ফ্যারাড
SI উদ্ভূত একক · রাশি: বৈদ্যুতিক ধারকত্ব
01 · সংজ্ঞা
এক ফ্যারাড সেই ধারকত্ব যেখানে এক কুলম্ব আধান এক ভোল্ট বিভব তৈরি করে। একক এতটাই বিশাল হয়ে গেল যে গোটা এককটি প্রায় কখনোই ব্যবহার হয় না: বর্তনীর ধারক মাপা হয় পিকোফ্যারাড আর মাইক্রোফ্যারাডে, আর ফ্যারাড দৈনন্দিন ব্যবহারে এল কেবল সুপারক্যাপাসিটরের সঙ্গে। পৃথিবীর মাপের গোলকের ধারকত্ব সাতশো মাইক্রোফ্যারাড।
লাইডেন জার ছিল ইতিহাসের প্রথম ধারক, 1745 সাল। তার ধারকত্ব প্রায় এক ন্যানোফ্যারাড: ভিতরে ও বাইরে পাতমোড়া কাচের বোতল এমন আধান ধরে রাখত যাতে গোটা সারি সন্ন্যাসী পড়ে যেত।
পাতের মাঝে রাখা পদার্থ পোলারায়িত হয়, তার নিজের ক্ষেত্র বাইরের ক্ষেত্রকে খানিকটা বাতিল করে, একই আধানে বিভব নেমে যায় — অর্থাৎ ধারকত্ব বাড়ে। কাগজ প্রায় তিনগুণ দেয়, অভ্র ছয়, জল আশি, সিরামিকে বেরিয়াম টাইটানেট কয়েক হাজার পর্যন্ত। উঁচু ভেদনযোগ্যতার দাম অস্থিরতা: Y5V শ্রেণির সিরামিক কাজের তাপমাত্রার দুই প্রান্তে নিজের ধারকত্বের আশি শতাংশ পর্যন্ত হারায় আর বিভবের নিচে স্পষ্ট বসে যায়, তাই নিখুঁত বর্তনীতে তার বিনয়ী তিন নিয়ে ফিল্মই বসানো হয়।
02 · রূপান্তর
একটি ধারকত্ব দিন — নথি সেটিকে এককে ভেঙে দেবে
আসল যন্ত্রাংশ পিকো আর মাইক্রোফ্যারাডে বাস করে, তাই উপসর্গ এখানে পুরো শক্তিতে খাটে। পুরোনো নকশা আর হাতবইয়ে ধারকত্বের সেন্টিমিটার মেলে — CGS স্থিরতড়িৎ পদ্ধতির একক, প্রায় এক পিকোফ্যারাডের সমান।
ধারকের চিহ্ন তিন অঙ্কের আর সব সময় পিকোফ্যারাডে: প্রথম দুই অঙ্ক মান, তৃতীয়টি শূন্যের সংখ্যা। সংকেত 104 মানে দশের পরে চারটি শূন্য, অর্থাৎ এক লক্ষ পিকোফ্যারাড, যা একই সঙ্গে একশো ন্যানোফ্যারাড কিংবা শূন্য দশমিক এক মাইক্রোফ্যারাড — একই রাশির তিন লিখন, যা ভিন্ন ভিন্ন অঙ্কনরীতিতে মেলে। পাশের অক্ষর সহনসীমা দেয়: K দশ শতাংশ, J পাঁচ, M কুড়ি।
| একক | নাম | মান | কোথায় দেখা যায় |
|---|---|---|---|
| F | ফ্যারাড, SI একক | 1 | এই নথির শুরুর একক |
| mF | মিলিফ্যারাড | 1000 | বিরল উপসর্গ: বরং হাজার হাজার মাইক্রোফ্যারাড লেখা হয় |
| µF | মাইক্রোফ্যারাড | 1000000 | নকশার সবচেয়ে চেনা উপসর্গ |
| nF | ন্যানোফ্যারাড | 10⁹ | ইউরোপীয় লিখন; আমেরিকায় সেই একই 0.1 µF |
| pF | পিকোফ্যারাড | 10¹² | তার নিচে শুরু হয় পরিবাহীদের নিজেদের ধারকত্ব |
| cm | সেন্টিমিটার, CGS স্থিরতড়িৎ | 8.988·10¹¹ | স্থিরতড়িৎ পদ্ধতিতে ধারকত্ব মাপা হত দৈর্ঘ্য দিয়ে |
| R, m | গোলকের ব্যাসার্ধ | 8.988·10⁹ | এক ফ্যারাডের জন্য ব্যাসার্ধ দাঁড়াত নব্বই লক্ষ কিলোমিটার |
| cm | সেন্টিমিটার, CGS স্থিরতড়িৎ | 8.988·10¹¹ | গোলকের ধারকত্ব তার ব্যাসার্ধের সমান |
| abF | অ্যাবফ্যারাড, CGS তড়িৎচুম্বক | 10⁻⁹ | একটি এককেই একশো কোটি ফ্যারাড |
| jar | «জার» | 9.009·10⁸ | গোনা হত কতগুলি লাইডেন জার মিলে একটি ব্যাটারি হয় |
| µµF | মাইক্রোমাইক্রোফ্যারাড | 10¹² | পিকোর বদলে দ্বৈত উপসর্গ |
| F | ফ্যারাড | 1 | এই নথির শুরুর একক |
ফ্যারাড কুলম্বের সঙ্গে ভোল্টের অনুপাত, তাই দুইয়ের মাঝে দাঁড়ায়। ওহ্মের সঙ্গে দেয় সেকেন্ড, হেনরির সঙ্গে বর্তনীর অনুনাদ কম্পাঙ্ক
03 · মাত্রার ক্রম
ট্রানজিস্টর থেকে গ্রহ পর্যন্তএক ফ্যারাড: গ্লাসের মাপের সুপারক্যাপাসিটর
04 · মাপার যন্ত্র
ধারকত্ব কী দিয়ে মাপা হয়
এটি যন্ত্রাংশে জানা কম্পাঙ্কের সাইন তরঙ্গ দেয়, আর প্রবাহের বিস্তার ও দশা-সরণ থেকে ধারকত্ব ও ক্ষয় হিসাব করে। ফল নির্ভর করে মাপের কম্পাঙ্কের উপর: তড়িৎবিশ্লেষ্য ধারক একশো হার্টজে আর দশ কিলোহার্টজে আলাদা মান দেখাবে, আর যন্ত্রাংশের নথিতে কম্পাঙ্ক সব সময় লেখা থাকে।
এক বাহুতে প্রমাণ ধারকসহ সেতু বর্তনী: ধারকত্ব আর ক্ষয়কোণের স্পর্শক একসঙ্গে ভারসাম্যে আনা হয়। এটি উচ্চ বিভবের অন্তরণের প্রধান যন্ত্র — কেবল বা ট্রান্সফরমারে ক্ষয়ের বৃদ্ধি থেকে অন্তরকের বুড়িয়ে যাওয়া ভেঙে পড়ার অনেক আগেই ধরা পড়ে।
ধারকত্ব বের করা হয় জানা রোধের ভিতর দিয়ে বিভবের তেষট্টি শতাংশে পৌঁছাতে যত সময় লাগে তা মেপে। মাইক্রোকন্ট্রোলারে বসানো ফাংশনও এভাবেই কাজ করে, আর ঘরে বানানো প্রতিটি মাপকও তাই; সুপারক্যাপাসিটরের বেলায় এটাই একমাত্র পথ, কারণ সেতুগুলি এমন মানের জন্য তৈরিই হয়নি।
চারটি সমান্তরাল বেলন, যাদের একক দৈর্ঘ্যপ্রতি ধারকত্ব কেবল একটিমাত্র মাপা রাশির উপরে নির্ভর করে — উপরিপাতনের দৈর্ঘ্যের উপরে। 1956 সালে পাওয়া উপপাদ্য ধারকত্বকে জ্যামিতি থেকে হিসাব করার পথ খুলে দেয় আর কয়েক দশক ধরে বৈদ্যুতিক মানকগুলিকে মিটারের সঙ্গে বেঁধে রাখে।
05 · লেখার নিয়ম
µF, nF, pF — আর কোনো «µµF» নয়
দ্বৈত উপসর্গ SI-তে নিষিদ্ধ: পিকোফ্যারাড লেখা হয় pF, «µµF»-ও নয় «mmF»-ও নয়, যদিও পুরোনো নকশায় দুটিই মেলে। সংকেত F বড় হাতের; পাশের °F হল ফারেনহাইট ডিগ্রি, অন্য রাশি। ধারকের চিহ্নে «104» মানে 10·10⁴ pF, অর্থাৎ 100 nF।
তড়িৎবিশ্লেষ্য ধারক মেরুযুক্ত, আর চিহ্নের বিভব একটি সীমা, কাজের বিন্দু নয়: 16 V-এর ধারক 12 V বর্তনীতে বছরের পর বছর বাঁচে, আর 15 V বর্তনীতে মাসখানেক। শৌখিন বেতারকর্মীদের অভ্যাস দুটি বাতিল উপসর্গ ধরে রেখেছে: «µµF» আর «mmF» মানে ছিল পিকোফ্যারাড। CGS স্থিরতড়িৎ পদ্ধতির ঐতিহাসিক স্ট্যাটফ্যারাড সেন্টিমিটারের সমান: স্থিরতড়িৎ এককে ধারকত্ব মাপা হত দৈর্ঘ্য দিয়ে।
06 · প্রতিবেশী একক
ফ্যারাড দাঁড়িয়ে আছে আধান আর বিভবের মাঝে, আর হেনরির সঙ্গে জুটি বেঁধে ঠিক করে দোলন বর্তনীর কম্পাঙ্ক — সেই বর্তনীই যা রেডিওকে কোনো স্টেশনে মেলায়।
শক্তির সূত্রে বিভবের বর্গ মানে বিভব দ্বিগুণ করলে চারগুণ সঞ্চিত হয় — তাই সুপারক্যাপাসিটরে ফ্যারাডের জন্য নয়, প্রতিটি বাড়তি ভোল্টের জন্যই লড়াই। Simetrium-এর নথিগুলির মধ্যে ফ্যারাডের পাশে আছে নথিগুলির মধ্যে ফ্যারাডের পাশে আছে কুলম্ব আর ভোল্ট সংজ্ঞা থেকে, হেনরি বর্তনীর জোড়-রাশি হিসেবে, ওহম সময়ধ্রুবক থেকে আর জুল সঞ্চিত শক্তির।
07 · ঐতিহাসিক অংশ
ফ্যারাডের আগে ধারকত্ব কীসে গোনা হত
পিটার ফান মুসেনব্রুক এমন জোরালো ধাক্কা খেয়েছিলেন যে নিজের কথায়, ফ্রান্সের মুকুট পেলেও পরীক্ষা আর করতেন না। লাইডেন জার প্রায় এক ন্যানোফ্যারাড ধরে রাখত — আর তাতেই একজন মানুষকে ফেলে দেওয়ার পক্ষে যথেষ্ট ছিল।
ফ্যারাডে নিয়মিত শিক্ষা পাননি আর গণিতও জানতেন না, কিন্তু তড়িৎপ্রকৌশলকে ক্ষেত্র, আবেশ আর তড়িৎবিশ্লেষণ — সবই দিয়েছিল ঠিক তাঁরই পরীক্ষা। ধারকত্বের এককের নাম রাখা হয় তাঁর নামে।
তড়িৎকর্মীদের কংগ্রেস ভোল্ট, অ্যাম্পিয়ার ও ওহ্মের সঙ্গে একসঙ্গেই কুলম্ব আর ভোল্ট দিয়ে ফ্যারাড নির্ধারণ করে। প্রয়োগ সঙ্গে সঙ্গে মাইক্রোফ্যারাডে সরে যায়: সেই বছরগুলিতে মানুষের হাতে গড়া কোনো জিনিসেরই ধারকত্ব গোটা এক ফ্যারাড ছিল না।
দ্বিস্তর ধারকের পেটেন্ট জমা দেয় General Electric, কিন্তু পণ্যে নিয়ে আসে জাপানের NEC, যারা 1978 সালে টেপ রেকর্ডারের স্মৃতির জন্য «সুপারক্যাপাসিটর» বাজারে আনে। আজ তিন হাজার ফ্যারাডের সুপারক্যাপাসিটর হাতের তালুতে ধরে যায়।
এককটি এমন হতভাগ্যভাবে বাছা হয়েছিল যে প্রায় দুইশো বছর কেউ তা ব্যবহার করেনি
ধারকত্বই একমাত্র বৈদ্যুতিক রাশি যার মানক নিছক জ্যামিতি থেকে গড়ে তোলা যায়। 1956 সালের টমসন ও ল্যাম্পার্ডের উপপাদ্য বলে, চারটি সমান্তরাল বেলনাকার তড়িৎদ্বারের ব্যবস্থায় একক দৈর্ঘ্যপ্রতি ধারকত্ব কেবল তড়িৎ ধ্রুবকের উপরেই নির্ভর করে, আর কিছুর উপরে নয়: দণ্ডের ব্যাসের উপরেও নয়, তাদের মধ্যেকার দূরত্বের উপরেও নয়। চলনশীল পর্দা দিয়ে উপরিপাতনের দৈর্ঘ্য মেপে নিলেই হল — ধারকত্ব হিসাব থেকেই জানা যায়। এমন গণনীয় ধারক মিটারপ্রতি প্রায় দুই পিকোফ্যারাড দিত, আর জাতীয় ধারকত্ব মানকের ভিত্তি হয়েছিল, আর তাদের মধ্য দিয়ে ওহ্ম মানকের, কেননা রোধ পাওয়া যায় ধারকত্ব আর কম্পাঙ্ক থেকে। কোয়ান্টাম হল ক্রিয়া 1990 সালে সেই শৃঙ্খল ছিঁড়ে ওহ্মকে প্রাথমিক করে তোলে; তবু গণনীয় ধারকগুলি স্বাধীন যাচাই হিসেবে গবেষণাগারে রয়ে গেল — দুই পথের ব্যবধান আজও বৈদ্যুতিক মানকের সংগতি পরীক্ষার একটি।
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
ফ্যারাডের নথি খোলাSI-এর মূল একক
পোড়ামাটির রঙে — যে চারটি একক মিলে ফ্যারাড গড়েঅন্য পদ্ধতিতে ধারকত্ব
নথির ভাষা
36 ভাষা। সংকেত F আন্তর্জাতিক, কিন্তু কোনো মানের লিখনরীতি নয়: ইউরোপীয় নকশায় একশো ন্যানোফ্যারাড, আমেরিকান নকশায় শূন্য দশমিক এক মাইক্রোফ্যারাড — নথি লিখনকে সেই দেশের চলিত রীতিতে আনে।