প্রাচীন থেকে আধুনিক প্রযুক্তি পর্যন্ত বিজ্ঞানীরা স্থিতিশীল বিদ্যুৎ নিয়ে গবেষণা

আধুনিক যন্ত্রপাতির সাহায্য ছাড়াই কিভাবে বিজ্ঞানীরা আদিযুগে স্থিতিতড়িৎ আকর্ষণ শক্তি সনাক্ত ও অধ্যয়ন করতেন? এর উত্তর হলো একটি আপাতদৃষ্টিতে সাধারণ যন্ত্রের মধ্যে, যার নাম তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র—একটি নীরব গোয়েন্দা যা বৈদ্যুতিক আধানের রহস্য উন্মোচন করে এবং আমাদের তড়িচ্চুম্বকত্ব সম্পর্কে ধারণা দেয়।

একটি প্রাথমিক বৈজ্ঞানিক যন্ত্র হিসেবে, তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র কুলম্বের সূত্র—অর্থাৎ, সমজাতীয় আধান পরস্পরকে বিকর্ষণ করে—এই নীতির মাধ্যমে বৈদ্যুতিক আধানের উপস্থিতি সনাক্ত করে। যখন একটি আহিত বস্তু কাছে আসে, তখন যন্ত্রটির অভ্যন্তরীণ উপাদানগুলি (সাধারণত সোনার পাতা বা পিথ বল) তাদের আধান পুনর্বিন্যাস করে, যা দৃশ্যমান গতি তৈরি করে এবং বৈদ্যুতিক কার্যকলাপ নির্দেশ করে।

গুণগত পরিমাপের মধ্যে সীমাবদ্ধ থাকলেও—আধানের সঠিক পরিমাণ বা বিভব পার্থক্য নির্ধারণ করতে অক্ষম—তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র ইলেক্ট্রোমিটার এবং ক্যাপাসিট্যান্স মিটারের মতো আরও উন্নত যন্ত্রের ভিত্তি হিসেবে কাজ করেছে। এই সাধারণ যন্ত্রটি বৈদ্যুতিক গবেষণার সূচনাবিন্দুকে প্রতিনিধিত্ব করে।

তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্রের উৎপত্তিস্থলটি ১৬০০ সালে ইংরেজ চিকিৎসক উইলিয়াম গিলবার্টের উদ্ভাবন, “ভার্সোরিয়াম”-এর সঙ্গে সম্পর্কিত—একটি ঘূর্ণায়মান সূঁচ যা আহিত বস্তুর প্রতি সাড়া দিত। বিজ্ঞান বিপ্লবের সময় এটি বিদ্যুতের অধ্যয়নের জন্য মানবজাতির প্রথম পদ্ধতিগত পদ্ধতির সূচনা করে।

পরবর্তী উন্নতিগুলি দুটি ক্লাসিক নকশার জন্ম দিয়েছে যা আজও মূল্যবান শিক্ষণীয় উপকরণ হিসেবে ব্যবহৃত হয়:

১৭৫৪ সালে জন ক্যান্টন কর্তৃক তৈরি, এই নকশায় হালকা বল (মূলত উদ্ভিদের পিথ থেকে তৈরি) অন্তরক সুতোয় ঝুলানো থাকে। যখন একটি আহিত বস্তু কাছে আসে:

• আবেশন মেরুকরণ ঘটে, কারণ পিথের মধ্যে ইলেকট্রনগুলি পুনর্বিন্যাসিত হয়
• তড়িৎ আকর্ষণ আহিত বস্তুর দিকে বলটিকে আকর্ষণ করে
• স্পর্শের মাধ্যমে আধান স্পর্শের মাধ্যমে আধান স্থানান্তরিত হয়, যা বিকর্ষণ তৈরি করে

দুটি ঝুলন্ত বলের মাধ্যমে, যন্ত্রটি তাদের পৃথকীকরণ কোণের মাধ্যমে আধানের পরিমাণ প্রদর্শন করে—যা স্থিতিতড়িৎ নীতির একটি উজ্জ্বল শ্রেণীকক্ষের উদাহরণ।

১৭৮৭ সালে আব্রাহাম বেনেট কর্তৃক উদ্ভাবিত, এই আরও সংবেদনশীল সংস্করণে রয়েছে:

• পরিবাহী ধাতব দণ্ড যা পাতলা সোনার পাতায় সমাপ্ত
• বায়ুপ্রবাহ কমানোর জন্য একটি প্রতিরক্ষামূলক কাঁচের আবরণ
• আধান নিয়ন্ত্রণের জন্য ঐচ্ছিকভাবে গ্রাউন্ডিং প্লেট

সোনার পাতার চরম পাতলাত্ব (কখনও কখনও কয়েক মাইক্রোমিটার) তাদের বিভেদের মাধ্যমে ক্ষুদ্র আধান সনাক্তকরণের অনুমতি দেয়। যন্ত্রটি সরাসরি স্পর্শ বা ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ইন্ডাকশন—যেখানে কাছাকাছি থাকা একটি আহিত বস্তু ভৌত সংযোগ ছাড়াই বিভাজন ঘটায়—এর মাধ্যমে আধান গ্রহণ করতে পারে।

প্রযুক্তিগত অগ্রগতির পরেও, তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র নিম্নলিখিত ক্ষেত্রে তাদের প্রাসঙ্গিকতা বজায় রেখেছে:

• পদার্থবিদ্যার শিক্ষা: আধান স্থানান্তর এবং ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক ইন্ডাকশনের মতো মৌলিক ধারণাগুলি প্রদর্শন করা
• বিকিরণ পর্যবেক্ষণ: বিশেষ কোয়ার্টজ ফাইবার ডসিমিটার আধান জমা হওয়ার মাধ্যমে আয়নিত বিকিরণ পরিমাপ করে

শ্রেণীকক্ষের পরীক্ষায় প্রায়শই তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র ব্যবহার করা হয়:

• স্থিতিশীল আধান তৈরি যাচাই করতে (যেমন, ঘষা অ্যাম্বার বা কাঁচ থেকে)
• উপকরণগুলির ট্রাইবোইলেকট্রিক বৈশিষ্ট্য তুলনা করতে
• আধান সংরক্ষণের নীতিগুলি চিত্রিত করতে

তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র পরিচালনার মূল ধারণাগুলির মধ্যে রয়েছে:

• আধানের কোয়ান্টাইজেশন: পদার্থের মৌলিক বৈশিষ্ট্য যা কুলম্বে পরিমাপ করা হয়
• তড়িৎস্ট্যাটিক বল: কুলম্বের বিপরীত বর্গ সূত্র দ্বারা বর্ণিত আকর্ষণ/বিকর্ষণ
• তড়িৎস্ট্যাটিক আবেশন: আহিত বস্তুর কাছাকাছি পরিবাহীতে আধান পুনর্বিন্যাস
• বৈদ্যুতিক বিভব: একটি বৈদ্যুতিক ক্ষেত্রের মধ্যে আধান সরানোর জন্য প্রয়োজনীয় কাজ

যদিও তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্রগুলি বৈদ্যুতিক গবেষণার পথপ্রদর্শক ছিল, তাদের সীমাবদ্ধতা—যেমন সীমিত সংবেদনশীলতা, গুণগত ফলাফল এবং পরিবেশগত সংবেদনশীলতা—তাদের নির্ভুল যন্ত্র দ্বারা প্রতিস্থাপিত করতে পরিচালিত করেছে। তা সত্ত্বেও, এই যন্ত্রগুলি মৌলিক ধারণাগুলি শেখানো এবং বৈজ্ঞানিক আবিষ্কারের ইতিহাস প্রদর্শনের জন্য অমূল্য।

আধুনিক ইলেক্ট্রোস্ট্যাটিক অ্যাপ্লিকেশন—শিল্পকর্মে রঙ করার প্রক্রিয়া থেকে শুরু করে বায়ু পরিস্রাবণ ব্যবস্থা পর্যন্ত—তাদের উৎস এই উদ্ভাবনী ডিটেক্টরগুলির দ্বারা প্রথম প্রকাশিত মৌলিক নীতিগুলিতে খুঁজে পাওয়া যায়। তড়িৎবীক্ষণ যন্ত্র মানব কৌতূহল এবং প্রকৃতির লুকানো শক্তিগুলি বোঝার জন্য আমাদের অবিরাম অনুসন্ধানের প্রমাণস্বরূপ।