Reading Time: 1 minute

আধুনিক যুগের সর্বাধিক প্রয়োজনীয় চালিকা শক্তি – কারেন্ট এর দুটি ভিন্ন রূপ এসি কারেন্ট এবং ডিসি কারেন্ট। প্রচলিত ও সর্বজনবিদিত ধারণা হল, ডিসি কারেন্ট এর ক্ষেত্রে কারেন্ট সোজা চলে, কখনই দিক বদলায় না; আর এসি কারেন্ট বারবার দিক বদলায়। এসি কারেন্ট আমাদের দেশে সেকেন্ডে ৫০ বার দিক বদলায়, আর আমেরিকায় সেকেন্ডে ৬০ বার (এখানেও আমেরিকা ডমিনেন্ট  😡  )।

রক ব্যান্ড ACDC’র গান শোনেননি এমন লোক পাওয়া ভার। মেটালিক – রক ধাচের এই ব্যান্ডের নাম কিন্তু এসেছে এসি কারেন্ট ডিসি কারেন্ট থেকেই 😯 ।

সচরাচর আমরা এসি/ডিসি দুইটাই ব্যবহার করি। যেমন ধরুন, ল্যাপটপ চলছে। ল্যাপটপ কোন কারেন্টে চলে? মেইন লাইনে যখন প্লাগ ইন করলাম, তখন এসি কারেন্ট এসে ঢুকবে ল্যাপটপের পাওয়ার অ্যাডাপ্টারে, সেখানে কারেন্ট এসি থেকে ডিসি তে কনভার্ট হয়। তারপর ডিসি কারেন্ট দিয়েই ল্যাপটপ চলে। আমাদের ঘরের বেশির ভাগ যন্ত্রপাতিতেই রেক্টিফায়ার (কনভার্টার) থাকে, যা মেইন লাইনের এসি কারেন্টকে একমুখী করে (ডিসি করে)। আবার ব্যাটারি চালিত সকল কিছু যেমন টর্চ, গাড়ির লাইট, ট্রেনের ফ্যান,মোবাইল ফোন ইত্যাদিতে ডিসি কারেন্ট সরাসরি ব্যবহৃত হয়।

এসি কারেন্ট ডিসি কারেন্ট পড়তে গিয়ে আমাদের মাথায় যেসব প্রশ্ন প্রায়ই ভিড় করেঃ

  1. এসি কারেন্ট এর সমস্যাটা কি? এত অস্থির কেন? বারবার দিক বদলায় কেন?
  2. এসি ডিসি এই ২ টা থাকা’র দরকার কি? যেকোন একটা থাকলেই সুবিধে হত না?
  3. কোনটা বেশি বিপদজনক 😳 ? কোনটায় বেশি শক (শট 😛 ) লাগে?
  4. এসি থেকে ডিসি তে কনভার্ট করে কিভাবে? উল্টাটা সম্ভব?
  5. আমরা বাসা’য় (মেইন লাইন) এসি ব্যবহার করি কেন?
  6. বিদ্যুৎকেন্দ্রে এসি উৎপন্ন হয় নাকি ডিসি?
  7. কারেন্টের মেইন লাইনে ট্রান্সফরমার কি কাজে আসে?
  8. ট্রান্সফরমারে শুধু এসি ব্যবহৃত হয় কেন?
  9. ক্যাপাসিটরে (ধারকে) কি এসি ডিসি দুটোই চলে?

এসব প্রশ্ন নিয়েই আলোচনা করব আমরা। প্রথমেই এসি ডিসি কিভাবে তৈরি হয় সেটা দেখা যাক।

এসি কারেন্ট উৎপাদন (জেনারেটর):

এজন্য আমাদের বিদ্যুৎ ও চৌম্বক এর পারস্পরিক সম্পর্ক  নিয়ে কিছু বেসিক বিষয়ে আইডিয়া থাকা লাগবে। আমরা জানি বিদ্যুৎ এবং চৌম্বক ওতপ্রতভাবে জড়িত। বিদ্যুৎ থাকলে সেখানে চৌম্বক ক্ষেত্র থাকবেই (ওয়েরস্টেডের পরীক্ষা)। আবার পরিবর্তনশীল চৌম্বক ক্ষেত্র (চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তন) বিদ্যুৎ উৎপন্ন করে (ফ্যারাডের তড়িৎ-চৌম্বক আবেশের সূত্র)। আমাদের এসি কারেন্ট এবং ডিসি কারেন্ট এই তত্ত্ব অনুযায়ীই তৈরি হয়।

সহজ ভাষায় বললে, অধিকাংশ বিদ্যুৎ কেন্দ্রেই বিদ্যুৎ উৎপাদন হয় অনেকটা এভাবেঃ জ্বালানীর বাস্প (কয়লা,তেল,গ্যাস,নিউক্লিয়ার প্লান্ট), জল এর বিভব শক্তি (জলবিদ্যুত), বাতাসের শক্তি (উইন্ডমিল) ইত্যাদি নানা রকম শক্তি দিয়ে টার্বাইন ঘোরানো হয়। টার্বাইন ঘোরানোর এই যান্ত্রিক শক্তিই বিদ্যুৎ শক্তিতে রূপান্তরিত হয় তড়িৎ-চৌম্বক আবেশের মাধ্যমে। (নিচের চিত্রের মত)

dfgfdg

এই অদ্ভুত যন্ত্র থেকে কিভাবে এসি/ডিসি কারেন্ট উৎপন্ন হয়? সেটাই দেখা যাকঃ নীচের চিত্রানুযায়ী ধরা যাক, একটা লোহার তৈরি পাত abcd একটা চৌম্বক ক্ষেত্রে ( যার মান B এবং দিক North Pole থেকে South Pole এর দিকে)  রাখা আছে। পাতের চারদিকে তামার তার পেঁচানো আছে, অনেকটা ছবির চারদিকে যেরকম ফ্রেম থাকে সেরকম (এই তার দিয়েই উৎপন্ন বিদ্যুৎ পরিবাহিত হবে)। ধরি, বাহ্যিক কোন প্রভাবে (বাস্প/জল) আমাদের টারবাইন clock-wise ঘুরছে। টারবাইনের সাথে যেহেতু আমাদের লোহার পাত ও কুন্ডলী যুক্ত তাই তারের কুন্ডলীও clock-wise ঘুরবে। এবার একটু চিত্রের দিকে ভালমত খেয়াল করে দেখি যে, কুণ্ডলী ঘুরলে কি কি ঘটতে পারে। এখানে চৌম্বক ক্ষেত্র B (বাম থেকে ডানে) প্রতিনিয়ত কুন্ডলীর তারের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত হচ্ছে; এবং কুন্ডলীও ঘূর্ণনের কারণে চৌম্বক ক্ষেত্রের সাথে ভিন্ন ভিন্ন সময়ে ভিন্ন ভিন্ন কোণ তৈরি করছেঃ কুণ্ডলী যখন চৌম্বক ক্ষেত্রের তলের সাথে সমতলে তখন ০ ডিগ্রি (চিত্রের অবস্থা), আবার যখন তলের সাথে লম্বভাবে তখন ৯০ ডিগ্রি… ইত্যাদি। কোণ বার বার বদলানোর কারণে সৃষ্ট চৌম্বক ফ্লাস্কও পরিবর্তন হচ্ছে। আর ফ্যারাডের তড়িৎ-চৌম্বক আবেশের সূত্র অনুযায়ী চৌম্বক ফ্লাস্কের ( φ ) এ পরিবর্তনই কুন্ডলীর তারে বিদ্যুৎ আবিষ্ট করবে (উৎপন্ন করবে)। এ আবিষ্ট বিদ্যুৎশক্তির মান আমরা পরে হিসেব করব। আপাতত ফ্লেমিং এর দক্ষিণ হস্ত নিয়ম অনুযায়ী আবিষ্ট বিদ্যুৎর দিক বের করি।

একদম প্রথমে, যখন কুন্ডলী’র তল চৌম্বক ক্ষেত্রের সমতলে রয়েছে তখন abcd কুন্ডলীর কথা বিবেচনা করি (নীচের চিত্র)। B এর দিক বাম থেকে ডানে, clock-wise ঘোরার কারণে, ab এর গতি উপরের দিকে আর cd এর গতি নিচের দিকে। এখন কুন্ডলীতে ab ও cd বাহুর জন্য পৃথক-পৃথকভাবে ফ্লেমিং এর ডান হস্ত  নিয়ম অনুসরণ করলে দেখা যায়, ab বাহু দিয়ে বিদ্যুৎ ba বরাবর এবং cd বাহু দিয়ে বিদ্যুৎ dc বরাবর চলে। অর্থাৎ কুন্ডলীতে dcba অভিমুখে anti clock-wise বিদ্যুৎ প্রবাহিত হচ্ছে।

righthandrule3 54 - Copy - Copy (2)

এভাবে ঘুরতে ঘুরতে কুন্ডলী ১৮০ ডিগ্রি ঘুরে (অর্ধ-ঘূর্ণন) নতুন অবস্থায় আসল (নিচের চিত্র)। প্রথম অবস্থার মত এবারেও কুন্ডলী’র তল চৌম্বক ক্ষেত্রের সমতলে রয়েছে। B এর দিক আগের মতই বাম থেকে ডানে, এক পাক ঘুরে আসার কারণে , এবার  ab এর গতি নীচের দিকে আর cd এর গতি উপরের দিকে। আবারও কুন্ডলীতে ab ও cd বাহুর জন্য পৃথক-পৃথকভাবে ফ্লেমিং এর ডান হস্ত  নিয়ম অনুসরণ করলে দেখা যায়, ab বাহু দিয়ে বিদ্যুৎ ba বরাবর এবং cd বাহু দিয়ে বিদ্যুৎ dc বরাবর চলে। অর্থাৎ এবারেও কুন্ডলীতে dcba অভিমুখেই বিদ্যুৎ প্রবাহিত হচ্ছে, কিন্তু এবারে বিদ্যুৎ প্রবাহ হচ্ছে clock-wise 😯 । কেন? আসলে সবকিছুই হুবহু প্রথম কেস এর মতই আছে, ঘূর্ণনের কারণে শুধু ab বাহু ও cd বাহু নিজেদের জায়গা এক্সচেঞ্জ করেছে। তাই বিদ্যুৎও anti clock-wise ছিল, এখন clock-wise ঘুরছে। (২ টা চিত্রই খেয়াল করুন, তাও না বুঝলেও সমস্যা নাই;  এটার ভিডিও দেখুন। আর এটা বুঝতেই হবে এমন কোন কথাও নেই 😛 )।  আরও লক্ষ্যনীয় যে, bc এবং ad এর উপর চৌম্বক ক্ষেত্রের কোন প্রভাব নেই, চৌম্বক ক্ষেত্রের সমান্তরালে আছে বলে।

righthandrule354 - Copy

সুতরাং কি বুঝলাম? একটা পূর্ণ চক্রে উৎপন্ন/আবিষ্ট বিদ্যুৎ প্রথম অর্ধ চক্র anti clock-wise ও দ্বিতীয় অর্ধ-চক্রে clock-wise প্রবাহিত হয়। এবং এই ঘটনা সেকেন্ডে ৫০ বার ঘটে। এ কারণেই এসি কারেন্ট বারবার দিক বদলায়। ফলে লাইট 💡  টিকেও আমরা সেকেন্ডে ৫০ বার জ্বলতে নিভতে দেখব (আসলেই?  😛 ), নাকি অন্য কিছু ঘটবে? চিন্তা করুন।

এসি থেকে ডিসিঃ

সকল জেনারেটরই স্বাভাবিক অবস্থায় এসি কারেন্ট উৎপন্ন করে। তাহলে ডিসি উৎপন্ন হয় কোথায়? – এখানেই  😯 । হ্যা, খুব ছোট একটা ট্রিক করলেই একই জেনারেটর থেকে ডিসি কারেন্ট উৎপন্ন হয়। ব্যাপারটা অনেকটা এরকম,

ধরুন আমাদের হাতে ২ টা বালতি (A,B) আছে, নীচ দিয়ে পাইপ দিয়ে জোড়া লাগানো। ডিসি কারেন্টের জন্য আমাদের উদ্দেশ্য A বালতি’তে পানি পড়বে B বালতি দিয়ে পানি উপচে পড়বে (একমুখী প্রবাহ)। এসি কারেন্টের ক্ষেত্রে কি হয়? একবার A বালতি’তে এসে পানি জমা হয় তো আরেকবার B বালতি’তে এসে পানি জমা হয়। তা  শুধু A বালতি’তে পানি ঢুকাতে কি করা যায়? এটা  এভাবে করা যেতে পারে যে, A তে পানি পড়ল, এরপর B তে পানি পড়ার আগ মুহূর্তে B কে সরিয়ে সেখানে A কে রাখব। আবার A কে আগের জায়গায় আনব, আবার B তে পানি পড়ার আগ মুহূর্তে B এর জায়গায় A কে নিয়ে আসব। ফলে শুধু A তে এসেই পানি পড়বে। এতে বারবার A কে নিয়ে নাড়াচড়া করতে হবে ঠিকই, কিন্তু আমাদের একমুখী প্রবাহও নিশ্চিত হবে।

ঠিক এই কাজটাই করা হয় ডিসি কারেন্ট পেতে চাইলে। কম্যুটেটর নামে একটা যন্ত্র আছে যেটা দিয়ে কারেন্টের সংযোগ বদলানোর কাজটা করা হয় ( নীচে চিত্র, আগের চিত্রগুলোতেও কিন্তু কম্যুটেটর রয়েছে)। চিত্রে খেয়াল করুন, ধরুন বাম তার দিয়ে কারেন্ট আসছে, তখন কম্যুটেটরের উপরে প্রান্ত (ব্রাশ ও রিং এর মাধ্যমে) জোড়া লাগে; ডান প্রান্ত দিয়ে আসলে নীচের প্রান্ত (ব্রাশ ও রিং এর মাধ্যমে) জোড়া লাগে; প্র্যাক্টিক্যালি না দেখলে ব্যাপারটা বোঝা কঠিন (তাই ভিডিও দেখুন 😛  )। মূল বিষয় হল, কারেন্ট যেদিক দিয়েই আসুক বালতি পরিবর্তনের মত কম্যুটেটর সংযোগ বদলিয়ে কারেন্টকে সব সময়ে যেকোন এক প্রান্ত দিয়ে প্রবেশ করায়। এভাবেই একমুখী ডিসি কারেন্ট উৎপন্ন হয়।

211

এসি কারেন্টের মানঃ

কুন্ডলীর যেকোন সাধারন অবস্থায় (ধরি, চৌম্বক তলের লম্বের সাথে θ কোণে) সংশ্লিষ্ট,

চৌম্বক ফ্লাস্ক/ঘনত্ব , φ = B.Acosθ ( চৌম্বক ক্ষেত্র ⊗ লম্ব বরাবর ক্ষেত্রফল ) [ চৌম্বক ফ্লাস্ক হল নির্দিষ্ট তলের ক্ষেত্রফল দিয়ে অতিক্রান্ত চৌম্বক ক্ষেত্র রেখার সংখ্যা]

বা, φ = nB.Acosθ  [ পাতে n সংখ্যক প্যাঁচ/কুন্ডলী]

বা, φ = nB.Acos ωt

আবার, লেঞ্জ ও ফ্যারাডের সূত্র অনুযায়ী আবিষ্ট বিদ্যুৎশক্তি,

ε = -(dφ/dt) = -(d(nB.Acos ωt)/dt) = nBA.sin  ωt

এখানে, sin  ωt = 1 হলে, ε = nBA = ধ্রুবক = εº

অতএব, ε = εº sin  ωt  [  εº সর্বোচ্চ মান নির্দেশ করে]

এবং ,    i =  ε/R = (εº sin  ωt)/ R = iº sin  ωt   [ iº সর্বোচ্চ মান নির্দেশ করে ]

ডিসি কারেন্ট এর ক্ষেত্রে হিসেব করার জন্য এই ধ্রুব মানের কারেন্ট ব্যবহার করলেই হয়। কিন্তু সমস্যা হচ্ছে এসি কারেন্টে; সেখানে তো মান -iº থেকে শুরু করে +iº পর্যন্ত মান পাওয়া যায়। তাহলে কোন মান দিয়ে হিসেব করব? কোন মান সবচেয়ে গ্রহণযোগ্য?

গড় মান? নাহ, গড় করলে তো মান 0 (শুন্য) আসে (নীচে এসি কারেন্টের গ্রাফ দেখুন) । তাহলে?

AC-graph01

এক কাজ করা যেতে পারে, যেকোন অর্ধ চক্রের গড় মান নেয়া যেতে পারে। গড় মানের জন্য,  i = iº sin  ωt কে ০ থেকে T/2 পর্যন্ত ইন্টিগ্রেশন করব, t এর সাপেক্ষে; এবং মোট সময়কে  T/2 দিয়ে ভাগ করব। সেক্ষেত্রে গড় মান দাঁড়ায়,

iavg = 2.iº/π = 0.637 ∗ iº

কিন্তু এই মানও নিখুঁত নয়। কারণ, এই ধরণের অত্যধিক ভ্যারিয়েশনের গতির ক্ষেত্রে সাধারণ গড় নিলে, তা চরম মান দ্বারা খুব বেশি প্রভাবিত হয়। একারণেই, আমরা অণুর গতির ক্ষেত্রে সাধারণ গড় মান নেই না। নেই বর্গমূলীয় গড়মান (rms value)। তাই এক্ষেত্রেও আমরা rms মান নিতে পারিঃ

irms = 1/T ∫ idt  [ integrate 0 to T]

irms = iº/√2 = 0.707 ∗ iº

এই rms মান দিয়েই আমরা প্রয়োজনীয় শক্তি, বিভব, মোট খরচ ইত্যাদি হিসেব করব।

এসি কারেন্টের গ্রাফ ( বিভিন্ন রকম হতে পারে):

acp2

বাসা বাড়ি’র এসি কারেন্ট সরাসরি সাইন কার্ভ হয়। স্কোয়ার কার্ভ এসি কারেন্ট প্রধানত ডিজিটাল ইলেক্ট্রনিক্স ও সুইচিং ইলেক্ট্রনিক্সে টেস্টিং এর কাজে ব্যবহৃত হয়। ট্রায়াঙ্গুলার কার্ভ এসি কারেন্ট শব্দ বিশ্লেষণ ও এম্পপ্লিফায়ারের কাজে ব্যবহৃত হয়।

ডিসি কারন্ট এর গ্রাফঃ

singledcoutput

কিন্তু বাস্তবে যে ডিসি কারেন্ট ব্যবহৃত হয় তার গ্রাফ এরকম নয়। আসলে কারেন্ট যদি বার বার আপ-ডাউন করে তাহলে ইলেকট্রনিক সামগ্রী ঠিকঠাক চালানো দুরহ হয়ে পড়ে। এর সমাধান করা হয় এভাবেঃ  কুন্ডলীতে একইসাথে বেশ কয়েকটি কৌণিক ব্যবধানে তার পেঁচানো হয়। ফলে কৌণিক ব্যবধানের সাথে সামঞ্জস্য রেখে নির্দিষ্ট সময় অন্তর অন্তর আলাদা আলাদা প্রবাহ হয়  ( নীচের চিত্র )। এবং এসব কৌণিক ব্যবধান সম্পন্ন তারের লব্ধি হিসেবে মোটামুটি কার্যকর  বিদ্যুৎ প্রবাহ পাওয়া যাবে। নীচের চিত্রে ৩ টি ভিন্ন ভিন্ন কোণে পেঁচানো তারের জন্য লব্ধি কারেন্ট দেয়া হয়েছেঃ

images

আর সম্ভাব্য সকল কৌণিক ব্যবধানে তার পেঁচালে নীচের মত cool গ্রাফ পাওয়া যাবে।

dc

এসি কারেন্ট ডিসি কারেন্ট নিয়ে আজ এতটুকুই। আগামী পর্বে আমরা বাকি প্রশ্নগুলোর উত্তর খুঁজব। সেই সাথে আলোচনা করব এসি কারেন্ট ও ডিসি কারেন্ট নিয়ে নিকোলা টেসলা ও ওয়েস্টিংহাউস এবং  টমাস আলভা এডিসন এর যুদ্ধের কথা 😡 । দেখব কে সেরা? এসি না ডিসি?  😛

পুনশ্চঃ ছোটবেলায় কারেন্ট অনেক ভয় পেতাম, এখন আরো বেশি ভয় পাই। তাই দূর থেকে যতটুকু বুঝেছি, তাই লিখেছি। কোন ভুল থাকলে কমেন্টে জানাবেন, চিরকৃতজ্ঞ থাকব 🙂 ।

%d bloggers like this: