বিদ্যুতের গতি জানতে চাওয়াটা অনেকটা ফুটবলের গতি জানতে চাইবার মতো। একটি ফুটবলের গতি নানান কারণে কম/বেশি হতে পারে। খেলোয়াড় কতটা জোরের সাথে ফুটবলে লাথি কষিয়েছেন, বলটি কী শুণ্যে ভেসে এগুচ্ছে নাকি মাটি কামড়ে, আবহাওয়া কী বায়ুপ্রবণ নাকি শুষ্ক নাকি বর্ষাস্নাত, মাঠে কি ঘাস আছে বা পানি, ঘাস কি বড় না ছোট ইত্যাদি ইত্যাদি কারণেই ফুটবলের গতি কম/বেশি হতে পারে।
ঠিক তেমনি বিদ্যুত পরিবহনের যে বাহন, অর্থাৎ ইলেক্ট্রন, তার গতিও নানান কারণে কম/বেশী হতে পারে। যেমন, কতটা বিভব পার্থক্য আরোপিত হয়েছে পরিবাহির দুই প্রান্তে তার পরিমাণ (অনেকটা ফুটবলারের লাথির জোরের মতো)। পরিবাহির আকার/আকৃতি। কিম্বা পরিবাহির ধরণ (তামার তার একরকম, গ্রাফাইট রড আবার আরেক রকম, মানব শরীর অন্যরকম তো শূন্যস্থানে একেবারেই অন্যরকম)। তো বিদ্যুতের জন্য ভিন্ন ভিন্ন পরিবাহি পদার্থের ভেতর থেকে সর্বোচ্চ কতটুকু কমবেশি গতিতে ইলেক্ট্রন চলবে তার হিসেব করতে ব্যবহৃত হয় একটি ধারণা, যার নাম “ভেলোসিটি ফ্যাক্টর!। এর সর্বোচ্চ মান ১। যে পদার্থের ভেলোসিট ফ্যাক্টর ১’এর যত কাছাকাছি- তার ভেতর থেকে ইলেক্ট্রনের গতি তত বেশি।
এখন আলোক-কণা ফোটন ও বিদ্যুত-কণা ইলেক্ট্রন দুটোই মূলত তড়িচ্চৌম্বকিয় তরঙ্গ হওয়ায় শুণ্যস্থানে (ভ্যাক্যুমে) এদের সর্বোচ্চ গতি প্রায় সমান। প্রায় ৩ লক্ষ কিমি/সেকেন্ড। কিন্তু কোনো অনুতে ইলেক্ট্রনের সর্বোচ্চ গতি জানতে চাইলে বলা যায় ক্ষুদ্রতম অনু হাইড্রোজেনের কক্ষপথে ইলেক্ট্রনের ঘুরে বেড়াবার গতির কথা। এই গতি আলোর গতির ১% এরও কম, ~২২০০০ কিমি/সেকেন্ড। অবশ্য এই গতিকে বিদ্যুতের গতি বলা চলে না কারণ এই গতি আসলে মুক্ত ইলেক্ট্রনের গতি নয়। কোন বিভব পার্থক্যের প্রভাবে মুক্ত ইলেক্ট্রন কোনো পরিবাহির মধ্যথেকে যে গতিতে চলে সেটাকেই বিদ্যুতের গতি বলা যেতে পারে।
এখন আমাদের বাড়িঘরের কপার তারে যে কপার ব্যবহৃত হয় তার ভেলোসিটি ফ্যাক্টর ০.৯৫ এর কাছাকাছি। অর্থাৎ, তত্বীয়ভাবে এই পদার্থের ভেতর থেকে ইলেক্ট্রনের সর্বোচ্চ গতি হবে আলোর গতির প্রায় ৯৫%। অর্থাৎ প্রায় ২লক্ষ ৮৫ হাজার কিমি/সেকেন্ড। কিন্তু মাথায় রাখতে হবে- আমাদের দৈনন্দিন জীবনে ব্যবহৃত বিদ্যুতব্যবস্থায় বিভব (ভোল্টেজ)/ প্রবাহ (কারেন্ট)’এর পরিমাণ নিরাপত্তাজনীত কারণে সীমাবদ্ধ। তারের প্রস্থ ও ব্যবসায়িকভাবে নির্দিষ্টকৃত। এইসকল নেয়ামক মাথায় রেখে বিদ্যুতের যে গতি নির্ণীত হয়, তাকে বলা হয় ড্রিফট ভেলোসিটি । নিচের ছবিটিতে প্রচলিত কপার তারের ভেতর থেকে প্রচলিত মাত্রার বিদ্যুৎ প্রবাহ হলে এই ড্রিফট ভেলোসিটির মান নির্ণয় দেখানো হলো, যার মান মাত্র ৮০ মিটার/সেকেন্ড! অর্থাৎ, তাত্বিক সর্বোচ্চ মানের তুলনায় অনেক অনেক কম।
---Ashfaque E Alam
PhD ফলিত পদার্থ বিজ্ঞান, শেফিল্ড হালাম ইউনিভার্সিটি (2020)
বিজ্ঞানের পোকা ৫
