১. ওহমের সূত্র (Ohm’s Law Formulas)
এই সূত্রগুলো যেকোনো ইলেকট্রিক্যাল সার্কিটের মূল ভিত্তি। এগুলো ভোল্টেজ ($V$), কারেন্ট ($I$) এবং রেজিস্ট্যান্স ($R$)-এর মধ্যকার সম্পর্ক নির্দেশ করে।
$V = I \times R$ (ভোল্টেজ নির্ণয়)
- ব্যাখ্যা: কোনো পরিবাহীর মধ্য দিয়ে প্রবাহিত কারেন্ট এবং তার রেজিস্ট্যান্স বা বাধার গুণফলই হলো তার দুই প্রান্তের ভোল্টেজ ড্রপ বা বিভব পার্থক্য।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: সার্কিটের কোনো নির্দিষ্ট লোড বা রেজিস্টরের দুই প্রান্তে কত ভোল্টেজ ড্রপ হচ্ছে তা জানতে এটি ব্যবহৃত হয়। যেমন, একটি সেন্সর বা ইলেকট্রনিক উপাদানের জন্য সঠিক সাপ্লাই ভোল্টেজ নিশ্চিত করতে।
$I = V / R$ (কারেন্ট নির্ণয়)
- ব্যাখ্যা: ভোল্টেজকে রেজিস্ট্যান্স দ্বারা ভাগ করলে সার্কিটের কারেন্ট বা বিদ্যুৎ প্রবাহের মান পাওয়া যায়।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: সার্কিট ব্রেকার, ফিউজ এবং ক্যাবলের সাইজ (Rating) নির্ধারণের জন্য কারেন্ট জানা জরুরি। কোনো লোড তার নির্দিষ্ট ভোল্টেজে কতটুকু কারেন্ট টানবে, তা হিসাব করে সেই অনুযায়ী প্রটেকশন ডিভাইস সিলেক্ট করতে এটি ব্যবহার করা হয়।
$R = V / I$ (রেজিস্ট্যান্স নির্ণয়)
- ব্যাখ্যা: ভোল্টেজ এবং কারেন্টের অনুপাতই হলো ওই সার্কিট বা উপাদানের রেজিস্ট্যান্স।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: কোনো অজানা লোড বা মোটরের উইন্ডিংয়ের রেজিস্ট্যান্স ঠিক আছে কিনা তা পরীক্ষা করতে (Troubleshooting)। এছাড়া সার্কিটে কারেন্ট সীমিত করার জন্য কত মানের রেজিস্টর ব্যবহার করতে হবে (যেমন: LED-এর জন্য কারেন্ট লিমিটিং রেজিস্টর) তা বের করতে এটি লাগে।
২. বৈদ্যুতিক ক্ষমতা বা পাওয়ারের সূত্র (Electric Power Formulas)
পাওয়ার বা ক্ষমতা ($P$) নির্দেশ করে একটি সার্কিট প্রতি সেকেন্ডে কতটুকু বৈদ্যুতিক শক্তি খরচ বা রূপান্তর করছে (ইউনিট: ওয়াট বা Watt)।
$P = V \times I$
- ব্যাখ্যা: ভোল্টেজ এবং কারেন্টের গুণফলই হলো ডিরেক্ট কারেন্ট (DC) সার্কিটের মোট পাওয়ার। (এসি সিঙ্গেল ফেজের ক্ষেত্রে এর সাথে পাওয়ার ফ্যাক্টর গুণ হয়)।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: কোনো ডিভাইসের মোট পাওয়ার কনজাম্পশন (যেমন: একটি লাইট বা হিটার কত ওয়াট বিদ্যুৎ খাচ্ছে) বের করতে। এর মাধ্যমে পুরো সিস্টেমের মোট লোড হিসাব করা হয়।
$P = I^2 \times R$
- ব্যাখ্যা: কারেন্টের বর্গের সাথে রেজিস্ট্যান্স গুণ করলে পাওয়ার পাওয়া যায়। একে মূলত “Copper Loss” বা “$I^2R$ Loss” বলা হয়।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: ট্রান্সমিশন লাইনে বা ক্যাবলের ভেতরে তাপ হিসেবে কতটুকু বিদ্যুৎ শক্তি অপচয় হচ্ছে তা বের করতে এটি ব্যবহার করা হয়। ক্যাবল যেন অতিরিক্ত গরম হয়ে পুড়ে না যায়, তা নিশ্চিত করতে এই হিসাব অত্যন্ত গুরুত্বপূর্ণ।
$P = V^2 / R$
- ব্যাখ্যা: ভোল্টেজের বর্গকে রেজিস্ট্যান্স দিয়ে ভাগ করলে পাওয়ার পাওয়া যায়।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: যদি কারেন্টের মান জানা না থাকে, কিন্তু ভোল্টেজ এবং লাইনের রেজিস্ট্যান্স জানা থাকে (যেমন: একটি ওয়াটার হিটার বা ওভেনের কয়েলের ক্ষেত্রে), তখন সরাসরি তার পাওয়ার রেটিং বের করতে এটি ব্যবহার করা হয়।
৩. শক্তি ও চার্জের সূত্র (Energy & Charge Formulas)
$E = P \times t$ (বৈদ্যুতিক শক্তি)
- ব্যাখ্যা: পাওয়ার এবং সময়ের গুণফলই হলো মোট ব্যবহৃত বৈদ্যুতিক শক্তি ($E$)।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: বাসা-বাড়ি বা ফ্যাক্টরির বিদ্যুৎ বিল বা কত ইউনিট ($kWh$) বিদ্যুৎ খরচ হলো তা হিসাব করতে এটি ব্যবহার করা হয়। যেমন: ১০০০ ওয়াটের একটি এসি ১ ঘণ্টা চললে $1\ kWh$ বা ১ ইউনিট বিদ্যুৎ খরচ হবে।
$Q = I \times t$ (বৈদ্যুতিক চার্জ)
- ব্যাখ্যা: কারেন্ট এবং সময়ের গুণফল হলো মোট চার্জের পরিমাণ ($Q$), যার একক কুলম্ব (Coulomb)।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: ব্যাটারির ক্যাপাসিটি (যেমন: Ampere-hour বা $Ah$) হিসাব করতে এবং ইলেক্ট্রোপ্লেটিং শিল্পে কতটুকু মেটাল জমা হবে তা নির্ধারণে এটি ব্যবহৃত হয়।
$V = W / Q$
- ব্যাখ্যা: প্রতি ইউনিট চার্জকে এক স্থান থেকে অন্য স্থানে সরাতে যে পরিমাণ কাজ ($W$) করতে হয়, তাই হলো ভোল্টেজ। এটি মূলত ভোল্টেজের তাত্ত্বিক সংজ্ঞা।
৪. এসি সার্কিটের সূত্র (AC Circuit Formulas)
এসি (Alternating Current) সার্কিটে সাধারণ রেজিস্ট্যান্সের পাশাপাশি ইনডাক্টর ও ক্যাপাসিটরের কারণে সৃষ্ট বাধাও কাজ করে।
$Z = \sqrt{R^2 + (X_L – X_C)^2}$ (ইম্পিডেন্স)
- ব্যাখ্যা: এটি এসি সার্কিটের মোট বাধা বা ইম্পিডেন্স ($Z$)। এখানে $R$ হলো রেজিস্ট্যান্স, $X_L$ হলো ইনডাক্টরের বাধা (Inductive Reactance) এবং $X_C$ হলো ক্যাপাসিটরের বাধা (Capacitive Reactance)।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: মোটর, ট্রান্সফরমার বা যেকোনো এসি লাইনের মোট বাধা হিসাব করে কারেন্ট প্রবাহের মান নিখুঁতভাবে বের করতে এটি ব্যবহার করা হয়।
$X_L = 2\pi fL$ এবং $X_C = 1 / (2\pi fC)$
- ব্যাখ্যা: ফ্রিকোয়েন্সি ($f$) এবং ইনডাক্ট্যান্স ($L$) বা ক্যাপাসিট্যান্স ($C$)-এর উপর ভিত্তি করে এসি সার্কিটের কাল্পনিক বাধাগুলোর মান নির্ণয়ের সূত্র।
- কেন ও কোথায় ব্যবহার করবেন: ইলেকট্রনিক্স ফিল্টার ডিজাইন (যেমন: অডিও সিস্টেমে নয়েজ দূর করা) এবং পাওয়ার সিস্টেমের পাওয়ার ফ্যাক্টর ইমপ্রুভমেন্টের জন্য সঠিক সাইজের ক্যাপাসিটর ব্যাংক ব্যাংক নির্ধারণে এটি ব্যবহৃত হয়।
$f = 1 / T$ (ফ্রিকোয়েন্সি)
- ব্যাখ্যা: ওয়েভফর্মের একটি সাইকেল সম্পন্ন হতে যে সময় ($T$) লাগে, তার উল্টো মানই হলো ফ্রিকোয়েন্সি। যেমন: বাংলাদেশে বিদ্যুতের ফ্রিকোয়েন্সি $50\ Hz$।
৫. গুরুত্বপূর্ণ রূপান্তরসমূহ (Electrical Conversions)
বাস্তব ক্ষেত্রে বিভিন্ন ইকুইপমেন্টের নেমপ্লেট রিডিং বুঝতে এবং লোড ক্যালকুলেশনে এগুলো সরাসরি ব্যবহার করা হয়:
- $1\ Unit = 1\ kWh$: আমাদের বাসাবাড়ির বৈদ্যুতিক মিটারে যে ১ ইউনিট ওঠে, তা মূলত ১ কিলোওয়াট-আওয়ার শক্তির সমান।
- $1\ HP = 746\ Watts$: মোটরের ক্ষমতা সাধারণত হর্সপাওয়ার ($HP$)-এ থাকে। যেমন: একটি $2\ HP$ মোটরের ওয়াট হবে $2 \times 746 = 1492\ Watts$। ক্যাবল বা ব্রেকার সাইজিংয়ের জন্য এই কনভার্সন প্রতিনিয়ত লাগে।
- $1\ KVA = 0.8\ kW$ (ধরে নেওয়া হয়েছে $PF = 0.8$): জেনারেটর বা ট্রান্সফরমারের রেটিং থাকে $kVA$-তে। একে পাওয়ার ফ্যাক্টর ($0.8$) দিয়ে গুণ করলে আমরা বাস্তব কাজের ক্ষমতা বা কিলোওয়াট ($kW$) পাই।
- $1\ Ton = 3.517\ kW$: এটি এয়ার কন্ডিশনার (AC) বা চিলারের রেটিং। ১ টন এসি মানে সেটি ঘর থেকে প্রতি সেকেন্ডে $3.517\ kJ$ তাপ শোষণ করতে পারে। এর মাধ্যমে এসির বৈদ্যুতিক লোড কত হবে তা অনুমান করা যায়।
