পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী

এই প্রবাহিত ইলেকট্রন এর উপর ভিত্তি করে কোন কোন পদার্থ পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী তা জানা যায়। নিম্নে কিছু পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী সর্ম্পকে প্রশ্ন এবং উত্তর দেওয়া হলো।

সূচিপত্র : পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী

• পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর অতিসংক্ষিপ্ত  প্রশ্নসমূহ
• পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর সংক্ষিপ্ত  প্রশ্নসমূহ
• পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর রচনামূলক  প্রশ্নসমূহ
• পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর অতিসংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর
• পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর 
• পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর রচনামূলক প্রশ্নোত্তর 
• পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর গুরুত্বপূর্ণ ম্যাথসমূহ
• পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর শেষ কথা

অতি সংক্ষিপ্ত প্রশ্ন ।।পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী

১। ভ্যালেন্স ইলেকট্রন কি?

২। মুক্ত বা Free ইলেকট্রন বলতে কি বুঝায়?

৩। অপরিবাহী বলতে কি বোঝো উদাহরণ দাও?

৪। অর্ধপরিবাহী বলতে কি বুঝায়?

৫।  আপেক্ষিক রোধের সংজ্ঞা দাও?

৬। আপেক্ষিক রোধের একক লেখ?

৭। রোধের  তাপমাত্রা সহগ কি?

সংক্ষিপ্ত প্রশ্ন ।।পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী

১। পরিবাহীর রোধ বা রেজিস্টেন্স? কি কি বিষয়ের উপর নির্ভরশীল?

২। 5 পরিবাহী অপরিবাহী অর্ধপরিবাহী নাম লেখ।

রচনামূলক প্রশ্ন ।। পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী

১। ইলেকট্রন তথ্য অনুযায়ী কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটর এর ব্যাখ্যা দাও।

২। রোধের সূত্র গুলো লেখ/রেজিস্ট্যান্স এর সূত্রটি বিবৃত করো।

পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী প্রশ্নোত্তর

অতি সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর ।। পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী

১। ভ্যালেন্স ইলেকট্রন কি?

২। মুক্ত বা Free ইলেকট্রন বলতে কি বুঝায়?

উত্তর ঃ একটি অ্যাটম বা পরমাণুর যে সকল ভ্যালেন্স ইলেকট্রনসমূহ নিউক্লিয়াসের সাথে অত্যন্ত আলগা বন্ধনে আবদ্ধ থাকে , উক্ত ইলেকট্রনসমূহকে মুক্ত ইলেকট্রন Free electron বলে। 

৩। অপরিবাহী বলতে কি বোঝো উদাহরণ দাও?

উত্তর ঃ যে সকল পদার্থের মধ্যে সহজে বিদ্যুৎ প্রবেশ করতে পারে না অর্থাৎ খুব বেশি পরিমাণ বাধার সম্মুখীন হয় , তাকে অন্তরক বা অপরিবাহী (Insulator) বলে। যেমন-চীনামাটি ,এবোনাইট,কাচ ও মাইকা ইত্যাদি।

উদাহরণ ঃ রাবার, কাগজ, শুকনা কাঠ, কাচ প্রভৃতি অপরিবাহী বা ইনসুলেটর হিসেবে কাজ করে।

৪। অর্ধপরিবাহী বলতে কি বুঝায়?

উত্তরঃ যে সকল পদার্থের মধ্য দিয়ে সামান্য পরিমাণ বিদ্যুৎ চলাচল করে অর্থাৎ  এটা পরিবাহীও না অপরিবাহীও নয় , তাদেরকে অর্ধপরিবাহী বলে। যেমন- সিলিকন, জার্মেনিয়াম ইত্যাদি।

৫।  আপেক্ষিক রোধের সংজ্ঞা দাও?

উত্তর ঃ এক মিটার বা এক সেন্টিমিটার বা এক ইঞ্চি বাহুবিশিষ্ট কোন পদার্থের ঘনকের দুইটি বিপরীত তলের মধ্যবর্তি রেজিস্ট্যান্সকেই ঐ পদার্থের আপেক্ষিক রোধ বা Specific Resistance বা রেজিস্টিভিটি (Resistivity) বলে।

৬। আপেক্ষিক রোধের একক লেখ?

উত্তর ঃ SI বা MKS পদ্ধতিতে ওহম-মিটার (Ω-m)

           CGS পদ্ধতিতে ওহম -সেমি (Ω-cm)

            FPS পদ্ধতিতে ওহম- ইঞ্চি (Ω-inch)  ।

৭। রোধের  তাপমাত্রা সহগ কি?

উত্তর ঃ কোন পরিবাহীর তাপমাত্রা ১ ডিগ্রি সেলসিয়াস বৃদ্ধির জন্য এর রোধের যে পরিবর্তন হয়,তাকে রোধের তাপমাত্রার সহগ বলে ।

সংক্ষিপ্ত প্রশ্নোত্তর  ।।পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী

১। পরিবাহীর রোধ বা রেজিস্টেন্স? কি কি বিষয়ের উপর নির্ভরশীল?

উত্তর ঃ পরিবাহীর রোধ যে সব বিষয়ের উপর নির্ভরশীল তা নিম্নে দেয়া হলোঃ

(i) পরিবাহীর দৈর্ঘের উপর

(ii) পরিবাহীর প্রস্থচ্ছেদের উপর 

(iii) তাপমাত্রার উপর

(iv) পরিবাহী পদার্থের ঘনত্বের উপর

(v) পরিবাহী পদার্থের বিশুদ্ধতার উপর

(vi) পরিবাহী পদার্থের কাঠিন্যের উপর 

২। 5 পরিবাহী অপরিবাহী অর্ধপরিবাহী নাম লেখ।

উত্তর ঃ পরিবাহী ঃ ১। কপার, ২। অ্যালুমিনিয়াম, ৩। টাংস্টেন ৪। ্টিন, ৫।সীসা।

             অপরিবাহী ঃ ১। শুকনো কাঠ, ২। শুকনো কাপড়, ৩। ব্যাকেলাইট, ৪। রাবার, ৫। প্লাস্টিক।

             অর্ধপরিবাহী ঃ ১। জার্মেনিয়াম, ২। সিলিকন, ৩।কার্বন, ৪। ভিজা কাঠ, ৫। ভিজা কাপড় ।

রচনামূলক প্রশ্নোত্তর  ।। পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী

১। ইলেকট্রন তথ্য অনুযায়ী কন্ডাক্টর, সেমিকন্ডাক্টর এবং ইনসুলেটর এর ব্যাখ্যা দাও। 

উত্তর ঃ একটি অ্যাটম বা পরমাণুর যে  সকল ভ্যালেন্স ইলেকট্রনসমূহ নিউক্লিয়াসের সাথে অত্যন্ত আলগা বন্ধনে আবদ্ধ থাকে, উক্ত ইলেকট্রনসমূহকে মুক্ত ইলেকট্রন বলে।

যে সকল পদার্থে মুক্ত ইলেকট্রনের সংখ্যা বেশি, সে সকল পদার্থই ভাল পরিবাহী বলে বিবেচিত । যেমন-তামার এক ঘন সেন্টিমিটার একটি টুকরোতে স্বাভাবিক তাপমাত্রায় প্রায় 8.5×10^22 সংখ্যক মুক্ত ইলেকট্রন থাকে। 

ব্যাখ্যা ঃ ইলেকট্রনের প্রবাহই যদি বৈদ্যুতিক কারেন্ট হয়,তবে যে সকল পদার্থে মুক্ত ইলেকট্রনের সংখ্যা বেশি ,সে সকল পদার্থই পরিবাহী বা কন্ডাক্টর। কারণ যখন সামান্য কারণে [যেমন-আলো,চাপ,তাপ,আবেশ] ইলেকট্রন গুলো উত্তেজিত হয়,তখন মুক্ত ইলেকট্রনগুলোও তাদের নিজস্ব কক্ষপথ ছেড়ে পার্শ্বের পরমাণুর কক্ষপথে স্থান গ্রহণ করে। ফলে অসংখ্য ইলেকট্রনের স্রোত বইতে থাকে এবং এই স্রোতই কারেন্ট । ঐ পদার্থটিকে পরিবাহী বা কন্ডাক্টর বলে। কাজেই আমরা বলতে পারি,

(ক) পরিবাহী (Conductor) : যে সব পদার্থের পরমাণুর ভ্যালেন্স ইলেকট্রন সংখ্যা 4 এর কম হয়, ঐ সব পদার্থগুলোকে সাধারণত পরিবাহী বলা হয়। যেমন- কপার,অ্যালুমিনিয়াম,ম্যাগনেশিয়াম ইত্যাদি।

(খ) অর্ধপরিবাহী (Semi-Conductor) : যে সব পরমাণুর ভ্যালেন্স ইলেকট্রন সংখ্যা 4 হয়, ঐ সব পদার্থগুলোকে অর্ধপরিবাহী বলা হয়। যেমন জার্মেনিয়াম,সিলিকন, কার্বন ইত্যাদি।

(গ) ইনসুলেটর (Insulator) : যে সব পদার্থের পরমাণুর ভ্যালেন্স ইলেকট্রন সংখ্যা 4 এর বেশি হয়, ঐ সব পদার্থগুলোকে সাধারণত অন্তরক বলা হয়। যেমন- ক্লোরিন,নিয়ন ইত্যাদি। 

২। রোধের সূত্র গুলো লেখ/রেজিস্ট্যান্স এর সূত্রটি বিবৃত করো।

উত্তরঃ  একটি পরিবাহীর রোধ অনেকগুলো উপাত্তের উপর নির্ভর করে এবং এই উপাত্ত গুলো যে নিয়ম বা সূত্র মেনে চলে তাকে রোধের সূত্র বলে। যদি একটি পরিবাহীর রোধ R, দৈর্ঘ্য L, প্রস্থচ্ছেদ A হয়, তবে রোধের সূত্রকে নিম্নলিখিতভাবে উপস্থাপন করা যায়-

   ১। একটি পরিবাহীর রোধ উহার দৈর্ঘ্যের সাথে সমানুপাতিক,যদি প্রস্থচ্ছেদ ও তাপমাত্রা স্থির থাকে।             অর্থাৎ                         R∞L................(i)

   ২। একটি পরিবাহীর রোধ উহার প্রস্থচ্ছেদের উল্টানুপাতিক,যদি দৈর্ঘ্য ও তাপমাত্রা স্থির থাকে । অর্থাৎ

                             R∞L/A..................(ii)

   ৩। পরিবাহীর রোধ এর উপাদানের (আপেক্ষিক রোধ,) উপর নির্ভরশীল যদি দৈর্ঘ্য, প্রস্থচ্ছেদ একই              হয়। শেষোক্ত নিয়মটি যদি আমরা উপেক্ষা করি তাহলে সমীকরণ (i) ও (ii) নং হতে পাই,

                            R∞L/A

                    Or, R = pL/A

এখানে p হচ্ছে একটি ধ্রুবক ,যা আপেক্ষিক রোধ নামে পরিচিত। ইহা Specific Resistance বা Resistivity  বা রোধাংক নামেও পরিচিত।   

পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর গুরুত্বপূর্ণ ম্যাথসমূহ

উদাহরণ-১ : 0.067 ওহম রেজিস্ট্যান্স বিশিষ্ট 50 মিটার দীর্ঘ একটি অ্যালুমিনিয়াম ক্যাবলের প্রস্থচ্ছেদের ক্ষেত্রফল কত হবে,যদি অ্যালুমিনিয়ামের আপেক্ষিক রেজিস্টেন্স2.84×10^-8 ওহম মিটার হয়।

সমাধানঃ  দেওয়া আছে , 

আমরা জানি , 

উদাহরণ-২: 1.5 মিলিমিটার ব্যাস বিশিষ্ট একটি তামার তারের রেজিস্ট্যান্স 0.3 ওহম হলে তারটির দৈর্ঘ্য কত হবে, যদি তামার আপেক্ষিক রোধ =০.০১৭uo-m হয়?

সমাধান ঃ দেওয়া আছে , d = 1.5 mm = 1.5 × 10^-3 m

                                       A = 3.14×d²/4

                                           = 3.14 ×(1.5×10^-3)²

                                           = 1.766×10^-6 m²

                                       R = 0.3Ω 

                                        L = ?

                                         p = 0.017 µΩ-m = 0.017×10^-6  Ω-m

                            R = pL/A

                            L  = RA/p

                                = 0.3×1.766×10^-6/0.017×10^-6

                            L = 31.2 m  ( উত্তর)               

উদাহরণ-৩ : একটি তারের দৈর্ঘ্যের রেজিস্টেন্স 6.o ওহম। একই পদার্থের অন্য একটি তারের রেজিস্ট্যান্স কত হবে, যদি এর দৈর্ঘ্য প্রথমটির তিনগুণ এবং প্রস্থচ্ছেদ দ্বিগুণ হয়?

সমাধান ঃ দেওয়া আছে ,

  ১ম ক্ষেত্রেঃ R₁ = 6.0 Ω; L₁ = L;  A₁ = A [এখানে p₁ = pL = p  Ω-m]

২য় ক্ষেত্রেঃ R₂ = ? L₂ = 3L; A₂ = 2A

আমরা জানি,

                      R₁ = pL₁/A..............................(i)

    এবং          R₂ = pL₂/A₂.............................(ii)

(ii) নং সমীকরণকে  (i) নং সমীকরণ দ্বারা ভাগ করে পাই,

বা,  R₂/R₁ = pL₂/A₂

                  = pL₂/A₂/pL₁/A₁

                   = p3L/2A/pL/A

                   = p×3L/2A×A/pL

                   = 3/2

                   = 1.5

অথবা,

R₂ = 1.5×R₁

R₂ = 1.5×6.0 = 9 Ω(উত্তর)

 উদাহরণ-৪: 1 কিলোমিটার দীর্ঘ  এবং 1.29 সেন্টি মিটার ব্যাস বিশিষ্ট একটি তামার তারের রেজিস্ট্যান্স 0.13  ওহম হলে এর আপেক্ষিক রেজিস্ট্যান্স নির্ণয় করো।

সমাধানঃ দেওয়া আছে, 

                                   L =1km =1000m

                                   d = 1.29cm =1.29×10^-2m

                                   R = 0.13 Ω

                                   p = ?

আমরা জানি , 

                   R = pL/A

                  A = 3.14×d²/4

                     = 3.14×(1..29×10^-2)²/4

                     = 1.31×10^-4 m²

                 R = pL/A

                  p = RA/L

                  p =  0.13×1.31×10^-4/1000

                     =  1.703×10^-8 Ω-m(প্রায়) (উত্তর) 

উদাহরণ-৫: একটি তামার তারের প্রস্থচ্ছেদ এক বর্গ সেন্টিমিটার এবং লম্বা এক মিটার হলে এটির  রোধ কত কত?

সমাধান ঃ দেওয়া আছে ,

                     A = 1cm² = 1×10^-4m²     [ধরি, তামার আপেক্ষিক রোধ , p  = 1.72×10^-8 Ω-m]

                              L = 1 m  

আমরা জানি, 

                      R  = pL/A

                          = 1.72×10^-8×1/1×10^-4

                         = 1.72 ×10^-4  Ω (উত্তর)                                             

 উদাহরণ-৬: ৫ মিটার লম্বা একটি ম্যাগানিন  তারের ব্যাস ১.২৭ মিলিমিটার। ওই তারের রোধ ১.৮ ওহম হলে এর পদার্থের আপেক্ষিক রোধ কত হবে?

সমাধান ঃ দেওয়া আছে, 

                                 L =  5m

                                  d = 1.27 mm =  1.27×10^-3 m

                                   R = 1.8 ohm

                                    p = ?

       আমরা জানি,  R = pL/A

              এখানে,   A = πd²/4

                              = 3.1416×d²/4

                              = 3.1416 ×(1.27×10^-3)²/4

                              = 1.27×10^-6m²

          R  = pL/A

     বা, p = RA/L = 1.8×1.27×10^-6/5

             = 4.56×10^-7  Ω-m (উত্তর)  

উদাহরণ-৭: 1 মিটার দৈর্ঘ্য বিশিষ্ট একটি তারের রোধ 3Q। একই পদার্থের অপর একটি তারের রোধ কত হবে যদি এর দৈর্ঘ্য প্রথমটির দ্বিগুণ এবং প্রস্থচ্ছেদ তিনগুণ হয়।

সমাধান ঃ ধরি , নির্ণেয় রোধ = R

১ম ক্ষেত্রে, 3 = p×L/A......(i)                                    ১ম ক্ষেত্রে, A₁ = A, L₁ = L , R =3Ω

এবং ২য় ক্ষেত্রে , R =p×2L/3A......(ii)                     ২য় ক্ষেত্রে, A_L = 3A, L_L = 2L , R= ?

(ii) নং সমীকরণকে  (i) নং সমীকরণ দ্বারা ভাগ করে পাই,  

                      R/3 =p×2L/3A×A/p×L

                              = 2/3×3 =2 Ω(উত্তর)   

পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী এর শেষ কথা 

উপরক্ত আলোচনা থেকে আমরা পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী সর্ম্পকে জানতে পারলাম এবং পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী কিছু গুরুত্বপূর্ণ প্রশ্নোত্তর জানলাম। এই অধ্যায়ের আলোচনা গুলো অনেক গুরুত্বপূর্ণ কারণ এই পরিবাহী, অর্ধপরিবাহী এবং অপরিবাহী সর্ম্পকে অজানা ম্যাথ গুলো আমাদের যে কোনো পরিক্ষা এসে থাকে েএবং এই সর্ম্পকে আমাদের জ্ঞান থাকলে আমরা যে কোনো পরিক্ষার সমাধান অনেক সহজেই করতে পারব।