৪৯তম বিসিএস ⎯ পদার্থবিদ্যা [৫১১]

When a positively charged rod is brought near a charged electroscope, the behavior of the leaves depends on the type of charge already present on the electroscope:

If the electroscope is positively charged:The positive charges on the rod repel the positive charges in the electroscope.
This causes more positive charges to move down to the leaves, making them spread farther apart.

If the electroscope is negatively charged:The positive rod attracts the negative charges, reducing the net charge on the leaves.
This would make the leaves come closer, not spread farther apart.

If the electroscope is neutral:
Bringing a charged rod near will induce charges, but initially, the leaves may spread slightly, depending on how charges redistribute.
Observation: The leaves spread farther apart when the positive rod is brought near.
যখন একটি ধনাত্মকভাবে আধানযুক্ত রড একটি আধানযুক্ত ইলেক্ট্রোস্কোপের কাছে আনা হয়, পাতার আচরণ নির্ভর করে ইলেক্ট্রোস্কোপে ইতিমধ্যেই থাকা চার্জের ধরণের উপর:

ইলেক্ট্রোস্কোপ ধনাত্মক চার্জযুক্ত হলে:
রডের ধনাত্মক চার্জ ইলেক্ট্রোস্কোপের ধনাত্মক চার্জকে প্রত্যাহার করে।
ফলে পাতার চার্জ আরও বেড়ে যায়, এবং পাতাগুলো আরও দূরে ছড়িয়ে পড়ে।

ইলেক্ট্রোস্কোপ ঋণাত্মক চার্জযুক্ত হলে:
ধনাত্মক রড ঋণাত্মক চার্জকে আকৃষ্ট করে, পাতার নেট চার্জ কমে যায়।
ফলে পাতাগুলো কেন্দ্রের দিকে আসে, দূরে ছড়ায় না।

ইলেক্ট্রোস্কোপ নিরপেক্ষ হলে:
চার্জের পুনর্বিন্যাসের কারণে পাতাগুলো আংশিকভাবে ছড়াতে পারে, কিন্তু মূলত এটি এত বেশি হবে না।
পর্যবেক্ষণ: পাতাগুলো আরও দূরে ছড়িয়ে পড়েছে, তাই ইলেক্ট্রোস্কোপের চার্জ ধনাত্মক।

[Source: NCTB SSC Physics BOOK]

According to Gauss’s law, the electric field inside a spherical shell of uniform surface charge is zero at every point. 
Consider a Gaussian surface inside the shell.
The net charge enclosed by this Gaussian surface is zero because all the charge resides on the outer surface. Therefore, there is no electric field inside the shell, regardless of the distance from the centre.

গাউসের সূত্র অনুযায়ী, সমান সারফেস চার্জযুক্ত একটি গোলাকার শেল এর ভিতরে যে কোনো বিন্দুতে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র শূন্য।

ধরুন শেলের ভিতরে একটি কাল্পনিক গাউসিয়ান পৃষ্ঠ তৈরি করা হলো। এই পৃষ্ঠের ভিতরে কোনো চার্জ নেই, কারণ সব চার্জ শেলের বাইরের পৃষ্ঠে থাকে। তাই, শেলের ভিতরে কোনো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র নেই, কেন্দ্র থেকে দূরত্ব যাই হোক না কেন।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

When the positively charged sphere A is brought near neutral sphere B, it induces negative charges on the side of B closest to A and pushes positive charges to the far side.
When B is grounded, the positive charges flow to the earth, leaving excess negative charges on B.
After the wire is removed, B retains these negative charges.
(বাংলা ব্যাখ্যা: ধনাত্মক চার্জযুক্ত Sphere A কাছে আনা হলে Sphere B-তে ইলেকট্রনের আকর্ষণ ঘটে। যখন Sphere B-কে গ্রাউন্ডের সাথে সংযুক্ত করা হয়, তখন ধনাত্মক চার্জ পৃথিবীতে চলে যায় এবং Sphere B-তে নেতিবাচক চার্জ থাকে।)

[Source: NCTB HSC Physics BOOK]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK]

Initially, a capacitor allows DC current to flow as it charges, but after a long time, the capacitor becomes fully charged and acts as an open circuit for DC.
For AC, the capacitor continuously charges and discharges, so AC can pass through.
Therefore, after a long time, a capacitor blocks DC but allows AC.

প্রাথমিকভাবে, DC ক্যাপাসিটরের মাধ্যমে প্রবাহিত হতে পারে কারণ এটি চার্জ হচ্ছে।
দীর্ঘ সময় পরে, ক্যাপাসিটর সম্পূর্ণভাবে চার্জ হয়ে যায় এবং DC প্রবাহের জন্য ওপেন সার্কিটের মতো আচরণ করে।
AC ক্ষেত্রে, ক্যাপাসিটর ক্রমাগত চার্জ ও ডিসচার্জ হয়, তাই AC প্রবাহিত হয়।
সুতরাং, দীর্ঘ সময় পরে ক্যাপাসিটর DC ব্লক করে, AC পার হতে দেয়।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK]

Einstein’s photoelectric effect
Demonstrated that light energy is quantised (photons), not the charge of particles.
So, it does not directly prove quantisation of charge.

Frank-Hertz experiment
Showed discrete energy levels in atoms by observing electron collisions.
It demonstrates quantisation of energy, not charge.

Davisson and Germer experiment
Demonstrated the wave nature of electrons through electron diffraction.
Related to wave-particle duality, not charge quantisation.

Millikan’s oil drop experiment 
Measured the charge of individual oil droplets.
Found that all measured charges were integer multiples of a fundamental charge eee.
This directly proved that electric charge is quantised.

আইনস্টাইনের ফোটোইলেকট্রিক এফেক্ট
এটি দেখায় যে আলোর শক্তি কোয়ান্টায়েড (ফোটন), কিন্তু চার্জের কোয়ান্টাইজেশন নয়।
তাই এটি চার্জের কোয়ান্টাইজেশন সরাসরি প্রমাণ করে না।

ফ্রাঙ্ক-হার্জ পরীক্ষা
এটিতে দেখা গেছে যে পরমাণুর শক্তি স্তরগুলো কোয়ান্টায়েড।
এটি শক্তির কোয়ান্টাইজেশন দেখায়, চার্জের নয়।

ডেভিসন ও গার্মার পরীক্ষা
ইলেকট্রনের তরঙ্গ-স্বভাব (wave nature) দেখায়।
এটি চার্জের কোয়ান্টাইজেশনের সাথে সম্পর্কিত নয়।

মিলিকানের অয়েল ড্রপ পরীক্ষা 
এটি তেল বুঁন্দির চার্জ পরিমাপ করে।
দেখা গেছে সব চার্জ একটি মৌলিক চার্জ eee-এর পূর্ণসংখ্যার গুণিতক।
এটি চার্জের কোয়ান্টাইজেশন সরাসরি প্রমাণ করে।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK]

Active devices can control current, amplify signals, or generate energy.
Transistors, Diodes, ICs are active because they control or amplify current.
Capacitors are passive devices because they only store energy temporarily and cannot amplify or generate energy.
 
এক্টিভ ডিভাইস হলো সেই উপাদান যা কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ করতে, সিগন্যাল অ্যাম্প্লিফাই করতে বা শক্তি উৎপন্ন করতে পারে।
ট্রানজিস্টর, ডায়োড, IC হলো এক্টিভ ডিভাইস কারণ তারা কারেন্ট নিয়ন্ত্রণ বা অ্যাম্প্লিফাই করতে পারে।
ক্যাপাসিটর হলো প্যাসিভ ডিভাইস, কারণ এটি শুধুমাত্র শক্তি সংরক্ষণ করে এবং শক্তি উৎপন্ন বা অ্যাম্প্লিফাই করতে পারে না।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK]

একটি বিন্দু চার্জ q একটি বর্গাকার পৃষ্ঠের উপরে কেন্দ্রের দিকে a/2 দূরে রাখা হয়েছে।
সরাসরি গাউসের সূত্র ব্যবহার করা যাবে না, কারণ পৃষ্ঠটি বন্ধ নয়।
সমাধানের জন্য আমরা কাল্পনিক ঘনক (cube) ধরতে পারি:

চার্জটি ঘনকের কেন্দ্রে রাখলে ঘনকের ৬টি মুখে সমান ফ্লাক্স যাবে।
প্রতিটি মুখে ফ্লাক্স হবে q/6ϵ_0​।
আমাদের বর্গাকার পৃষ্ঠটি সেই ঘনকের একটি মুখের সমতুল্য।
সুতরাং ফ্লাক্স: Φ=q/6ϵ_0​

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Electric field lines are imaginary lines that represent the direction and strength of an electric field. (তড়িৎ বলরেখা হলো কাল্পনিক রেখা যা বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের দিক এবং শক্তি দেখায়।)

Properties / বৈশিষ্ট্য:

Direction / দিক: Field lines point away from positive charges and toward negative charges. (বলরেখা ধনাত্মক চার্জ থেকে দূরে এবং ঋণাত্মক চার্জের দিকে নির্দেশ করে।)

Density / ঘনত্ব: The closer the lines, the stronger the electric field. (রেখাগুলি যত ঘন, ক্ষেত্র তত শক্তিশালী।)
No crossing / অতিক্রম নেই: Electric field lines never intersect. (তড়িৎ বলরেখা কখনো একে অপরকে ছেদ করে না।)
Start and end / শুরু ও শেষ: Lines start on positive charges and end on negative charges (or at infinity). (রেখাগুলি ধনাত্মক চার্জ থেকে শুরু হয় এবং ঋণাত্মক চার্জে বা অসীমে শেষ হয়।)
Perpendicular / লম্বভাবে: Field lines are perpendicular to the surface of a conductor. (কোনো পরিবাহকের পৃষ্ঠের সাথে বলরেখা লম্বভাবে থাকে।)

Uses / ব্যবহার:
To visualize electric fields. (বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র চিত্রায়নের জন্য)
To determine the direction of force on a test charge. (পরীক্ষামূলক চার্জে বলের দিক নির্ধারণের জন্য)

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

The capacitance C is given by: C=Q/V, ​Where Q = charge, V = voltage.

Given: Q=16 C, V= 4 V

So the capacitance is C=Q/V = 16/4 = 4 F.

[একটি ধারকের ধারকত্ব  C=Q/V, যেখানে Q = চার্জ, V = বিভব।
দেওয়া আছে, চার্জ Q=16 C, বিভব V= 4 V
ধারকত্ব, C=Q/V = 16/4 = 4 F.]
[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

A dielectric is normally an insulator. But if it is heated to a very high temperature, its electrons gain sufficient energy to break free from their atomic bonds. This increases the number of free charge carriers, turning the dielectric into a conductor. 
ডাইইলেকট্রিক সাধারণত একটি নিরোধক। কিন্তু যদি এটিকে অনেক উচ্চ তাপমাত্রায় উত্তপ্ত করা হয়, তখন এর ইলেকট্রনরা পর্যাপ্ত শক্তি পায় এবং তাদের পারমাণবিক বন্ধন ভেঙে মুক্ত চার্জ বাহক তৈরি করে। এর ফলে ডাইইলেকট্রিকটি পরিবাহীতে পরিণত হয়।
[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

(দিক: চার্জ নেতিবাচক হওয়ায় শক্তির দিক বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের বিপরীতে। শক্তি উত্তর → বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র দক্ষিণ।)
[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

A superconductor exhibits the Meissner effect, where it expels all magnetic field lines from its interior. This makes it a perfect diamagnet. The magnetic susceptibility (χ) of a perfect diamagnet is –1, which means it is always negative. Therefore, superconductors have negative magnetic susceptibility. 
সুপারকন্ডাক্টর Meissner effect প্রদর্শন করে, যেখানে এটি ভেতর থেকে সব চৌম্বক ক্ষেত্র বের করে দেয়। এর ফলে এটি একটি নিখুঁত ডায়াম্যাগনেট হয়। নিখুঁত ডায়াম্যাগনেটের চৌম্বক সংবেদনশীলতা (χ) = –1, অর্থাৎ সবসময় ঋণাত্মক। তাই সুপারকন্ডাক্টরের চৌম্বক সংবেদনশীলতা ঋণাত্মক।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Work done in moving a charge in an electric field is given by: W=Q×V
Here, Q = 5 C, V = 25 V
So, W = 5×25 = 125J

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

When a dielectric is placed in an external electric field, the molecules of the dielectric get polarized, meaning their positive and negative charges shift slightly in opposite directions. This creates an induced dipole moment per unit volume, which is defined as polarization density (P). It is a vector quantity and measures the extent of polarization in the dielectric material.

যখন একটি পরাবৈদ্যুতিককে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রে রাখা হয়, তখন এর অণুগুলো মেরুকৃত হয়, অর্থাৎ ধনাত্মক ও ঋণাত্মক আধানগুলো সামান্য বিপরীত দিকে সরে যায়। এর ফলে প্রতি একক আয়তনে একটি দ্বিমেরু ভ্রামক সৃষ্টি হয়, যাকে পোলারাইজেশন ঘনত্ব (P) বলা হয়। এটি একটি ভেক্টর রাশি এবং ডাইইলেকট্রিকের মেরুকরণের মাত্রা নির্দেশ করে।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Gauss’s law is most useful when the charge distribution has high symmetry (spherical, cylindrical, or planar). In such cases, the electric field can be calculated directly. However, for an irregular distribution of charge, the symmetry is lost, so Gauss’s law cannot be directly applied to find the electric field. Instead, other methods like Coulomb’s law or integration are needed. Still, Gauss’s law can always calculate electric flux through any closed surface, regardless of symmetry.

গাউসের সূত্র তখনই সবচেয়ে কার্যকর, যখন আধান বন্টনটি অত্যন্ত প্রতিসম হয় (গোলীয়, বেলনাকার বা সমতল প্রতিসাম্য)। এই ক্ষেত্রে বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র সরাসরি নির্ণয় করা যায়। কিন্তু যদি আধান বন্টন অনিয়মিত হয়, তবে কোন প্রতিসাম্য থাকে না, ফলে গাউসের সূত্র ব্যবহার করে সরাসরি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র নির্ণয় সম্ভব নয়। এ ক্ষেত্রে কুলম্বের সূত্র বা সমাকলন প্রয়োগ করতে হয়। তবে, যে কোনো অবস্থাতেই গাউসের সূত্র দিয়ে একটি আবদ্ধ পৃষ্ঠ দিয়ে ফ্লাক্স নির্ণয় করা সম্ভব।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

       ϵ₀​E² /2

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Gauss’s law is particularly powerful in cases where the charge distribution has high symmetry (spherical, cylindrical, or planar). In such cases, it allows the direct calculation of the electric field without integrating over every individual charge, which would be required in Coulomb’s law. This makes the calculations much simpler and more practical for symmetric systems.
গাউসের সূত্র বিশেষভাবে কার্যকর যখন আধান বন্টনে উচ্চ প্রতিসমতা থাকে (গোলীয়, বেলনাকার বা সমতল প্রতিসাম্য)। এই ক্ষেত্রে এটি প্রতিটি চার্জের জন্য সমাকলন না করেও সরাসরি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র নির্ণয় করতে দেয়, যা কুলম্বের সূত্র ব্যবহার করলে করতে হতো। তাই প্রতিসমতাসম্পন্ন সিস্টেমের জন্য হিসাব অনেক সহজ ও ব্যবহারিক হয়।
[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Clearly, The electric potential decreases along the direction of the electric field.
Considering the given diagram, the electric field had to do more work in bringing a charge at point B to infinity compared to point A and C.
So, the potential at B is more than C which is more than A.
তড়িৎ বিভব স্পষ্টতই তড়িৎ ক্ষেত্রের দিক বরাবর কমে যায়।
প্রদত্ত চিত্রটি বিবেচনা করলে দেখা যায়, চার্জকে অসীমে নিয়ে যেতে B বিন্দু থেকে বেশি কাজ করতে হয় A এবং C বিন্দুর তুলনায়।
তাই, B বিন্দুর বিভব > C বিন্দুর বিভব > A বিন্দুর বিভব।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

A magnetic field exerts force only on moving charges or moving magnets. A stationary electric charge experiences no force in a magnetic field because the magnetic force depends on the velocity of the charge (F=qv×B). Therefore, magnetic fields do not interact with stationary electric charges.

চৌম্বক ক্ষেত্র কেবল চলমান চার্জ বা চলমান চুম্বকের উপর বল প্রয়োগ করে। একটি স্থির বৈদ্যুতিক চার্জ চৌম্বক ক্ষেত্রে কোনো বল অনুভব করে না, কারণ চৌম্বক বল চার্জের গতির উপর নির্ভর করে (F=qv×B)। তাই চৌম্বক ক্ষেত্র স্থির বৈদ্যুতিক চার্জের সঙ্গে ক্রিয়াশীল হয় না।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Option ক (Inside field = 0): True → Inside a conductor, the electrostatic field is zero in electrostatic equilibrium.
Option খ (Field normal at surface): True → At the surface, the field must be perpendicular, otherwise charges would move along the surface.
Option গ (No excess charge inside): True → Excess charges always reside only on the outer surface of the conductor in static condition.
Option ঘ (Potential rises linearly):  False → The potential inside a conductor is constant everywhere, equal to the surface potential. It does not increase from centre to surface.
Therefore, the false statement is ঘ.

ক (ভেতরে ক্ষেত্র = ০): সঠিক → স্থিতিশীল অবস্থায় পরিবাহীর ভেতরে কোনো বৈদ্যুতিক ক্ষেত্র থাকে না।
খ (পৃষ্ঠে ক্ষেত্র লম্ব): সঠিক → পৃষ্ঠে ক্ষেত্র সর্বদা লম্ব হবে, নইলে চার্জগুলো চলাচল শুরু করবে।
গ (ভেতরে অতিরিক্ত চার্জ নেই): সঠিক → স্থিতিশীল অবস্থায় অতিরিক্ত চার্জ কেবল বাইরের পৃষ্ঠে জমা হয়, ভেতরে থাকে না।
ঘ (বিভব সরলরেখার মতো বাড়ে): ভুল → পরিবাহীর ভেতরে বিভব সর্বত্র সমান থাকে, এবং সেটি পৃষ্ঠের বিভবের সমান। কেন্দ্র থেকে পৃষ্ঠ পর্যন্ত বিভব বাড়ে না।
তাই ভুল বক্তব্য হলো ঘ নম্বর।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Ampere’s law relates the line integral of the magnetic field around a closed loop to the current passing through the loop. This relation is mathematically derived using Stoke’s theorem, which connects the line integral of a vector field around a closed path to the surface integral of its curl over the enclosed surface. 

অ্যাম্পিয়ারের সূত্র একটি বন্ধ লুপের চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্রের রেখা সমাকলনকে লুপের মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্টের সাথে সংযুক্ত করে। এটি স্টোকের উপপাদ্য ব্যবহার করে গাণিতিকভাবে প্রমাণ করা হয়, যা একটি ভেক্টর ক্ষেত্রের রেখা সমাকলনকে অন্তর্ভুক্ত পৃষ্ঠির ওপর তার কার্লের সমাকলনের সাথে সংযুক্ত করে।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Hans Christian Oersted discovered in 1820 that a current-carrying conductor produces a magnetic field around it. This was the first evidence of a connection between electricity and magnetism, marking the beginning of electromagnetism as a branch of physics.

(হ্যানস ক্রিশ্চিয়ান ওয়েরস্টেড ১৮২০ সালে আবিষ্কার করেছিলেন যে, কারেন্ট বহনকারী পরিবাহক তার চারপাশে চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে। এটি বিদ্যুৎ ও চুম্বকত্বের সংযোগের প্রথম প্রমাণ ছিল এবং পদার্থবিজ্ঞানের একটি নতুন শাখা, ইলেক্ট্রোম্যাগনেটিজমের সূচনা করেছিল।)

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Ampere’s law is most useful when there is high symmetry in the system (like infinite straight wires, solenoids, or toroids). For a finite-length wire, the symmetry is broken, so the magnetic field cannot be calculated directly using Ampere’s law. Instead, integration using the Biot–Savart law is needed.

[অ্যাম্পিয়ারের সূত্র তখনই সবচেয়ে কার্যকর, যখন সিস্টেমে উচ্চ প্রতিসমতা থাকে (যেমন অসীম দীর্ঘ তার, সোলেনয়েড বা টোরয়েড)। সীমিত দৈর্ঘ্যের তারের ক্ষেত্রে প্রতিসমতা নেই, তাই অ্যাম্পিয়ারের সূত্র সরাসরি ব্যবহার করে চৌম্বক ক্ষেত্র নির্ণয় করা যায় না। এর জন্য বায়োট–সাভার সূত্র ব্যবহার করে সমাকলন করতে হয়।]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II & Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fundamentals of Physics]

According to the right-hand rule, if the current flows into the page (represented by a cross ⨉), curl the fingers of your right hand around the current. The thumb points along the current (into the page), and the curl of your fingers shows the magnetic field direction. Thus, the magnetic field circles clockwise around the current.

ডান হস্ত নিয়ম অনুযায়ী, যদি কারেন্ট পৃষ্ঠের ভিতরে প্রবাহিত হয় (× চিহ্ন দ্বারা প্রকাশ করা হয়), ডানহাতের আঙুলগুলো কারেন্টের চারপাশে বাঁকানো হয়। অঙ্গুলো কারেন্টের দিকে (পৃষ্ঠের ভিতরে) নির্দেশ করে, আর আঙুলের বাঁকানো অংশ চৌম্বক ক্ষেত্রের দিক দেখায়। সুতরাং, চৌম্বক ক্ষেত্র ঘড়ির কাঁটার দিকে প্রদক্ষিণ করে।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II & Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fundamentals of Physics]

A DC current flowing through a conductor produces a steady magnetic field around the conductor. Unlike an alternating current (AC), which produces a time-varying electromagnetic field, DC produces only a constant magnetic field.

একটি স্থির কারেন্ট (DC) পরিবাহকের মধ্যে প্রবাহিত হলে তার চারপাশে একটি স্থায়ী চৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি হয়। বৈপরীত্য কারেন্টের (AC) মতো এটি সময়-পরিবর্তনশীল তড়িৎচৌম্বক ক্ষেত্র তৈরি করে না, বরং শুধুমাত্র একটি অপরিবর্তিত চৌম্বক ক্ষেত্র সৃষ্টি করে।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II & Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fundamentals of Physics]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II & Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fundamentals of Physics]

A magnetic needle behaves like a magnetic dipole. In a non-uniform magnetic field: The needle experiences a torque that aligns it along the field direction. It also experiences a net force due to the gradient of the magnetic field, pulling it toward regions of stronger field.
In contrast, in a uniform magnetic field, it would experience only a torque, not a net force.

একটি চৌম্বক সূঁচ চৌম্বক দ্বিধ্রুবকের মতো আচরণ করে। অসাম্য চৌম্বক ক্ষেত্রে: সূঁচ টর্ক অনুভব করে, যা এটিকে ক্ষেত্রের দিকে সমান্তরাল রাখে।
এছাড়াও এটি নেট বল অনুভব করে, যা এটিকে শক্তিশালী চৌম্বক ক্ষেত্রের দিকে টেনে নিয়ে যায়।
পূর্ণ সামঞ্জস্যপূর্ণ (uniform) ক্ষেত্রে এটি কেবল টর্ক অনুভব করবে, নেট বল নয়।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II & Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fundamentals of Physics]

In a single-phase induction energy meter, the shunt coil produces a magnetic flux that should ideally lag the applied voltage by 90°. This ensures that the current in the shunt coil is in phase with the applied voltage, which is necessary for the meter to measure the true active energy accurately.

একফেজ ইন্ডাকশন শক্তি মিটারিতে, শান্ট কয়লির উৎপন্ন চৌম্বক ফ্লাক্সটি প্রয়োগিত ভোল্টেজের তুলনায় ৯০° পিছিয়ে থাকা উচিত। এটি নিশ্চিত করে যে শান্ট কয়লির কারেন্ট প্রয়োগিত ভোল্টেজের সাথে ফেজে সঙ্গতিপূর্ণ, যা মিটারের মাধ্যমে সঠিক সক্রিয় শক্তি পরিমাপের জন্য প্রয়োজন।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II & Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fundamentals of Physics]

In an induction type energy meter, static friction in the moving disc can prevent the meter from starting or cause measurement errors. To overcome this, shading bands (small copper rings) are used on the shunt coil magnet. They create a phase-shifted flux, producing a starting torque that is constant regardless of the load, thereby compensating for static friction.

 একটি ইন্ডাকশন প্রকার শক্তি মিটার-এ, চলন্ত ডিস্কের স্থির ঘর্ষণ মিটারকে চালু হওয়া থেকে বাধা দিতে পারে বা পরিমাপে ত্রুটি ঘটাতে পারে। এটি কাটিয়ে উঠার জন্য, শান্ট কয়লির চৌম্বক পৃষ্ঠে শেডিং ব্যান্ড (ছোট তামার আংটি) ব্যবহার করা হয়। এগুলো ফেজ-শিফটেড ফ্লাক্স তৈরি করে, যা ধ্রুব টর্ক উৎপন্ন করে এবং লোডের উপর নির্ভর না করে স্থির ঘর্ষণের ক্ষতিপূরণ প্রদান করে।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II & Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fundamentals of Physics]

Faraday’s laws of electromagnetic induction state that a changing magnetic flux induces an electromotive force (emf) in a circuit. This phenomenon is a direct consequence of the conservation of energy, as the work done by the induced current opposes the change in magnetic flux (Lenz’s law), ensuring that energy is neither created nor destroyed.

ফ্যারাডের তড়িৎচৌম্বকীয় আবেশ সূত্র বলে যে, পরিবর্তনশীল চৌম্বক ফ্লাক্স একটি সার্কিটে তড়িৎচৌম্বকীয় বল (emf) উৎপন্ন করে। এই ঘটনা শক্তি সংরক্ষণ-এর ফলাফল, কারণ উদ্দীপিত কারেন্টের কাজ চৌম্বক ফ্লাক্সের পরিবর্তনের বিরুদ্ধে কাজ করে (লেন্জের সূত্র), যা নিশ্চিত করে যে শক্তি সৃষ্টি বা বিনষ্ট হয় না।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II & Halliday, D., Resnick, R., & Walker, J. Fundamentals of Physics]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

When a material becomes superconducting, it not only has zero electrical resistance but also excludes all magnetic fields from its interior. This phenomenon is called the Meissner effect. Unlike a perfect conductor, which could trap magnetic flux, a superconductor actively expels it, leading to perfect diamagnetism (χ=−1).

যখন কোনো পদার্থ সুপারকন্ডাক্টর হয়, তখন শুধু বৈদ্যুতিক রোধ শূন্য হয় না, বরং তার ভেতরে কোনো চৌম্বক ক্ষেত্র প্রবেশ করতে পারে না। এই ঘটনাকেই বলা হয় মাইসনার প্রভাব। সাধারণ পরিবাহকের মতো চৌম্বক ফ্লাক্স আটকে রাখে না; বরং এটি সক্রিয়ভাবে বের করে দেয়। ফলে পদার্থটি পারফেক্ট ডায়াম্যাগনেটিক হয়ে যায় (χ=−1)।
[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Air mainly consists of oxygen and nitrogen. Oxygen molecules are weakly paramagnetic, while nitrogen is almost diamagnetic, but the overall behavior of air is paramagnetic. This means air is weakly attracted to an external magnetic field but loses magnetization when the field is removed.

বায়ু মূলত অক্সিজেন ও নাইট্রোজেন দ্বারা গঠিত। অক্সিজেন দুর্বলভাবে প্যারাম্যাগনেটিক এবং নাইট্রোজেন প্রায় ডায়াম্যাগনেটিক হলেও সম্মিলিতভাবে বায়ুর প্রকৃতি প্যারাম্যাগনেটিক। অর্থাৎ, বায়ু দুর্বলভাবে চৌম্বক ক্ষেত্রের প্রতি আকৃষ্ট হয় কিন্তু ক্ষেত্র সরিয়ে ফেললে চৌম্বকত্ব হারিয়ে যায়।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Magnetic susceptibility (χ) indicates how much a material is magnetized when placed in an external magnetic field. For diamagnetic substances, χ is small and negative because they create an induced magnetic moment in the opposite direction of the applied field. Hence, they are weakly repelled by magnetic fields.

চৌম্বক susceptibility (χ) দেখায় কোনো পদার্থকে বাইরের চৌম্বক ক্ষেত্রে রাখলে সেটি কতটা চৌম্বকিত হয়। ডায়াম্যাগনেটিক পদার্থের ক্ষেত্রে χ সবসময় ছোট এবং ঋণাত্মক, কারণ এগুলো বাইরের চৌম্বক ক্ষেত্রের বিপরীত দিকে প্ররোচিত চৌম্বক মোমেন্ট তৈরি করে। এজন্য এরা চৌম্বক ক্ষেত্র দ্বারা দুর্বলভাবে বিকর্ষিত হয়।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

In paramagnetic materials, atoms have unpaired electrons that create magnetic dipoles. Without an external field, these dipoles are randomly oriented, resulting in no net magnetization. When an external magnetic field is applied, the dipoles tend to align with the field, but due to thermal agitation, the alignment is only partial, not perfect.

প্যারাম্যাগনেটিক পদার্থে, পরমাণুতে জোড়াহীন ইলেকট্রন থাকে যা চৌম্বক ডাইপোল তৈরি করে। বাহ্যিক ক্ষেত্র না থাকলে এগুলো এলোমেলোভাবে থাকে, তাই নিট চৌম্বকত্ব থাকে না। কিন্তু যখন বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্র প্রয়োগ করা হয়, তখন ডাইপোলগুলো ক্ষেত্রের সাথে সোজা হতে চায়, কিন্তু তাপীয় আন্দোলনের কারণে এগুলো কেবল আংশিকভাবে সোজা হয়, পুরোপুরি নয়।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

In ferromagnetic materials, magnetization does not change instantly with the applied magnetic field. Instead, it shows a lag due to internal atomic interactions. This lagging effect is called hysteresis. It is represented by a hysteresis loop in the B–H curve, which indicates energy loss per cycle as heat.

ফেরোম্যাগনেটিক পদার্থে, প্রয়োগকৃত চৌম্বক ক্ষেত্রের পরিবর্তনের সাথে সাথে চৌম্বকত্ব সাথে সাথে পরিবর্তিত হয় না, বরং একটি পিছিয়ে থাকা প্রভাব দেখা যায়। একে বলা হয় হিস্টেরিসিস। এটি B–H বক্ররেখায় হিস্টেরিসিস লুপ দ্বারা প্রকাশ পায় এবং এর মাধ্যমে প্রতিটি চক্রে কিছু শক্তি তাপে ক্ষয় হয়।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]

Paramagnetic materials have unpaired electrons, creating magnetic dipoles. When placed in an external magnetic field, these dipoles align weakly with the field, causing a weak attraction. In contrast, diamagnetic materials are weakly repelled, and ferromagnetic materials show strong magnetization with positive susceptibility.

প্যারাম্যাগনেটিক পদার্থে জোড়াহীন ইলেকট্রন থাকে, যা চৌম্বক ডাইপোল তৈরি করে। যখন এগুলোকে বাহ্যিক চৌম্বক ক্ষেত্রে রাখা হয়, ডাইপোলগুলো দুর্বলভাবে ক্ষেত্রের সাথে সোজা হয়, ফলে দুর্বল আকর্ষণ ঘটে। এর বিপরীতে, ডায়াম্যাগনেটিক পদার্থ দুর্বলভাবে বিকর্ষিত হয় এবং ফেরোম্যাগনেটিক পদার্থ শক্তভাবে চৌম্বকিত হয়।

[Source: NCTB HSC Physics BOOK, Part-II]