কুলম্ব
SI উদ্ভূত একক · রাশি: তড়িৎ আধান
01 · সংজ্ঞা
কুলম্ব একটি আহিত গুলি সরু সুতোয় ঝুলিয়ে মোচড়ের কোণ থেকে বিকর্ষণের বল মেপেছিলেন। গোটা স্থির তড়িৎকে ধরে রাখা সূত্রটি এভাবেই পাওয়া গেল।
এক কুলম্ব হলো সেই আধান, যা এক অ্যাম্পিয়ার প্রবাহে এক সেকেন্ডে তার দিয়ে যায়। স্থির তড়িতের পক্ষে এ অনেক বেশি, আর বিদ্যুৎলাইনের পক্ষে সামান্যই: বাজ পড়লে কয়েক ডজন কুলম্ব যায়, অথচ কৃত্রিম তন্তুর সোয়েটার থেকে ছিটকে ওঠা স্ফুলিঙ্গ মাইক্রোকুলম্ব মাত্র। ফোনের ব্যাটারি প্রায় এগারো হাজার কুলম্ব ধরে রাখে, তবু গোনার চল মিলিঅ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টায়। 2019 সাল থেকে শিকল উলটে গেছে: মৌলিক আধানকে নির্দিষ্ট সংখ্যায় বেঁধে দেওয়া হয়েছে, আর কুলম্ব এখন ঠিক 6 241 509 074 460 762 607.776 মৌলিক আধান।
চুলে ঘষা চিরুনি বয়ে নেয় মাইক্রোকুলম্বের দশ ভাগের এক ভাগ মতো; গালিচা পেরিয়ে আসা মানুষ প্রায় এক মাইক্রোকুলম্ব, আর তাতেই এক সেন্টিমিটারের স্ফুলিঙ্গ ছুটে যায়। বজ্রমেঘের আধান কয়েক ডজন কুলম্ব অবধি পৌঁছয়, আর একটি বজ্রাঘাত বয়ে নেয় পাঁচ থেকে ত্রিশ। তড়িৎদর্শক যা কিছু দেখায় তার সবই এককের শতকোটি ভাগের এক ভাগে: আধানের মধ্যেকার বল দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাতী এবং এত দ্রুত বাড়ে যে উল্লেখযোগ্য কিছু জমার অনেক আগেই বস্তুগুলো একে অপরকে ঠেলে সরিয়ে দেয়।
02 · রূপান্তর
আধান দিন — নথি তাকে সব এককে খুলে দেবে
অ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা সেই একই আধান, কেবল সেকেন্ডের বদলে ঘণ্টা: গুণক ঠিক 3600। ফ্যারাডে হলো এক মোল ইলেকট্রনের আধান, তড়িৎরসায়নের একক।
ফ্যারাডে বিদ্যুৎকে রসায়নের সঙ্গে বেঁধে দেয়: তড়িৎদ্বারে একযোজী পদার্থের এক মোল জমাতে 96 485 কুলম্ব বইয়ে দিতে হয়। এখান থেকেই ফ্যারাডে ধ্রুবক মেলে ইলেকট্রনের আধান আর অ্যাভোগাদ্রো সংখ্যার গুণফল হিসেবে, আর 2019 থেকে দুটি গুণকই নির্দিষ্ট — অর্থাৎ সে নিজেও নির্দিষ্ট। গোটা তড়িৎলেপন দাঁড়িয়ে আছে এই সূত্রের উপর: প্রলেপের পুরুত্ব হিসাব হয় বয়ে যাওয়া আধান থেকে, সময় বা বিভব থেকে নয়।
| একক | নাম | মান | কোথায় দেখা যায় |
|---|---|---|---|
| C | কুলম্ব, SI একক | 1 | পদার্থবিদ্যা, তড়িৎ প্রকৌশল |
| mC | মিলিকুলম্ব | 1000 | ফ্ল্যাশ, ডিফিব্রিলেটর |
| µC | মাইক্রোকুলম্ব | 1000000 | স্থির তড়িৎ |
| nC | ন্যানোকুলম্ব | 1·10⁹ | স্থির তড়িৎবিদ্যা, ধূলিকণা |
| A·h | অ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা | 2.778·10⁻⁴ | সঞ্চায়ক, ব্যাটারি |
| mA·h | মিলিঅ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা | 0.2778 | ফোন, ল্যাপটপ |
| statC | ফ্র্যাঙ্কলিন, CGS স্থিরতড়িৎ পদ্ধতি | 2.998·10⁹ | পুরোনো তাত্ত্বিক পদার্থবিদ্যা |
| abC | অ্যাবকুলম্ব, CGS তড়িৎচুম্বকীয় পদ্ধতি | 0.1 | তড়িৎচুম্বকীয় CGS |
| ফ্যারাডে | এক মোল ইলেকট্রনের আধান | 1.036·10⁻⁵ | তড়িৎরসায়ন, তড়িৎলেপন |
| e | মৌলিক আধান | 6.242·10¹⁸ | পারমাণবিক ও নিউক্লীয় পদার্থবিদ্যা |
| A·h | অ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা | 2.778·10⁻⁴ | শক্তি প্রকৌশল, সঞ্চায়ক |
| C | কুলম্ব | 1 | এই নথির শুরুর একক |
অ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা সেই একই আধান, কেবল সেকেন্ডের বদলে ঘণ্টা: গুণক ঠিক 3600। ফ্যারাডে হলো এক মোল ইলেকট্রনের আধান, তড়িৎরসায়নের একক।
03 · মাত্রার ক্রম
ইলেকট্রন থেকে বজ্রমেঘ পর্যন্তএক কুলম্ব: এক অ্যাম্পিয়ার এক সেকেন্ড ধরে
04 · মাপার যন্ত্র
আধান কী দিয়ে মাপা হয়
সাধারণ দণ্ডে আধান যত বেশি, দুটি সোনার পাতা তত বেশি ফাঁক হয়। যন্ত্র দেখায় বিভব, আর আধান মেলে জানা ধারকত্ব দিয়ে গুণ করে। পিকোকুলম্বের ভগ্নাংশও ধরে ফেলে আর একফোঁটা প্রবাহও টানে না — সে জোরেই আঠারো শতক থেকে টিকে আছে।
একটি তড়িৎ-বিশ্লেষ্য কোষ, যাতে বয়ে যাওয়া আধান জমে ওঠা ধাতুর ভরে বদলে যায়। তড়িৎদ্বার আগে আর পরে ওজন করা হয়, আর ফ্যারাডের সূত্র আধান দিয়ে দেয়। ধীর, তবে চূড়ান্ত: ফল কোনো তড়িৎ মানকের উপর নির্ভর করে না।
কুলম্বের নিজেরই যন্ত্র: দাঁড়ির ডগায় আহিত গুলিকে স্থির গুলি ঠেলে সরায়, সুতো মোচড় খায়, আর ঘোরার কোণ বল জানিয়ে দেয়। ব্যস্ত বর্গের সূত্র 1785 সালে এভাবেই প্রতিষ্ঠিত হলো — মেপে, আন্দাজে নয়।
ব্যাটারির ভিতরের চিপ শান্টে প্রবাহ অবিরাম মাপে আর সময় ধরে যোগ করে, তাতেই খরচ হওয়া আধান মেলে। ফোনে ব্যাটারির শতকরা হিসাব দেখায় এই রাশিই, বিভব নয় — যদিও ত্রুটি জমতে থাকে, আর পুরো চার্জে তা শূন্য করে দেওয়া হয়।
05 · লেখার নিয়ম
বড়ো হাতের C — তবে সেলসিয়াস ডিগ্রি নয়
একই প্রতীক SI-তে দুবার নেওয়া হয়েছে: ডিগ্রির চিহ্ন ছাড়া সেটি আধান, চিহ্নসহ তাপমাত্রা। অ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা SI একক নয়, তবু ব্যবহারে স্বীকৃত; লিখতে হয় গুণচিহ্নের ফুটকি দিয়ে: A·h, Ah নয়, A/h-ও নয়। আধান রাশির প্রতীক ইটালিক Q, এককের প্রতীক সোজা C: Q = 4.5 C লেখায় ইটালিক আর সোজা হরফ অর্থ আলাদা করে দেয়। রুশ প্রতীক Кл। আধান ঋণাত্মকও হয়, আর চিহ্ন মানেরই অংশ: ইলেকট্রনে −1.6·10⁻¹⁹ C, প্রোটনে +1.6·10⁻¹⁹ C। এদের পরিমাণ ঠিক ঠিক মিলে যায়।
আধান রাশির প্রতীক ইটালিক Q, এককের প্রতীক সোজা C: Q = 4.5 C সূত্রে পার্থক্য বয়ে নেয় ইটালিক আর সোজা হরফ। রুশ প্রতীক Кл। অ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা লেখা হয় লাইনের মাঝ বরাবর ফুটকি দিয়ে বা প্রতীকের মাঝে ফাঁক রেখে, কখনোই জুড়ে নয়: A·h, Ah নয়। একলা ছোটো হাতের c হলো উপসর্গ সেন্টি- আর আলোর গতির প্রতীক, যাদের আধানের সঙ্গে কোনো সম্পর্ক নেই।
06 · প্রতিবেশী একক
কুলম্ব দাঁড়িয়ে আছে প্রবাহ আর বিভবের মাঝখানে: প্রবাহ হলো সেকেন্ডপ্রতি আধান, আর ধারকত্ব ভোল্টপ্রতি আধান। দুটি সম্পর্কই এক লাইনে ধরে যায়।
Simetrium-এর নথিগুলির মধ্যে কুলম্বের গা ঘেঁষে আছে অ্যাম্পিয়ার, যার সেকেন্ডপ্রতি আধান সে-ই, ফ্যারাড আর ভোল্ট সেই একই সূত্র থেকে আসা অ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টা সেই একই আধানের রোজকার মাপ হিসেবে, আর মোল, যার মধ্য দিয়ে আধান পদার্থের পরিমাণের সঙ্গে জোড়া।
07 · ঐতিহাসিক অংশ
যে আধান বোঝার আগেই গোনা শিখে ফেলা হয়েছিল
শার্ল কুলম্ব একটি দাঁড়ি সরু রুপোর সুতোয় ঝুলিয়ে মোচড়ের কোণ থেকে আহিত গুলিগুলির মধ্যেকার বল মেপেছিলেন। দূরত্বের বর্গের ব্যস্তানুপাত পরীক্ষা থেকেই বেরিয়ে এল, যদিও তা নিয়ে আন্দাজ আগেও করা হয়েছিল।
আন্তর্জাতিক তড়িৎবিদ সম্মেলন একসঙ্গে কয়েকটি এককের নাম বিলিয়ে দিল: ভোল্ট, অ্যাম্পিয়ার, ওম, কুলম্ব আর ফ্যারাড এক বছরেই এল। আধানকে সংজ্ঞায়িত করা হলো প্রবাহের মধ্য দিয়ে, উলটোভাবে নয় — প্রবাহ মাপা সহজতর ছিল।
রবার্ট মিলিকান আহিত তেলের ছোট্ট ফোঁটাগুলিকে তড়িৎক্ষেত্রে ভাসিয়ে রাখতেন এবং দেখলেন, তাদের আধান একটিমাত্র রাশির গুণিতক। এভাবেই আধানের বিচ্ছিন্নতা প্রমাণ হলো আর মৌলিক আধানের মান মিলল — বাতাসের সান্দ্রতা ভুল ধরায় আধা শতাংশ ত্রুটিসহ। আন্তর্জাতিক কুলম্ব ঠিক হতো রুপোর কুলম্বমাপক দিয়ে: যে আধান 1.118 মিলিগ্রাম রুপো জমায়। আজকের মান থেকে তা পঞ্চম অঙ্কে সরে যেত।
অ্যাম্পিয়ারকে নতুন করে সংজ্ঞায়িত করা হলো ইলেকট্রনের স্থির আধান দিয়ে, আর কুলম্ব পেল দ্বিতীয় নিখুঁত মাপ: মৌলিক আধানের পূর্ণসংখ্যা। পরিবাহীদের মধ্যেকার বল দিয়ে করা অ্যাম্পিয়ারের পুরোনো সংজ্ঞা বিদায় নিল সেই চৌম্বক ধ্রুবকের সঙ্গে, যা আর নির্দিষ্ট রইল না।
যে এককের মানক নেই, দরকারও নেই
আধান জমিয়ে রাখা যায় না: জমানো প্রতিটি কুলম্ব কয়েক ঘণ্টার মধ্যে অন্তরক দিয়ে, বাতাস দিয়ে আর নিজের পৃষ্ঠ বেয়ে বেরিয়ে যায়। তাই বস্তু হিসেবে কুলম্বের কোনো মানক নেই এবং কোনোদিন ছিলও না — এককটিকে বাস্তবে আনা হয় সময়ের ব্যবধানে প্রবাহ মেপে, আর 2019 থেকে ইলেকট্রন গুনেও। একক-ইলেকট্রন পাম্প কোয়ান্টাম বিন্দু দিয়ে প্রতি স্পন্দনে একটি করে ইলেকট্রন পাঠায়: সেকেন্ডে একশো কোটি স্পন্দনে প্রবাহ দাঁড়ায় প্রায় একশো ষাট পিকোঅ্যাম্পিয়ার, যার নির্ভুলতায় চিরায়ত পদ্ধতি পৌঁছতে পারে না। ভোল্ট — অ্যাম্পিয়ার — ওম-এর ত্রিভুজ কোয়ান্টাম প্রভাব দিয়ে বন্ধ করে তৃতীয় স্বাধীন পথে কুলম্ব পাওয়া পরিমাপবিদদের এখনও হয়ে ওঠেনি: গরমিল শতকোটি ভাগের এক ভাগের স্তরে, আর আজ তড়িৎ পরিমাপের নির্ভুলতার সীমা ঠিক করে দেয় সেগুলোই।
তালিকা · মাপের একক
প্রতিটি রাশির জন্য একটি নথি
SI-এর সাতটি মূল একক, নিজস্ব নামওয়ালা বাইশটি উদ্ভূত একক, আর পদ্ধতির বাইরের সেই একক যেগুলি ছাড়া না চলে কারিগরি, না দৈনন্দিন জীবন। প্রত্যেকটির আলাদা পাতা: সংজ্ঞা, রূপান্তর, যন্ত্র, লেখার নিয়ম। 36টি ভাষায়।
নিজস্ব নামওয়ালা SI উদ্ভূত একক
কুলম্বের নথি খোলাSI-এর মূল একক
পোড়ামাটির রঙে — অ্যাম্পিয়ার আর সেকেন্ড, যা দিয়ে কুলম্ব গড়াঅন্য পদ্ধতিতে আধান
নথির ভাষা
36টি ভাষা। প্রতীক C আন্তর্জাতিক, তবে আধানের রোজকার মাপ আলাদা: কোনো দেশে ব্যাটারির ধারণক্ষমতা লেখা হয় মিলিঅ্যাম্পিয়ার-ঘণ্টায়, কোথাও ওয়াট-ঘণ্টায়।