এই সাবস্ট্যাকের একটি পুনরাবৃত্তি থিম হ’ল শখের ইলেকট্রনিক্সের জন্য একটি অ্যাক্সেসযোগ্য পাঠ্যক্রম তৈরি করার আমার প্রচেষ্টা। টার্গেট শ্রোতা হলেন এমন লোকেরা যারা ডাম্বড-ডাউন উপমাগুলিতে আর সন্তুষ্ট নন, তবে যারা একাডেমিক পাঠ্যপুস্তকগুলিতে অবসন্ন জারগন এবং উন্নত ক্যালকুলাসের সাথে ঝাঁকুনিতে আগ্রহী নন। আমি নিম্নলিখিত ফাউন্ডেশনাল নিবন্ধগুলি বিশেষত পছন্দ করি:
আজ, আমি একটি পদক্ষেপ পিছনে নিতে এবং আরও একটি প্রাথমিক প্রশ্ন মোকাবেলা করতে চাই যা উচ্চ বিদ্যালয়ে সর্বদা সন্তোষজনকভাবে উত্তর দেওয়া হয় না: বিদ্যুৎ কী এবং নির্দিষ্ট উপকরণগুলি প্রথমে এটি “পরিচালনা” করে তোলে?
বেশিরভাগ পাঠকদের পরমাণুর প্রাথমিক কাঠামোর সাথে পরিচিত হওয়া উচিত: নিউট্রন এবং প্রোটন সমন্বিত একটি নিউক্লিয়াস, যা অনেকগুলি “শেল” এর মধ্যে স্তরিত ইলেক্ট্রনগুলির একটি ঝাঁক দ্বারা বেষ্টিত। পপ-বিজ্ঞান নিবন্ধ এবং ভিডিওগুলিতে, ধারণাটি সাধারণত 1918 সালের দিকে নীল বোহর দ্বারা বিকাশিত তারিখযুক্ত তবে স্বজ্ঞাত মডেলটি ব্যবহার করে চিত্রিত করা হয় The মডেলটি ইলেক্ট্রনগুলির কল্পনা করে যা বৃত্তাকার কক্ষপথে নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণ করে:
আজ, এটি আর বিশ্বাস করা যায় না যে ইলেক্ট্রনগুলি চেনাশোনাগুলিতে নিউক্লিয়াসের চারপাশে জুম করে; পরিবর্তে, তারা অদ্ভুত আকারের কক্ষপথগুলিতে বসতি স্থাপন করে যা অন্তর্নিহিত তরঙ্গ ফাংশনের সমাধানগুলি উপস্থাপন করে-তবে শাস্ত্রীয় যান্ত্রিকগুলিতে একটি পৃথক কণার ট্র্যাজেক্টোরিতে মানচিত্র করবেন না।
যদি এটি ক্রিপ্টিক মনে হয় তবে এটি লক্ষ্য করা গুরুত্বপূর্ণ যে জিনিসগুলি আরও খারাপ হয়ে যায়। আমাদের সাবটমিক স্কেলগুলিতে মহাবিশ্বে দার্শনিকভাবে সন্তোষজনক অন্তর্দৃষ্টি নেই। আমাদের কোয়ান্টাম মেকানিক্স রয়েছে: সমীকরণগুলির একটি সেট যা প্রাথমিক কণাগুলির আচরণের পূর্বাভাস দেওয়ার ক্ষেত্রে ভাল, তবে এটি ম্যাক্রোস্কোপিক বিশ্ব সম্পর্কে আমাদের স্বজ্ঞাততার সাথে সামঞ্জস্য হয় না। আমরা জানি না যে সমীকরণগুলি কিছু গভীর, তবুও অদম্য বাস্তবের একটি অপরিশোধিত অনুমান; বা মহাবিশ্বের ফ্যাব্রিক যদি কেবল অদ্ভুত গণিত হয়। প্রকৃতপক্ষে, আমরা স্বজ্ঞাত উপমাগুলি নিয়ে আসার চেষ্টা করি, আমরা তত বেশি অফ-বেস পাই। উদাহরণস্বরূপ, বেশিরভাগ ইউটিউব শিক্ষাবিদরা যা দাবি করেন তা সত্ত্বেও, একটি আবদ্ধ ইলেক্ট্রন আসলে কী করে তার কোনও সরল ব্যাখ্যা নেই: এটি নিউক্লিয়াসকে প্রদক্ষিণ করে না বা কোনও প্রচলিত অর্থে তার নিজস্ব অক্ষের চারপাশে ঘুরছে না। সবচেয়ে সহজভাবে, এটি ঠিক বিদ্যমান মহাকাশে একটি বৈদ্যুতিন ক্ষেত্রের একটি বিশেষ বিতরণ হিসাবে।
যাই হোক না কেন, কক্ষপথের আকারটি ইলেকট্রনিক্সের তুলনায় তুলনামূলকভাবে সামান্য তাত্পর্যপূর্ণ; এটি রসায়নে গুরুত্বপূর্ণ কারণ এটি রাসায়নিক বিক্রিয়াগুলিকে মডেল করতে সহায়তা করে এবং উপকরণগুলির বৈশিষ্ট্যগুলির পূর্বাভাস দেয়। আমাদের উদ্দেশ্যগুলির জন্য, এটি বলার অপেক্ষা রাখে না যে প্রতিটি পরমাণু বা অণুতে একটি নির্দিষ্ট সংখ্যক ইলেক্ট্রন থাকে এবং সেগুলি নির্দিষ্ট সংখ্যক শেলগুলিতে সংগঠিত হয়।
একই শিরাতে, আমাদের নিউক্লিয়াসের কাঠামোতে থাকতে হবে না। সংক্ষেপে, নিউক্লিয়াসটি একটি শক্তিশালী তবে অত্যন্ত স্বল্প-পরিসরের ক্ষেত্র দ্বারা পরিচিত অবশিষ্ট শক্তিশালী শক্তি। এই শক্তিটি প্রোটন এবং নিউট্রনগুলির মেক-আপের পরিণতি বলে মনে করা হয়, যার প্রতিটিই কোয়ার্ক নামে পরিচিত আরও তিনটি বহিরাগত প্রাথমিক কণাগুলির মধ্যে তৈরি বলে মনে হয়। কোন অর্থ প্রদান করবেন না: এটি বলার জন্য যথেষ্ট যে পৃথিবীর বেশিরভাগ নিউক্লিয়াস তারকাদের পারমাণবিক সংশ্লেষের মাধ্যমে গঠিত হয়েছিল এবং ইলেকট্রনিক্স – বা স্থলীয় জীবনে আগ্রহের টাইমস্কেলগুলিতে কোনও পরিবর্তন ঘটবে না।
আরও প্রাসঙ্গিক পর্যবেক্ষণ হ’ল পরমাণুর কাঠামোও দুর্বল তবে সুদূরপ্রসারী দ্বারা আকৃতির হয় বৈদ্যুতিন শক্তি। শক্তি কেবল নির্দিষ্ট সাবটমিক কণায় কাজ করে; এই কণাগুলি চার্জ করা হয় বলে জানা যায়। এই নির্দিষ্ট প্রসঙ্গে, “চার্জ” একটি প্রদত্ত ধরণের কণার একটি অভ্যন্তরীণ সম্পত্তি এবং তারা অর্জন করতে বা হারাতে পারে এমন কিছু নয়: একটি প্রোটন সর্বদা ইতিবাচক থাকে, একটি ইলেক্ট্রন সর্বদা নেতিবাচক থাকে এবং একটি নিউট্রন কেবল পাশাপাশি খেলেনি। অনুরূপ চার্জগুলি পিছিয়ে দেয় এবং ভিন্ন ভিন্ন চার্জগুলি আকর্ষণ করে, তাই নিউক্লিয়াসে প্রোটনগুলি সমান সংখ্যক ইলেক্ট্রনকে টানতে পারে। ইলেক্ট্রনগুলি তখন ধরা পড়ে – আবদ্ধ – নিউক্লিয়াস থেকে প্রসারিত ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ক্ষেত্র দ্বারা। ফলাফলটি নেট চার্জ ছাড়াই একটি স্থিতিশীল পরমাণু।
কোয়ান্টাম মেকানিক্সের আরেকটি গুরুত্বপূর্ণ অন্তর্দৃষ্টি হ’ল যে প্যারামিটারগুলি একটি আবদ্ধ ইলেক্ট্রনের অবস্থা বর্ণনা করে তা কোয়ান্টাইজড বলে মনে হয় – এটি হ’ল তারা কেবল নির্দিষ্ট মান গ্রহণ করে বা পৃথক বর্ধনে পরিবর্তন করে। আবারও, আমাদের কেন সন্তোষজনক ব্যাখ্যা নেই। আমরা জানি যে এই কোয়ান্টাম সংখ্যাগুলি ত্রি-মাত্রিক তরঙ্গ ফাংশনের স্থায়ী-তরঙ্গ সমাধানের সাথে মিলে যায় যা আমরা পাতলা বাতাস থেকে টানলাম। আমরা আরও জানি যে মডেলটি কোনও বিকল্পের চেয়ে ভাল কাজ করে। তবে আমরা এর কোনটি জানি না সত্যিই এর অর্থ – বা যদি এর অর্থ কিছু হয়। যেভাবেই হোক, নীচের লাইনটি হ’ল নির্দিষ্ট শক্তির স্তর রয়েছে যা একটি পরমাণুর একটি ইলেক্ট্রন জুড়ে থাকতে পারে, এর মধ্যে অর্ধেক পথের মধ্যে থাকার কোনও বিকল্প নেই। এ কারণেই আমরা সর্বনিম্ন থেকে সর্বোচ্চ শক্তি পর্যন্ত একটি অগ্রগতি স্বতন্ত্র ইলেক্ট্রন শেল দেখতে পাই।
বাকী কনড্রামটি হ’ল কেন সমস্ত ইলেক্ট্রন সর্বাধিক শক্তিশালী-অনুকূল, অন্তর্নিহিত শেলটিতে স্থির হয় না। প্রাসঙ্গিক সীমাবদ্ধতা হিসাবে পরিচিত পাওলি বর্জন নীতি। একটি আবদ্ধ ইলেক্ট্রনের অবস্থা আপাতদৃষ্টিতে সম্পূর্ণরূপে কয়েকটি পরামিতি দ্বারা বর্ণনা করা হয়েছে এবং ইলেক্ট্রনগুলি অবশ্যই স্বতন্ত্র থাকতে হবে – অর্থাত্, তাদের কোয়ান্টাম পরামিতিগুলি সব একই হতে পারে না। এর অর্থ হ’ল প্রতিটি শেলের একটি সীমিত আসনের ক্ষমতা রয়েছে: একবার “কম” কোয়ান্টাম সংখ্যার সমস্ত সংমিশ্রণগুলি শেষ হয়ে গেলে, পরবর্তী ইলেক্ট্রনকে অবশিষ্ট পরিবর্তনশীলকে ধাক্কা দিতে হবে: প্রধান কোয়ান্টাম সংখ্যা যা এটি দখল করে শেলটির সাথে মিলে যায়।
বেশিরভাগ ক্ষেত্রে, যে ইলেক্ট্রনগুলি অন্তর্নিহিত শেলগুলি জনপ্রিয় করে তোলে তারা তুলনামূলকভাবে সামান্যই কম করে: তাদের কম শক্তি থাকে, নিউক্লিয়াসের সাথে শক্তভাবে আবদ্ধ থাকে এবং বাইরের প্রভাব থেকে রক্ষা পায়। গল্পটি উচ্চ-শক্তি ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলির জন্য আলাদা; উদাহরণস্বরূপ, রসায়ন যেমনটি আমরা জানি এটি অণুগুলি এই দুর্বল-সংযুক্ত কণাগুলি বিনিময় বা ভাগ করে নেওয়া থেকে উদ্ভূত হয়। একটি সমবায় বন্ধনে, উভয় অংশগ্রহণকারী পরমাণুর কিছু ইলেক্ট্রন একটি নতুন গঠিত, শক্তিশালী-অনুকূল মাল্টি-অ্যাটম কক্ষপথে স্থানান্তরিত করে। আয়নিক বন্ধনে, এক বা একাধিক ইলেকট্রন একটি পরমাণু থেকে অন্য পরমাণুতে স্থানান্তরিত হয়। পরবর্তী ক্ষেত্রে, নতুন অণু ফলস্বরূপ বৈদ্যুতিন ক্ষেত্র দ্বারা একত্রে রাখা হয়।
এমনকি রাসায়নিক বন্ধন ছাড়াও কিছু ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনকে সাময়িকভাবে অপসারণ করা কঠিন নয়। সর্বাধিক পরিচিত উদাহরণ হ’ল ট্রাইবোইলেক্ট্রিক প্রভাব যা আমরা মাঝে মাঝে বাড়ির চারপাশে অনুভব করি এমন স্থির বিদ্যুতের নিরীহ জ্যাপগুলির জন্য দায়ী। প্রভাবটি পুরোপুরি বোঝা যায় না, তবে আমরা জানি যে অণুগুলির আকৃতি এবং ওরিয়েন্টেশনের উপর নির্ভর করে বিভিন্ন পৃষ্ঠগুলি বৈদ্যুতিনগুলির সাথে পরিবর্তনশীল সখ্যতা প্রদর্শন করে। এর কারণেই, যখন দুটি ভিন্ন ভিন্ন উপকরণ একত্রিত করা হয়, তখন এলোমেলোভাবে সীমানা জুড়ে স্থানান্তরিত ইলেকট্রনের সংখ্যায় সামান্য ভারসাম্যহীনতা থাকতে পারে। যদি টুকরোগুলি দ্রুত আলাদা করে দেওয়া হয় তবে কিছু চার্জ ক্যারিয়ারগুলি যেখানে তাদের অন্তর্ভুক্ত নয় সেখানে আটকে যায়।
এটি লক্ষ করা উচিত যে এই ভারসাম্যহীনতার স্কেলটি বিয়োগফল: প্রায় 10 এর স্থানচ্যুতি11 ইলেক্ট্রন আপনাকে একটি ভাল জ্যাপ দেওয়ার জন্য যথেষ্ট। এটি একটি বড় সংখ্যার মতো মনে হতে পারে তবে বিবেচনা করুন যে প্রায় 81,000,000,000,000,000 গুণ বেশি রয়েছে টেবিল লবণের একক আউন্সে ইলেক্ট্রন। অন্য কথায়, ঘটনার বিশালতা এরি লেকের বাইরে এক বালতি জল নেওয়ার সাথে তুলনীয়।
এটি আমাদের সলিড-স্টেট ইনসুলেটরগুলিতে নিয়ে আসে: এই জাতীয় উপকরণগুলিতে, ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলি এখনও আপেক্ষিক স্বাচ্ছন্দ্যের সাথে পৃষ্ঠের উপরে টানতে বা জমা দেওয়া যায়, তবে ফলস্বরূপ চার্জগুলি স্থানে থাকে এবং স্তরটির বেশিরভাগ অংশের মাধ্যমে প্রচার করতে পারে না। এটি প্রায়শই কারণ কাছের অণুগুলির শাঁসে কোনও উপযুক্ত শূন্যপদ নেই। ঘুরে দেখার জন্য, ইলেক্ট্রনগুলিকে একটি উচ্চ-শক্তি অবস্থায় ছিটকে যাওয়া দরকার।
এই পরিস্থিতি ধাতুতে আলাদা। পরমাণুগুলি একটি ঘন, সমজাতীয় জাল তৈরি করে বিরল জনবহুল কক্ষপথের সাথে যা মূলত একত্রিত হয়, উপাদান জুড়ে প্রসারিত হয় এবং আর কোনও নিউক্লিয়াসের সাথে আবদ্ধ ইলেকট্রনের বৈশিষ্ট্যযুক্ত স্পষ্ট-কোয়ান্টাইজড শক্তি স্তরগুলি প্রদর্শন করে না। এই পরিবেশে, ভ্যালেন্স ইলেক্ট্রনগুলি ইচ্ছামত জালির চারপাশে স্কেট করতে বিনামূল্যে। প্রোটনের সাথে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক মিথস্ক্রিয়াটি এখনও মোবাইল চার্জ ক্যারিয়ারের বেশিরভাগ অংশকে কন্ডাক্টরের সাথে সীমাবদ্ধ করে, তবে বেশিরভাগ ক্ষেত্রে ধাতব কন্ডাক্টরের আচরণকে একটি মুক্ত-প্রবাহিত হিসাবে মডেল করা যেতে পারে বৈদ্যুতিন গ্যাস।
কন্ডাক্টরগুলির মূল সম্পত্তি হ’ল ইনসুলেটরগুলির বিপরীতে, কোনও স্ট্যাটিক চার্জগুলি দ্রুত সমান হতে পারে। নীচে প্রদর্শিত দৃশ্যের বিষয়টি বিবেচনা করুন, যেখানে কোনও একক ইলেক্ট্রন কোনও বাহ্যিক অভিনেতা দ্বারা ছড়িয়ে দেওয়া হয় এবং তারপরে তারের অন্য দিকে ইনজেকশন দেওয়া হয়:
অবশিষ্ট ইলেক্ট্রনগুলি তাত্ক্ষণিকভাবে ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক বিকর্ষণের কারণে দূরে সরে যায়; যদি প্রক্রিয়াটি অব্যাহত থাকে তবে আমরা তারের দৈর্ঘ্য বরাবর ইলেক্ট্রনগুলির একটি অবিচ্ছিন্ন প্রবাহ পর্যবেক্ষণ করতে পারি। চার্জের এই গতি হ’ল বিদ্যুতের প্রবাহ। একটি কন্ডাক্টরে ইলেক্ট্রনগুলির চলাচল, ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ক্ষেত্রগুলির মধ্য দিয়ে মধ্যস্থতা করা যা আশেপাশের স্থানের মধ্যে প্রসারিত হয়, বৈদ্যুতিন উপাদানগুলি পরিচালনা করতে এবং অন্যান্য দরকারী কাজ সম্পাদনের জন্য ব্যবহার করা যেতে পারে।
এটি লক্ষ করা গুরুত্বপূর্ণ যে চার্জ সমীকরণ প্রক্রিয়াটি দ্রুত হলেও পৃথক ইলেক্ট্রনগুলির প্রবাহ নয়। ক্ষেত্রটি ভ্যাকুয়ামে আলোর গতির কাছাকাছি (প্রায় 300,000 কিলোমিটার/সে) প্রচার করে; একটি তামা তারের পৃথক ইলেক্ট্রনগুলি সাধারণত প্রতি ঘন্টা বা তারও কম সেন্টিমিটারে পরিমাপ করা গতিতে স্লাইটার হয়। একটি অপরিশোধিত উপমা হ’ল বাতাসে শব্দ তরঙ্গের ভ্রমণ: আপনি যদি কারও দিকে চিত্কার করেন তবে তারা আপনাকে শুনতে পাবে যে কোনও একক বায়ু অণু এখান থেকে সেখান থেকে এটি তৈরি করার অনেক আগে।
চালনার অন্যান্য পদ্ধতি রয়েছে। ভ্যাকুয়ামে, থার্মিয়োনিক নির্গমন তাপীয়ভাবে উত্তেজিত ইলেক্ট্রনগুলিকে উল্লেখযোগ্য দূরত্বে ভ্রমণ করতে পারে; প্লাজমা এবং অত্যন্ত মেরু দ্রাবকগুলিতে, মোবাইল আয়নগুলিও প্রায় জ্যাপ করতে পারে। আধুনিক বৈদ্যুতিন সার্কিটগুলিতে এগুলির কোনওটিই বিশেষভাবে সাধারণ নয়, তবে এটি লাইনের নিচে অন্য একটি নিবন্ধের জন্য একটি ভাল বিষয়।
Current বর্তমান, ভোল্টেজ এবং প্রতিবন্ধকতার ব্যাখ্যার জন্য, এখানে ক্লিক করুন। সেমিকন্ডাক্টরগুলির আচরণের জন্য দেখুন এই ফলোআপ নিবন্ধ। অবশেষে, চৌম্বকীয় ক্ষেত্রগুলির একটি প্রাথমিক চিকিত্সার জন্য, এখানে দেখুন।
আমি গিক সংস্কৃতি, বৈদ্যুতিন সার্কিট ডিজাইন এবং আরও অনেক কিছু সম্পর্কে ভাল-গবেষণা, মূল নিবন্ধগুলি লিখি। আপনি যদি সামগ্রীটি পছন্দ করেন তবে সাবস্ক্রাইব করুন। সোশ্যাল মিডিয়ার মাধ্যমে পাঠকদের সংস্পর্শে থাকা ক্রমশ কঠিন; এক্স এ আমার সাধারণ পোস্টটি আমার অনুগামীদের 5% এরও কম দেখানো হয়েছে এবং একটি ~ 0.2% ক্লিকথ্রু হার পেয়েছে।
