রিক সার্কিট বা তড়িৎ বর্তনীর চিত্র বা নকশা আঁকার সুবিধার জন্য আমরা প্রত্যেকটি যন্ত্রের বা সংযোগের একটি প্রতীক চিহ্ন ব্যবহার করে থাকি। নিচের ছকে এরকম কিছু যন্ত্রের বা সংযোগের প্রতীক চিহ্ন দেওয়া হলো।

Figure: চিত্র ১১.০১: ইলেকট্রিক সার্কিট বা তড়িৎ বর্তনীতে ব্যবহার করা প্রতীক চিহ্ন

লেবেল: কোষ, ব্যাটারি, পরিবাহী তার, সংযুক্ত তার, সংযোগহীন তার, একমুখী সুইচ, দ্বিমুখী সুইচ, স্থির রোধ, পরিবর্তনশীল রোধ বা রিওস্টেট, এ সি তড়িৎ উৎস, গ্যালভানোমিটার, অ্যামিটার, ভোল্টমিটার, ভূ-সংযোগ ধারক বর্ণনা: বাম পাশে কোষ, ব্যাটারি, বিভিন্ন তারের (পরিবাহী, সংযুক্ত, সংযোগহীন) এবং একমুখী ও দ্বিমুখী সুইচের প্রতীক; ডান পাশে স্থির রোধ, পরিবর্তনশীল রোধ, এ সি উৎস, গ্যালভানোমিটার (G), অ্যামিটার (A), ভোল্টমিটার (V) এবং ভূ-সংযোগের প্রতীক এক এক সারিতে দেখানো হয়েছে।

১১.১.২ ব্যাটারির কার্যক্রম

আমরা সবাই আমাদের দৈনন্দিন জীবনে টর্চ লাইটে বা মোবাইল ফোনে ব্যাটারি সেল ব্যবহার করেছি। সাধারণত কথাবার্তায় একটি সেলের জন্যে ব্যাটারি শব্দটি ব্যবহার করলেও বিজ্ঞানের ভাষায় ব্যাটারি বলতে একাধিক কোষের (Cell) সমন্বয়কে বোঝানো হয়। একটি তড়িৎ ব্যাটারি বলে উল্লেখ করলেও প্রকৃতপক্ষে ব্যাটারি হলো একাধিক তড়িৎ কোষের সমন্বয়। ব্যাটারি সেলে ব্যবহারের জন্য তড়িৎ শক্তি জমা থাকে। চিত্র ১১.০২-এ একটি ব্যাটারির গঠন দেখানো হলো। ব্যাটারিতে সাধারণত তিনটি অংশ

Figure: চিত্র ১১.০২: ব্যাটারি সেল

লেবেল: ইলেকট্রোলাইট, অ্যানোড, ক্যাথোড বর্ণনা: একটি আয়তাকার ব্যাটারি সেল, উপরে একটি টুপি-আকৃতির প্রান্ত এবং ভেতরে একটি ধূসর রঙের দণ্ড। নিচের বাম কোণে অ্যানোড, নিচের ডান কোণে ক্যাথোড এবং ডান পাশে ইলেকট্রোলাইট নির্দেশক তির দিয়ে চিহ্নিত।

Printed page 233

থাকে। একটি অ্যানোড, একটি ক্যাথোড এবং মাঝখানে ইলেকট্রোলাইট। ব্যাটারি সেলে রাসায়নিক বিক্রিয়ায় অ্যানোড থেকে ইলেকট্রন সরিয়ে ক্যাথোডে জমা করা হয়। এর ফলে অ্যানোড এবং ক্যাথোডের মধ্যে তড়িৎ বিভব পার্থক্য তৈরি হয়। এ অবস্থায় অ্যানোড এবং ক্যাথোডকে পরিবাহী তার দ্বারা সংযুক্ত করলে ক্যাথোডের ইলেকট্রনগুলো অ্যানোডে প্রবাহিত হতে থাকে। ইলেকট্রন প্রবাহের বিপরীত দিকে বিদ্যুৎ প্রবাহ ধরে নেওয়া হয়। তাই আমরা বলি অ্যানোড থেকে ক্যাথোডে বিদ্যুৎ প্রবাহ হচ্ছে।

সাধারণ ব্যাটারি সেলের রাসায়নিক পদার্থ বিক্রিয়া করে খরচ হয়ে যাওয়ার পর সেটি অ্যানোড এবং ক্যাথোডের মধ্যে বিভব পার্থক্য সৃষ্টি করতে পারে না বলে বিদ্যুৎ প্রবাহ বন্ধ হয়ে যায়।

আমরা মোবাইল টেলিফোনে যে ব্যাটারি ব্যবহার করি, সেগুলোর বিদ্যুৎ প্রবাহ তৈরির ক্ষমতা শেষ হয়ে যাবার পর নতুন করে চার্জ করিয়ে নেওয়া যায়, তখন ব্যাটারির রাসায়নিক পদার্থগুলো পুনরায় রাসায়নিক বিক্রিয়া করে বিদ্যুৎ তৈরি করার জন্য প্রস্তুত হয়।

১১.১.৩ ইলেকট্রিক সার্কিট বা তড়িৎ বর্তনী

আমাদের দৈনন্দিন জীবনে বিদ্যুৎ কীভাবে ব্যবহার করা হয়, সেটি বুঝতে হলে আমাদের ইলেকট্রিক সার্কিট বা তড়িৎ বর্তনী সম্পর্কে কিছু বিষয় জানতে হবে।

(ক) সিরিজে ব্যাটারি সেল: ব্যাটারি সেলকে সিরিজে (চিত্র ১১.০৩) লাগানো হলে অর্থাৎ একটির ধনাত্মক প্রান্ত পরেরটির ঋণাত্মক প্রান্তের সঙ্গে লাগালে ব্যাটারির বিভব যোগ হয়। অর্থাৎ একটি ব্যাটারি সেলে ১.৫ ভোল্ট হলে দুটি ব্যাটারি সেল দিয়ে ৩ ভোল্ট এবং তিনটি সেল দিয়ে ৪.৫ ভোল্ট পাওয়া সম্ভব।

Figure: চিত্র ১১.০৩: সিরিজে ব্যাটারি সেল

লেবেল: 1.5 V, 3.0 V, 4.5 V বর্ণনা: তিনটি বর্তনী পাশাপাশি দেখানো হয়েছে। প্রতিটিতে ব্যাটারি সেলগুলো একের পর এক সারিতে (একটির ধনাত্মক প্রান্ত পরেরটির ঋণাত্মক প্রান্তের সঙ্গে) তারে যুক্ত এবং শেষ প্রান্ত দুটি একটি ভোল্টমিটারে সংযুক্ত। প্রথমটিতে একটি সেল ও ভোল্টমিটারে 1.5 V, দ্বিতীয়টিতে দুটি সেল ও 3.0 V, তৃতীয়টিতে তিনটি সেল ও 4.5 V দেখানো হয়েছে।

(খ) সমান্তরালে ব্যাটারি সেল: কয়েকটি সেল সমান্তরালভাবে (চিত্র ১১.০৪) লাগানো হলে অর্থাৎ সবকটির ধনাত্মক প্রান্ত একসাথে এবং সবকটির ঋণাত্মক প্রান্ত একসাথে লাগালে তার বিভবের পরিবর্তন হয় না কিন্তু বেশি বিদ্যুৎ প্রবাহ করতে পারে কিংবা সার্কিটে বেশি সময় ধরে বিদ্যুৎ প্রবাহ করতে পারবে।

Printed page 234

Figure: চিত্র ১১.০৪: সমান্তরালে ব্যাটারি সেল

লেবেল: +, -, 1.5 V বর্ণনা: তিনটি অংশে এক, দুই ও তিনটি ব্যাটারি সেল দেখানো হয়েছে। প্রতিটি ব্যাটারির ধনাত্মক (+) ও ঋণাত্মক (-) প্রান্ত তারে যুক্ত এবং প্রতিটি অংশের সাথে একটি মিটার সংযুক্ত, যেখানে 1.5 V দেখানো হয়েছে।

(গ) ধরা যাক আমরা ব্যাটারি দিয়ে কয়েকটি বাল্ব জ্বালাতে চাই। সেটি দুভাবে করা সম্ভব, সিরিজ সার্কিট বা সিরিজ বর্তনী এবং সমান্তরাল সার্কিট বা সমান্তরাল বর্তনী।

সিরিজ সার্কিট

সিরিজ সার্কিটে (চিত্র ১১.০৫) একটি বাল্ব অনেক উজ্জ্বলভাবে জ্বলবে কিন্তু দুটি বা তিনটি বাল্ব লাগানো

Figure: চিত্র ১১.০৫: সিরিজ সার্কিট

লেবেল: +, - বর্ণনা: তিনটি আলাদা চিত্রে একটি করে ব্যাটারি দেখানো হয়েছে। প্রথমটিতে একটি বাল্ব, দ্বিতীয়টিতে দুটি এবং তৃতীয়টিতে তিনটি বাল্ব এক সূত্রে একের পর এক সংযুক্ত, ব্যাটারির দুই প্রান্ত থেকে তার বাল্বগুলোর মধ্য দিয়ে ঘুরে ফিরে যায়।

হলে বিদ্যুৎ প্রবাহ আনুপাতিকভাবে কমে যাবে বলে বাল্বগুলো কম উজ্জ্বলভাবে জ্বলবে। সিরিজ সার্কিট একটি সুইচ লাগানো হলে সুইচ অফ করার সাথে সাথে সবগুলো বাল্ব একসাথে নিভে যাবে।

সমান্তরাল সার্কিট

সমান্তরাল সার্কিটে (চিত্র ১১.০৬) আমরা যতগুলো বাল্বই লাগাই না কেন, সবগুলোর দুই প্রান্তেই

Printed page 235

Figure: চিত্র ১১.০৬: সমান্তরাল সার্কিট

লেবেল: +, - বর্ণনা: একটি ব্যাটারির দুই প্রান্ত থেকে দুটি মূল তার ভাগ হয়ে চারটি শাখায় যায়। প্রতিটি শাখায় একটি করে বাল্ব ও একটি সুইচ যুক্ত; প্রথম তিনটি বাল্ব জ্বলন্ত, চতুর্থটি ফাঁকা (আলোহীন) বাল্ব হিসেবে আঁকা।

ব্যাটারি সেল থেকে সমান বিভব পার্থক্য প্রয়োগ করা হয় বলে সবগুলো বাল্বই সমান উজ্জ্বলতায় জ্বলবে। এই সার্কিটে ইচ্ছে করলে প্রত্যেকটা বাল্বের জন্য আলাদা সুইচ লাগিয়ে প্রত্যেকটিকে আলাদাভাবে জ্বালানো এবং নেভানো সম্ভব।

ব্যাটারি সেলগুলোর বিভব পরিবর্তন একমুখী হওয়ায় এগুলো ডিসি সাপ্লাইয়ের উৎস হিসেবে বিবেচনা করা হয়। তবে বাসাবাড়িতে যে বিদ্যুৎ সাপ্লাই দেওয়া হয় তার দিক প্রতিনিয়ত (ধনাত্মক ও ঋনাত্মক) পরিবর্তিত হয় এবং এ ধরনের বিভবকে এসি সাপ্লাই বলা হয়। আমাদের দেশে ব্যবহৃত এসি সাপ্লাইয়ের দিক পরিবর্তন প্রতি সেকেন্ডে পঞ্চাশবার হয়ে থাকে। একটি সাধারণ ব্যাটারি সেলে বিভব পার্থক্য মাত্র ১.৫V। সেই তুলনায় আমাদের বাসার বিদ্যুৎ সাপ্লাই ২২০V, এখানে উল্লেখ্য, বিদ্যুৎ সাপ্লাই ৫০V থেকে বেশি হলে আমরা সেটি অনুভব করতে পারি এবং ২২০V সাপ্লাই থেকে অনেক বড় ইলেকট্রিক শক খাওয়া সম্ভব এবং এই ইলেকট্রিক শকের কারণে শরীরের ভেতর দিয়ে যথেষ্ট বিদ্যুৎ প্রবাহ হলে মানুষের মৃত্যুও হতে পারে।

উদাহরণ: দুইটি দ্বিমুখী সুইচ ব্যবহার করে একটি সার্কিট ডিজাইন করো, যেটি ব্যবহার করে যেকোনো সুইচ দিয়েই একটি লাইট বাল্ব জ্বালানো কিংবা নেভানো সম্ভব।

১১.১.৪ বাড়িতে তড়িৎ বর্তনীর নকশা বা হাউজ ওয়ারিং

আমাদের প্রায় সবার বাড়িতেই বিদ্যুৎ-সংযোগ আছে। তোমরা কী জানো, এই সংযোগ দেওয়ার পূর্বে বিদ্যুৎ সরবরাহ এবং বিতরণ করার জন্য একটা নকশা আঁকতে হয়? বাসায় বিদ্যুৎ বিতরণের একটি নকশা কেমন হতে পারে চিত্র ১১.০৭-এ তা দেখানো হলো। বাড়িতে তড়িৎ-সংযোগের জন্য সিরিজ বর্তনী উপযোগী নয়। কারণ সুইচ অন করলে একই সাথে সংযুক্ত সব বাল্ব জ্বলে উঠবে, ফ্যান চলতে থাকবে। আবার অফ করলে সবগুলো একই সাথে অফ হয়ে যাবে। তার চাইতে বড় কথা, সবগুলো সিরিজে থাকলে কোনো বাল্ব বা ফ্যানই প্রয়োজনীয় ভোল্টেজ পাবে না, ভাগাভাগি হওয়ার কারণে একটি নির্দিষ্ট বাল্ব বা ফ্যানে ভোল্টেজ কমে যাবে। মূলত বাসায় তড়িৎ-সংযোগ সমান্তরাল সংযোগব্যবস্থা মেনে করা হয়।

Printed page 236

এবার নিচে একটি হাউজ ওয়ারিংয়ের বিশদ চিত্র দেওয়া হলো (চিত্র ১১.০৭) এতে মেইন লাইনকে কীভাবে সংযোগ করে অন্যান্য উপাদান যেমন ফিউজ বা সার্কিট ব্রেকার, মেইন সুইচ, প্লাগ-সকেট, ডিস্ট্রিবিউশন বক্স এবং প্রয়োজনীয় বাতি বা পাখার সংযোগ দেওয়া হয় তা দেখানো হলো।

Figure: চিত্র ১১.০৭: হাউজ ওয়ারিং

লেবেল: কনজিউমার ইউনিট, মিটার, বিদ্যুৎ উৎস, মেইন সুইচ, নিউট্রাল, লাইভ, ভূসংযোগ, 5 A, 30 A, 15 A, [অস্পষ্ট], সকেট, লাইট, ফ্যান, N, L, E বর্ণনা: বাসার বিদ্যুৎ-বিতরণের নকশা। বাম দিকে বিদ্যুৎ উৎস থেকে তার মিটার হয়ে কনজিউমার ইউনিটে যায়; কনজিউমার ইউনিটে মেইন সুইচ ও তিনটি সার্কিট ব্রেকার (5 A, 30 A, 15 A) আছে। ডান দিকে ডিস্ট্রিবিউশন বক্স ও সকেট, নিচে লাইট ও ফ্যানের শাখা; নিউট্রাল, লাইভ ও ভূসংযোগ তার রং অনুযায়ী (নীল, লাল, সবুজ) আলাদাভাবে আঁকা।

বাসায় বিদ্যুৎ সরবরাহের প্রধান তার দুটির একটি হলো জীবন্ত (সাধারণত লাল রঙের) তার এবং অন্যটি নিরপেক্ষ তার (সাধারণত কালো রঙের) জীবন্ত তারে বিদ্যুৎ ভোল্টেজ (২২০ Volt) থাকে। নিরপেক্ষ তার মাটির সাথে যুক্ত করায় এতে কোনো তড়িৎ ভোল্টেজ থাকে না। এটি সার্কিট পূর্ণ করে বিদ্যুৎ প্রবাহ নিশ্চিত করে থাকে।

মেইন তারটি ফিউজ বা সার্কিট ব্রেকার হয়ে মিটারে যায়। এর মাধ্যমে বাড়িতে কী পরিমাণ বিদ্যুৎ শক্তি খরচ হচ্ছে তা মিটারে লিপিবদ্ধ হয়। মিটার হতে তার দুটি মেইন সুইচে যায়। এই সুইচের সাহায্যে বাড়ির ভিতরের বিদ্যুৎ প্রবাহ প্রয়োজন হলে পুরোপুরি বন্ধ করে দেওয়া যায়।

মেইন সুইচ থেকে তার দুটি ডিস্ট্রিবিউশন বক্সে যায়। সেখানে তার দুটি বিভিন্ন শাখা লাইনে বিভক্ত হয়ে যায়। প্রত্যেক শাখা লাইনের জন্য পৃথক পৃথক ফিউজ বা সার্কিট ব্রেকার থাকে। ছবিতে লাইটের জন্য ৫A, ফ্যানের জন্য ১০A, হিটারের জন্য ১৫A এবং প্লাগ সকেটের জন্য ৩০A সার্কিট ব্রেকার দেখানো হয়েছে। এদের প্রত্যেকটিতেই জীবন্ত তারের সংযোগ আছে এবং প্রত্যেকটি বাতি পাখার জন্য আলাদা আলাদা সুইচ সংযোগ দেওয়া আছে।

বাড়িতে বৈদ্যুতিক ওয়ারিং দেওয়ার সময় বাতি বা পাওয়ার সুইচের যাবতীয় ফিউজ যেন জীবন্ত তারের সাথে সংযোগ হয়, সেদিকে বিশেষ করে নজর দিতে হবে। তাছাড়া সমস্ত তার পিভিসি বা যেকোনো

Printed page 237

অপরিবাহী পদার্থ দ্বারা মোড়ানো হতে হবে।

বর্তমানে ওয়ারিং কেবলকে সাধারণত দেয়ালের প্লাস্টারের ভিতর দিয়ে টানা হয়। তাছাড়া সব ধরনের যন্ত্রপাতির জন্য ফিউজ সংযোগ নিশ্চিত করতে হবে। বিভিন্ন ধরনের যন্ত্রপাতির (যেমন-ফ্রিজ, টিভি ইত্যাদি) উপযোগী ফিউজ ব্যবহার নিশ্চিত করতে হবে। এছাড়া প্রয়োজনীয় লোড নিতে পারে, সে ধরনের কেবল (Cable) ব্যবস্থা করতে হবে। তা না হলে বিদ্যুৎ প্রবাহের সময় তার উত্তপ্ত হয়ে দুর্ঘটনা ঘটতে পারে।