वैद्युतवाहक बल

विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से भ्रमित न हों।

विद्युत चुंबकत्व और इलेक्ट्रानिक्स में, विद्युत वाहक बल (इलेक्ट्रोमोटेंस भी, संक्षिप्त ईएमएफ, निरूपित ${\mathcal {E}}$ या ${\xi }$) वोल्ट में मापे गए विद्युत आवेश की प्रति इकाई विद्युत परिपथ में ऊर्जा का स्थानांतरण है। विद्युत ट्रांसड्यूसर नामक उपकरण ऊर्जा के अन्य रूपों को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करके एक विद्युत वाहक बल प्रदान करते हैं। ऊर्जा परिवर्तन द्वारा ऊर्जा के अन्य रूपों को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। अन्य विद्युत उपकरण भी विद्युत वाहक बल उत्पन्न करते हैं, जैसे बैटरी (बिजली) , जो रासायनिक ऊर्जा को परिवर्तित करती है, और विद्युत जनित्र, जो यांत्रिक ऊर्जा को परिवर्तित करते हैं। यह ऊर्जा रूपांतरण विद्युत आवेश पर बल लगाने वाले कार्य (भौतिकी) द्वारा प्राप्त किया जाता है। हालाँकि, विद्युत वाहक बल स्वयं एक भौतिक बल नहीं है, और धारा अंतरराष्ट्रीय मानकीकरण संघ / अन्तर्राष्ट्रीय विद्युततकनीकी आयोग मानकों के लिए अवमानित शब्द पर विचार करें, इसके अतिरिक्त स्रोत विद्युत-दाब या स्रोत विद्युत् शक्ति ($U_{s}$चिह्नित) के नाम का समर्थन करें।

इलेक्ट्रॉनिक-हाइड्रोलिक सादृश्य विद्युत वाहक बल को एक पंप (पानी खींचने का यंत्र) द्वारा पानी के लिए किए गए यांत्रिक कार्य के रूप में देख सकता है, जिसके परिणामस्वरूप दबाव अंतर (विद्युत-दाब के अनुरूप) होता है।

विद्युत चुंबकत्व प्रवर्तन में, विद्युत वाहक बल को विद्युत चालक के एक बंद कुंडली के चारों ओर विद्युत चुंबकत्व कार्य (भौतिकी) के रूप में परिभाषित किया जा सकता है जो एक प्राथमिक आवेश (जैसे इलेक्ट्रॉन ) पर किया जाएगा यदि यह कुंडली के चारों ओर घूमता है।

थेवेनिन समतुल्य परिपथ, के रूप में तैयार किए गए दो-टर्मिनल उपकरणों के लिए, एक समतुल्य विद्युत वाहक बल को दो टर्मिनलों के बीच खुले परिपथ विद्युत-दाब के रूप में मापा जा सकता है। यदि कोई बाहरी विद्युत परिपथ टर्मिनलों से जुड़ा होता है, तो यह विद्युत वाहक बल एक विद्युत प्रवाह चला सकता है, जिस स्थिति में उपकरण उस परिपथ का विद्युत-दाब स्रोत बन जाता है।

यद्यपि एक विद्युत वाहक बल विद्युत-दाब उत्पन्न करता है और इसे विद्युत-दाब के रूप में मापा जा सकता है और कभी-कभी अनौपचारिक रूप से ''विद्युत-दाब'' कहा जा सकता है, वे एक ही घटना नहीं हैं (देखें § विभवांतर के साथ विभेदन)।

संक्षिप्त विवरण

विद्युत वाहक बल प्रदान करने वाले उपकरणों में विद्युत रासायनिक सेल , ताप-वैद्युत प्रभाव , सौर कोशिकाएं , प्रकाश चालकीय डायोड , विद्युत जनित्र , प्रेरक , विद्युत परिवर्तक और यहां तक ​​कि वान डी ग्राफ जनित्र सम्मिलित हैं। प्रकृति में, विद्युत वाहक बल उत्पन्न होता है जब एक सतह के माध्यम से चुंबकीय क्षेत्र में अस्थिरता होता है। उदाहरण के लिए, एक भू-चुंबकीय तूफान के समय पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का स्थानांतरण एक विद्युत तंत्र में धाराओं को प्रेरित करता है क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र की रेखाएं चालकों के चारों ओर स्थानांतरित और बीच से होकर जाती हैं।

एक बैटरी में, आवेश पृथक्करण जो टर्मिनलों के बीच एक विभवांतर ( विद्युत-दाब ) को उत्पन्न कर देता है, इलेक्ट्रोड पर रासायनिक प्रतिक्रिया द्वारा पूरा किया जाता है जो रासायनिक संभावित ऊर्जा को विद्युत चुम्बकीय संभावित ऊर्जा में परिवर्तित करता है। वोल्टायिक सेल को प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर परमाणु आयामों के ''आवेश पंप'' के रूप में माना जा सकता है, जो है:

विद्युत वाहक बल के एक (रासायनिक) स्रोत को एक प्रकार के आवेश पंप के रूप में माना जा सकता है जो सकारात्मक आवेशों को कम क्षमता वाले बिंदु से उसके आंतरिक भाग से उच्च क्षमता वाले बिंदु तक ले जाने का कार्य करता है। ... रासायनिक, यांत्रिक या अन्य माध्यमों से विद्युत वाहक बल का स्रोत काम ${\textstyle {\mathit {d}}W}$ उस चार्ज पर इसे उच्च-क्षमता वाले टर्मिनल पर ले जाने के लिए विद्युत वाहक बल ${\textstyle {\mathcal {E}}}$ स्रोत के कार्य के रूप में परिभाषित किया गया है ${\textstyle {\mathit {d}}W}$के रूप में परिभाषित किया गया है ${\textstyle dq}$ प्रति आवेश किया गया ${\textstyle {\mathcal {E}}={\frac {{\mathit {d}}W}{{\mathit {d}}q}}}$.

एक विद्युत जनित्र में, जनित्र के अंदर एक समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्र विद्युत चुम्बकीय प्रेरण के माध्यम से एक विद्युत क्षेत्र बनाता है, जो जनित्र टर्मिनलों के बीच एक विभवांतर उत्पन्न करता है। जनित्र के अंदर आवेश पृथक्करण होता है क्योंकि इलेक्ट्रॉन एक टर्मिनल से दूसरे टर्मिनल की ओर प्रवाहित होते हैं, जब तक कि खुले-परिपथ स्थिति में, एक विद्युत क्षेत्र विकसित नहीं हो जाता है जो आगे आवेश पृथक्करण को असंभव बना देता है। आवेश पृथक्करण के कारण विद्युत-दाब द्वारा विद्युत वाहक बल का सामना किया जाता है। यदि एक विद्युत दबाव जुड़ा हुआ है, तो यह विद्युत-दाब धारा चला सकता है। ऐसी विद्युत मशीनों में विद्युत वाहक बल को नियंत्रित करने वाला सामान्य सिद्धांत फैराडे का प्रेरण का नियम है।

इतिहास

1801 में, अलेक्जेंडर वोल्टा ने बैटरी के सक्रिय कारक (जिसका उन्होंने 1798 के आसपास आविष्कार किया था) का वर्णन करने के लिए "फोर्स मोट्रिस इलेक्ट्रिक" शब्द की प्रारंभ की। इसे अंग्रेजी में "इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स" कहा जाता है।

1830 के आसपास, माइकल फैराडे ने स्थापित किया कि दो इलेक्ट्रोड-विद्युत-अपघट्य अंतराफलक में से प्रत्येक पर रासायनिक प्रतिक्रियाएं वोल्टायिक सेल के लिए विद्युत वाहक बल की स्थिरता प्रदान करती हैं। यही है, ये प्रतिक्रियाएं धारा को संचालित करती हैं और ऊर्जा का एक अंतहीन स्रोत नहीं हैं जैसा कि पहले के अप्रचलित सिद्धांत ने सोचा था। खुले-परिपथ स्थिति में, आवेश पृथक्करण तब तक जारी रहता है जब तक कि अलग-अलग आवेशों से विद्युत क्षेत्र प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए पर्याप्त न हो। वर्षों पहले, एलेसेंड्रो वोल्टा, जिन्होंने अपनी कोशिकाओं के धातु-धातु (इलेक्ट्रोड-इलेक्ट्रोड) अंतराफलक में एक संपर्क विभवांतर को मापा था, ने गलत विचार रखा था कि केवल संपर्क (रासायनिक प्रतिक्रिया को ध्यान में रखे बिना) विद्युत वाहक बल की उत्पत्ति थी। .

अंकन और माप की इकाइयाँ

विद्युत वाहक बल को प्रायः ${\mathcal {E}}$ या ℰ द्वारा निरूपित किया जाता है।

आंतरिक प्रतिरोध के बिना एक उपकरण में, यदि एक विद्युत आवेश $q$ उस उपकरण से गुजरने पर एक ऊर्जा प्राप्त करता है $W$ कार्य के माध्यम से, उस उपकरण के लिए शुद्ध विद्युत वाहक बल प्रति इकाई इलेक्ट्रिक आवेश ${\textstyle {\tfrac {W}{Q}}}$प्राप्त ऊर्जा है: प्रति आवेश ऊर्जा के अन्य उपायों की तरह, विद्युत वाहक बल इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली इकाई वोल्ट का उपयोग करता है, जो जूल (ऊर्जा की एसआई इकाई) प्रति कूलॉम (आवेश की एसआई इकाई) के बराबर है।

विद्युत-स्थैतिक इकाइयों में विद्युत वाहक बल स्टेटवॉल्ट ( सेंटीमीटर ग्राम इकाइयों की दूसरी प्रणाली में एर्ग प्रति विद्युत-स्थैतिक इकाई के इलेक्ट्रिक आवेश के बराबर) है।

औपचारिक परिभाषाएँ

विद्युत वाहक बल के एक स्रोत (जैसे बैटरी) के अंदर जो खुले परिपथ है, नकारात्मक टर्मिनल एन और सकारात्मक टर्मिनल P के बीच एक आवेश वियोजन होता है। यह एक विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र ${\boldsymbol {E}}_{\mathrm {open\ circuit} }$ की ओर जाता है जो P से N की ओर संकेत करता है, जबकि स्रोत का विद्युत वाहक बल परिपथ से संपर्क होने पर N से P तक धारा चलाने में सक्षम होना चाहिए। इसका नेतृत्व मैक्स अब्राहम एक गैर-विद्युत-स्थैतिक विद्युत क्षेत्र की अवधारणा को प्रस्तुत करने के लिए प्रेरित किया ${\boldsymbol {E}}'$ जो केवल विद्युत वाहक बल के स्रोत के अंदर सम्मिलित है। खुले-परिपथ स्थिति में, ${\boldsymbol {E}}'=-{\boldsymbol {E}}_{\mathrm {open\ circuit} }$, जबकि जब स्रोत एक परिपथ से विद्युत क्षेत्र से जुड़ा होता है ${\boldsymbol {E}}$ स्रोत के अंदर परिवर्तित हो जाता है लेकिन ${\boldsymbol {E}}'$ वास्तविक रूप से वही रहता है। खुले-परिपथ स्थिति में, आवेश के पृथक्करण द्वारा बनाए गए अपरिवर्तनवादी क्षेत्र विद्युत-स्थैतिक फील्ड विद्युत वाहक बल उत्पन्न करने वाली सामर्थ्यों को वास्तव मे अस्वीकृत कर देता है। गणितीय रूप से:

$${\mathcal {E}}_{\mathrm {source} }=\int _{N}^{P}{\boldsymbol {E}}'\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=-\int _{N}^{P}{\boldsymbol {E}}_{\mathrm {open\ circuit} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=V_{P}-V_{N}\ ,$$

जहां पर ${\boldsymbol {E}}_{\mathrm {open\ circuit} }$ विद्युत वाहक बल से जुड़े आवेश पृथक्करण द्वारा निर्मित अपरिवर्तनवादी विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र है, $\mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}$ टर्मिनल एन से टर्मिनल P तक पथ का एक तत्व है, '$\cdot$' वेक्टर डॉट उत्पाद को दर्शाता है, और $V$ विद्युत अदिश क्षमता है। यह विद्युत वाहक बल स्रोत के गैर-विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र द्वारा एक इकाई आवेश पर किया गया कार्य है ${\boldsymbol {E}}'$ जब आवेश N से P की ओर गति करता है।

जब स्रोत दबाब से जुड़ा होता है, तो इसका विद्युत वाहक बल न्यायसंगत होता है ${\mathcal {E}}_{\mathrm {source} }=\int _{N}^{P}{\boldsymbol {E}}'\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\ ,$ इसके अंदर ${\boldsymbol {E}}$ और विद्युत क्षेत्र से कोई सरल संबंध नहीं है।

एक अलग चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में एक बंद पथ के स्थिति में, (स्थिर) बंद कुंडली के आसपास विद्युत क्षेत्र का अभिन्न अंग $C$ अशून्य हो सकता है। फिर, कुंडली में प्रेरित विद्युत वाहक बल (जिसे प्रायः प्रेरित विद्युत-दाब कहा जाता है) है:

$${\mathcal {E}}_{C}=\oint _{C}{\boldsymbol {E}}\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=-{\frac {d\Phi _{C}}{dt}}=-{\frac {d}{dt}}\oint _{C}{\boldsymbol {A}}\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\ ,$$

जहां पर ${\boldsymbol {E}}$ संपूर्ण विद्युत क्षेत्र, अपरिवर्तनवादी और गैर-अपरिवर्तनवादी है, और अभिन्न एक अव्यवस्थित, लेकिन स्थिर, बंद वक्र $C$ के आसपास है जिसके माध्यम से एक समय-भिन्न चुंबकीय प्रवाह $\Phi _{C}$ होता है , और ${\boldsymbol {A}}$ वेक्टर क्षमता है। विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र एक परिपथ के चारों ओर शुद्ध विद्युत वाहक बल में योगदान नहीं करता है क्योंकि विद्युत क्षेत्र का विद्युत-स्थैतिक भाग अपरिवर्तनवादी बल है (अर्थात, एक बंद पथ के आसपास क्षेत्र के विपरीत किया गया कार्य शून्य है, किरचॉफ का विद्युत-दाब नियम देखें, जो वैध है, जब तक परिपथ तत्व स्थिरता पर रहते हैं और विकिरण को उपेक्षित कर दिया जाता है). अर्थात्, प्रेरित विद्युत वाहक बल (जैसे दबाब से जुड़ी बैटरी का विद्युत वाहक बल) विद्युत अदिश क्षमता में अंतर के अर्थ में विद्युत-दाब नहीं है।

यदि कुंडली $C$ एक चालक है जो धारा $I$ को वहन करता है कुंडली के चारों ओर एकीकरण की दिशा में, और चुंबकीय प्रवाह उस धारा के कारण है, हमारे पास $\Phi _{B}=LI$ है, जहां पर $L$ कुंडली का स्व-संयोजन है। यदि इसके अतिरिक्त, कुंडली में एक कुंडली सम्मिलित है जो बिंदु 1 से 2 तक विस्तृत है, जैसे कि चुंबकीय प्रवाह उस क्षेत्र में अधिकतम सीमा तक स्थानीयकृत है, तो उस क्षेत्र को प्रेरक के रूप में अभिव्यक्त करना प्रथागत है, और यह विचार करने के लिए कि इसका विद्युत वाहक बल स्थानीयकृत है। फिर, हम एक अलग कुंडली $C'$ पर विचार कर सकते हैं जिसमें 1 से 2 तक कुंडलित चालक होते हैं, और कुंडल के केंद्र में 2 से 1 तक एक काल्पनिक रेखा होती है। चुंबकीय प्रवाह, और विद्युत वाहक बल, कुंडली $C'$ में अनिवार्य रूप से वही है जो कुंडली $C$ में है :

$${\mathcal {E}}_{C}={\mathcal {E}}_{C'}=-{\frac {d\Phi _{C'}}{dt}}=-L{\frac {dI}{dt}}=\oint _{C}{\boldsymbol {E}}\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=\int _{1}^{2}{\boldsymbol {E}}_{\mathrm {conductor} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}-\int _{1}^{2}{\boldsymbol {E}}_{\mathrm {center\ line} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\ .$$

एक अच्छे चालक के लिए, ${\boldsymbol {E}}_{\mathrm {conductor} }$ नगण्य है, इसलिए हमारे पास एक अच्छा सन्निकटन है,

$$L{\frac {dI}{dt}}=\int _{1}^{2}{\boldsymbol {E}}_{\mathrm {center\ line} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=V_{1}-V_{2}\ ,$$

जहां पर $V$ बिंदु 1 और 2 के बीच केंद्र रेखा के साथ विद्युत अदिश क्षमता है।

इस प्रकार, हम एक प्रभावी विद्युत-दाब ड्रॉप को जोड़ सकते हैं $L\ dI/dt$ एक प्रेरक के साथ (तथापि प्रेरित विद्युत वाहक बल की हमारी सामान्य समझ अदिश क्षमता के अतिरिक्त वेक्टर क्षमता पर आधारित है), और इसे किरचॉफ के विद्युत-दाब नियम में दबाब तत्व के रूप में मानते हैं,

$$\sum {\mathcal {E}}_{\mathrm {source} }=\sum _{\mathrm {load\ elements} }\mathrm {voltage\ drops} ,$$

जहां अब प्रेरित विद्युत वाहक बल को स्रोत विद्युत वाहक बल नहीं माना जाता है।

इस परिभाषा को विद्युत वाहक बल $C$और पथों के एकपक्षीय स्रोतों तक बढ़ाया जा सकता है वेग ${\boldsymbol {v}}$ से चल रहा है विद्युत क्षेत्र के माध्यम ${\boldsymbol {E}}$ से और चुंबकीय क्षेत्र ${\boldsymbol {B}}$:

$${\begin{aligned}{\mathcal {E}}&=\oint _{C}\left[{\boldsymbol {E}}+{\boldsymbol {v}}\times {\boldsymbol {B}}\right]\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\\&\qquad +{\frac {1}{q}}\oint _{C}\mathrm {Effective\ chemical\ forces\ \cdot } \ \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\\&\qquad \qquad +{\frac {1}{q}}\oint _{C}\mathrm {Effective\ thermal\ forces\ \cdot } \ \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\ ,\end{aligned}}$$

जो मुख्य रूप से एक वैचारिक समीकरण है, क्योंकि ''प्रभावी बलों'' का निर्धारण कठिन होता है। अवधि $\oint _{C}\left[{\boldsymbol {E}}+{\boldsymbol {v}}\times {\boldsymbol {B}}\right]\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}$ प्रायः एक प्रेरक विद्युत वाहक बल कहा जाता है।

(विद्युत-रासायनिक) ऊष्मप्रवैगिकी में

जब प्रभार राशि से गुणा किया जाए $dQ$ विद्युत वाहक बल ${\mathcal {E}}$ एक ऊष्मागतिक कार्य ${\mathcal {E}}\,dQ$ अवधि उत्पन्न करता है बैटरी में आवेश पास होने पर गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन के लिए औपचारिकता में इसका उपयोग किया जाता है:

$dG=-S\,dT+V\,dP+{\mathcal {E}}\,dQ\ ,$

जहां पर $G$ गिब्स मुक्त ऊर्जा है, $S$ एन्ट्रापी है, $V$ प्रणाली आयतन है, इसका दबाव $P$ है और $T$ इसका परम तापमान है।

संयुक्त $({\mathcal {E}},Q)$ एक संयुग्म चर (ऊष्मप्रवैगिकी) का एक उदाहरण है। निरंतर दबाव पर उपरोक्त संबंध मैक्सवेल संबंध उत्पन्न करता है जो खुले सेल विद्युत-दाब में तापमान $T$ के साथ परिवर्तन को जोड़ता है (एक मापने योग्य मात्रा) एंट्रॉपी में परिवर्तन के लिए जब $S$ आवेश को समतापीय और समदाबीय रूप से पारित किया जाता है। उत्तरार्द्ध विद्युत रासायनिक प्रतिक्रिया की प्रतिक्रिया एन्ट्रापी से निकटता से संबंधित है जो बैटरी को अपनी शक्ति प्रदान करता है। यह मैक्सवेल संबंध है:

$\left({\frac {\partial {\mathcal {E}}}{\partial T}}\right)_{Q}=-\left({\frac {\partial S}{\partial Q}}\right)_{T}$

यदि आयनों का एक मोल विलयन में जाता है (उदाहरण के लिए, एक डेनियल सेल में, जैसा कि नीचे चर्चा की गई है) बाहरी परिपथ के माध्यम से आवेश है:

$\Delta Q=-n_{0}F_{0}\ ,$

जहां पर $n_{0}$ इलेक्ट्रॉनों/आयन की संख्या है, और $F_{0}$ फैराडे स्थिरांक है और ऋण चिह्न सेल के निर्वहन को इंगित करता है। निरंतर दबाव और आयतन को मानते हुए, सेल के ऊष्मागतिक गुणों को उसके विद्युत वाहक बल के व्यवहार से दृढ़ता से संबंधित किया जाता है:

$\Delta H=-n_{0}F_{0}\left({\mathcal {E}}-T{\frac {d{\mathcal {E}}}{dT}}\right)\ ,$

जहां पर $\Delta H$ प्रतिक्रिया की मानक एन्थैल्पी है। दाईं ओर की सभी मात्राएँ प्रत्यक्ष रूप से मापी जा सकती हैं। निरंतर तापमान और दबाव मानते हुए:

$\Delta G=-n_{0}F_{0}{\mathcal {E}}$

जिसका उपयोग नर्नस्ट समीकरण की व्युत्पत्ति में किया जाता है।

विभवांतर के साथ विभेदन

हालांकि एक विद्युत विभवांतर (विद्युत-दाब) को कभी-कभी विद्युत वाहक बल कहा जाता है, हालाँकि वे औपचारिक रूप से अलग अवधारणाएँ हैं:

• विद्युत वाहक बल एक परिवर्तन मे विभवांतर धारा प्रवाह का एक कारण है।
• विभवांतर ही विद्युत वाहक बल का कारण नहीं है।
  • किरचॉफ के परिपथ नियमो पर विचार करें, जो कहता है कि परिपथ में किसी कुंडली के माध्यम से जाने वाले विभवांतरो का योग शून्य है। एक विद्युत-दाब स्रोत और एक प्रतिरोधक के एक परिपथ के लिए, स्रोत के लागू विद्युत-दाब और प्रतिरोधक के माध्यम से ओमी प्रतिरोध विद्युत-दाब ड्रॉप का योग शून्य है। लेकिन प्रतिरोधक कोई विद्युत वाहक बल प्रदान नहीं करता है, केवल विद्युत-दाब स्रोत करता है:
    • एक बैटरी स्रोत का उपयोग करने वाले परिपथ के लिए, विद्युत वाहक बल केवल बैटरी में रसायन के कारण होता है जो आवेश पृथक्करण का कारण बनता है, जो एक विभवांतर उत्पन्न करता है।
    • एक विद्युत जनित्र का उपयोग करने वाले परिपथ के लिए, विद्युत वाहक बल केवल जनित्र के अंदर एक समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्र के कारण होता है जो आवेश वियोजन का कारण बनता है, जो एक विभवांतर उत्पन्न करता है।
• 1 वोल्ट विद्युत वाहक बल और 1 वोल्ट विभवांतर दोनों 1 जूल प्रति कूलॉम आवेश के अनुरूप हैं। हालांकि:
  • 1 वोल्ट विद्युत वाहक बल का अर्थ है कि स्रोत से गुजरने वाले आवेश के प्रत्येक कूलॉम को 1 जूल की ऊर्जा प्रदान करता है।
  • एक परिपथ पर दो बिंदुओं के बीच 1 वोल्ट के विभवांतर का तात्पर्य है कि आवेश के प्रत्येक कूलॉम को या तो इसकी आवश्यकता होगी:
    • उस विभवांतर को ऊपर ले जाने के लिए 1 जूल ऊर्जा प्राप्त करें,
    • या उस विभवांतर को कम करने के लिए 1 जूल ऊर्जा छोड़ दें।

एक खुले परिपथ के स्थिति में, विद्युत वाहक बल उत्पन्न करने वाले तंत्र द्वारा अलग किया गया विद्युत आवेश पृथक्करण तंत्र का विरोध करने वाला एक विद्युत क्षेत्र बनाता है। उदाहरण के लिए, वोल्टायिक सेल में रासायनिक प्रतिक्रिया तब रुक जाती है जब प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर विरोधी विद्युत क्षेत्र प्रतिक्रियाओं को रोकने के लिए पर्याप्त मजबूत होता है। एक बड़ा विरोधी क्षेत्र प्रतिवर्ती कोशिकाओं कहलाने वाली प्रतिक्रियाओं को परिवर्तित कर सकता है।

विद्युत आवेश जिसे अलग कर दिया गया है, एक विद्युत विभवांतर उत्पन्न करता है जिसे (कई स्थितियों में) दबाब से संपर्क न होने पर उपकरण के टर्मिनलों के बीच वाल्टमीटर से मापा जा सकता है। बैटरी (या अन्य स्रोत) के लिए विद्युत वाहक बल का परिमाण इस खुले-परिपथ विद्युत-दाब का मान है। जब बैटरी आवेशित या ऋणशोधन हो रही होती है, तो विद्युत वाहक बल को प्रत्यक्ष रूप से बाहरी विद्युत-दाब का उपयोग करके नहीं मापा जा सकता है क्योंकि स्रोत के अंदर कुछ विद्युत-दाब नष्ट हो जाता है।हालाँकि, यह धारा के माप से अनुमान लगाया जा सकता है $I$ और विभवांतर $V$, बशर्ते कि आंतरिक प्रतिरोध $R$ पहले से ही मापा गया है:${\mathcal {E}}=V+IR\ .$

विभवांतर प्रेरित विद्युत वाहक बल (प्रायः प्रेरित विद्युत-दाब कहा जाता है) के समान नहीं है। दो बिंदुओं A और B के बीच विभवांतर (विद्युत अदिश क्षमता में अंतर) उस पथ से स्वतंत्र है जिसे हम A से B तक ले जाते हैं। यदि वोल्टमीटर सदैव A और B के बीच विभवांतर को मापता है, तो वोल्टमीटर की स्थिति में कोई भिन्नता नहीं आती। हालांकि, वोल्टमीटर की स्थिति पर निर्भर करने के लिए बिंदु A और B के बीच वोल्टमीटर द्वारा माप के लिए यह अधिकांश संभव है, यदि समय पर निर्भर चुंबकीय क्षेत्र सम्मिलित है। उदाहरण के लिए, परिनालिका के आंतरिक भाग में एक अलग प्रवाह उत्पन्न करने के लिए एक प्रत्यावर्ती धारा (एसी) का उपयोग करते हुए एक अनंत रूप से लंबी परिनालिका पर विचार करें। परिनालिका के बाहर हमारे पास दो प्रतिरोधक परिनालिका के चारों ओर एक वलय में जुड़े होते हैं। बायीं ओर का प्रतिरोधक 100 Ω है और दायीं ओर का प्रतिरोधक 200 Ω है, वे बिंदु A और B पर ऊपर और नीचे से जुड़े हुए हैं। फैराडे के नियम द्वारा प्रेरित विद्युत-दाब $V$ है , इसलिए धारा $I=V/(100+200)$। इसलिए 100 Ω प्रतिरोधक के सिरों पर विद्युत-दाब $100\ I$ और 200 Ω प्रतिरोधक के पार विद्युत-दाब $200\ I$ है, फिर भी दो प्रतिरोधक दोनों सिरों पर जुड़े हुए हैं, लेकिन $V_{AB}$ परिनालिका के बाईं ओर वोल्टमीटर के साथ मापा गया समान नहीं है परिनालिका $V_{AB}$ के दाईं ओर वोल्टमीटर से मापा जाता है।

उत्पत्ति

रासायनिक स्रोत

Main article: Electrochemical cell

एक विशिष्ट प्रतिक्रिया पथ के लिए प्रारंभिक अभिकारकों को एक ऊर्जा अवरोध को पार करने, एक मध्यवर्ती अवस्था में प्रवेश करने और अंत में एक निम्न ऊर्जा विन्यास में विकसित होने की आवश्यकता होती है। यदि आवेश पृथक्करण सम्मिलित है, तो इस ऊर्जा अंतर का परिणाम एक विद्युत वाहक बल हो सकता है। बर्गमैन एट एल और संक्रमण अवस्था देखें।

लवण सेतु का उपयोग करते हुए बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल

बैटरी (गैल्वेनिक सेल) कैसे विद्युत वाहक बल उत्पन्न करती है, इस सवाल पर 19वीं शताब्दी के अधिकांश समय तक वैज्ञानिकों का कब्जा रहा। विद्युत वाहक बल की स्थिरता अंततः 1889 में वाल्थर नर्नस्ट द्वारा निर्धारित की गई थी मुख्य रूप से इलेक्ट्रोड और विद्युत-अपघट्य के बीच अंतराफलक पर होना।

अणुओं या ठोस पदार्थों में परमाणुओं को रासायनिक बंध न द्वारा एक साथ रखा जाता है, जो अणु या ठोस (अर्थात न्यूनतम कुल संभावित ऊर्जा सिद्धांत ) को स्थिर करता है। जब अपेक्षाकृत उच्च ऊर्जा के अणु या ठोस एक साथ लाए जाते हैं, तो एक सहज रासायनिक प्रतिक्रिया हो सकती है जो बंधन को पुनर्व्यवस्थित करती है और सिस्टम की (मुक्त) ऊर्जा को कम करती है। बैटरी में, युग्मित अर्ध-प्रतिक्रियाएं, प्रायः धातुओं और उनके आयनों को सम्मिलित करते हुए, एक प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों के लाभ (कमी में कमी) और दूसरे (कमी-ऑक्सीकरण या रेडोक्स ) द्वारा इलेक्ट्रॉनों की हानि (जिसे ऑक्सीकरण कहा जाता है) के साथ मिलकर होते हैं। स्वतःस्फूर्त समग्र प्रतिक्रिया तभी हो सकती है जब इलेक्ट्रॉन इलेक्ट्रोड के बीच एक बाहरी तार के माध्यम से चलते हैं। दी गई विद्युत ऊर्जा रासायनिक प्रतिक्रिया प्रणाली द्वारा खोई गई मुक्त ऊर्जा है।

एक उदाहरण के रूप में, एक डेनियल सेल में एक जिंक एनोड (एक इलेक्ट्रॉन संग्राहक) होता है जो कि जिंक सल्फेट घोल में घुलने पर ऑक्सीकृत हो जाता है। ऑक्सीकरण प्रतिक्रिया (s = ठोस इलेक्ट्रोड; aq = जलीय घोल) के अनुसार इलेक्ट्रोड में अपने इलेक्ट्रॉनों को पीछे छोड़ते हुए घुलने वाला जस्ता:

$\mathrm {Zn_{(s)}\rightarrow Zn_{(aq)}^{2+}+2e^{-}\ }$

जिंक सल्फेट उस आधे सेल में विद्युत-अपघट्य है। यह एक ऐसा घोल है जिसमें जिंक केशन होते हैं $\mathrm {Zn} ^{2+}$, और सल्फेट आयनों $\mathrm {SO} _{4}^{2-}$ उन शुल्कों के साथ जो शून्य हो जाते हैं।

दूसरे आधे सेल में, कॉपर सल्फेट विद्युत-अपघट्य में कॉपर केशन कॉपर कैथोड में चले जाते हैं जिससे वे खुद को जोड़ लेते हैं क्योंकि वे रिडक्शन रिएक्शन द्वारा कॉपर इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रॉनों को अपना लेते हैं:

$\mathrm {Cu_{(aq)}^{2+}+2e^{-}\rightarrow Cu_{(s)}\ }$

जो कॉपर कैथोड पर इलेक्ट्रॉनों की कमी छोड़ देता है। एनोड पर अतिरिक्त इलेक्ट्रॉनों का अंतर और कैथोड पर इलेक्ट्रॉनों की कमी से दो इलेक्ट्रोड के बीच एक विद्युत क्षमता उत्पन्न होती है। (विद्युत-अपघट्य में इलेक्ट्रोड और आयनों के बीच इलेक्ट्रॉन हस्तांतरण की सूक्ष्म प्रक्रिया की विस्तृत चर्चा कॉनवे में पाई जा सकती है।) इस प्रतिक्रिया द्वारा जारी विद्युत ऊर्जा (213 kJ प्रति 65.4 ग्राम जस्ता) को जिंक के 207 kJ कमजोर बंधन (संसंजक ऊर्जा का छोटा परिमाण) के कारण अधीन किया जा सकता है, जिसमें 3d- और 4s-ऑर्बिटल्स भरे हुए हैं, की तुलना में कॉपर, जिसमें बॉन्डिंग के लिए एक खाली ऑर्बिटल उपलब्ध है।

यदि कैथोड और एनोड बाहरी चालक से जुड़े होते हैं, तो इलेक्ट्रॉन उस बाहरी परिपथ (आकृति में प्रकाश बल्ब) से गुज़रते हैं, जबकि आयन नमक पुल से गुज़रते हैं ताकि एनोड और कैथोड शून्य वोल्ट के विद्युत संतुलन तक रासायनिक संतुलन के रूप में आवेश संतुलन बनाए रख सकें। सेल में पहुंच गया है। इस प्रक्रिया में जिंक एनोड घुल जाता है जबकि कॉपर इलेक्ट्रोड पर कॉपर चढ़ाया जाता है। तांबे के आयनों को जस्ता इलेक्ट्रोड में जाने से रोकने और बाहरी प्रवाह उत्पन्न किए बिना वहां कम होने से नमक पुल को विद्युत परिपथ को बंद करना पड़ता है। यह नमक से नहीं बना है, बल्कि ऐसे पदार्थों से बना है जो विलयनों में धनायनों और आयनों (एक अलग नमक) को घुमाने में सक्षम हैं। पुल के साथ धनात्मक रूप से आवेशित धनायनों का प्रवाह विपरीत दिशा में बहने वाले ऋणात्मक आवेशों की समान संख्या के बराबर होता है।

यदि प्रकाश बल्ब को हटा दिया जाता है (खुले परिपथ) तो इलेक्ट्रोड के बीच विद्युत वाहक बल आवेश वियोजन के कारण विद्युत क्षेत्र द्वारा विरोध किया जाता है, और प्रतिक्रियाएं बंद हो जाती हैं।

इस विशेष सेल रसायन के लिए, 298 K (कमरे के तापमान) पर, विद्युत वाहक बल ${\mathcal {E}}$ = 1.0934 वी, के तापमान गुणांक के साथ $d{\mathcal {E}}/dT$ = −4.53×10⁻⁴ वी/के.

वोल्टीय सेल

वोल्टा ने 1792 के आसपास वोल्टायिक सेल विकसित की, और 20 मार्च, 1800 को अपना कार्य प्रस्तुत किया। वोल्टा ने विद्युत-दाब के उत्पादन में असमान इलेक्ट्रोड की भूमिका की सही पहचान की, लेकिन विद्युत-अपघट्य के लिए किसी भी भूमिका को गलत तरीके से खारिज कर दिया। वोल्टा ने 'दबाब श्रृंखला' में धातुओं का आदेश दिया, अर्थात एक क्रम में ऐसा कहना है कि सूची में से कोई भी किसी एक के संपर्क में आने पर सकारात्मक हो जाता है, लेकिन किसी भी व्यक्ति के साथ संपर्क करने से नकारात्मक हो जाता है। इस परिपथ के आरेख में एक प्रारूपिक सांकेतिक परिपाटी ( –||- ) में एक लंबा इलेक्ट्रोड 1 और एक छोटा इलेक्ट्रोड 2 होगा, यह इंगित करने के लिए कि इलेक्ट्रोड 1 हावी है। इलेक्ट्रोड विद्युत वाहक बल का विरोध करने के बारे में वोल्टा के नियम का तात्पर्य है कि, दस इलेक्ट्रोड (उदाहरण के लिए, जस्ता और नौ अन्य सामग्री) दिए जाने पर, वोल्टायिक कोशिकाओं (10 × 9/2) के 45 अद्वितीय संयोजन बनाए जा सकते हैं।

विशिष्ट मूल्य

प्राथमिक (एकल-उपयोग) और द्वितीयक (रिचार्जेबल) सेलों द्वारा उत्पादित विद्युत वाहक बल सामान्य रूप से कुछ वोल्ट की कोटि का होता है। नीचे उद्धृत आंकड़े नाममात्र हैं, क्योंकि विद्युत वाहक बल दबाब के आकार और सेल की थकावट की स्थिति के अनुसार भिन्न होता है।

विद्युत वाहक बल	सेल रसायन			सामान्य नाम
	एनोड	विलायक, विद्युत-अपघट्य	कैथोड
1.2 V	कैडमियम	जल, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड	NiO(OH)	निकेल-कैडमियम
1.2 V	मिश धातु (हाइड्रोजन अवशोषित)	जल, पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड	निकेल	निकेल–धातु हाइड्राइड
1.5 V	जिंक	जल, अमोनियम या जिंक क्लोराइड	कार्बन, मैंगनीज डाइऑक्साइड	जिंक कार्बन
2.1 V	लेड	जल, सल्फ्यूरिक अम्ल	लेड डाइऑक्साइड	लेड-अम्ल
3.6 V to 3.7 V	ग्रेफाइट	कार्बनिक विलायक, Li लवण	LiCoO2	लिथियम-आयन
1.35 V	जिंक	जल, सोडियम या पोटेशियम हाइड्रॉक्साइड	HgO	पारा सेल

अन्य रासायनिक स्रोत

अन्य रासायनिक स्रोतों में ईंधन सेल सम्मिलित हैं।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण

Main article: Faraday's law of induction

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण एक समय-निर्भर चुंबकीय क्षेत्र द्वारा एक परिसंचारी विद्युत क्षेत्र का उत्पादन है। एक समय-निर्भर चुंबकीय क्षेत्र या तो एक परिपथ के सापेक्ष एक चुंबक की गति से, दूसरे परिपथ के सापेक्ष एक परिपथ की गति से उत्पन्न हो सकता है (इनमें से कम से कम एक में विद्युत प्रवाह होना चाहिए), या विद्युत प्रवाह को बदलकर एक निश्चित परिपथ। विद्युत प्रवाह को बदलने के परिपथ पर ही प्रभाव को स्व-प्रेरण के रूप में जाना जाता है; दूसरे परिपथ पर प्रभाव को पारस्परिक प्रेरण के रूप में जाना जाता है।

किसी दिए गए परिपथ के लिए, विद्युत चुंबकत्व रूप से प्रेरित विद्युत वाहक बल फैराडे के प्रेरण के नियम के अनुसार परिपथ के माध्यम से चुंबकीय प्रवाह के परिवर्तन की दर से शुद्ध रूप से निर्धारित होता है।

जब भी प्रवाह लिंकेज में परिवर्तन होता है तो एक कुंडली या चालक में एक विद्युत वाहक बल प्रेरित होता है। जिस तरह से परिवर्तन लाए जाते हैं, उसके आधार पर दो प्रकार होते हैं: जब फ्लक्स लिंकेज में परिवर्तन प्राप्त करने के लिए चालक को एक स्थिर चुंबकीय क्षेत्र में ले जाया जाता है, तो विद्युत वाहक बल स्थिर रूप से प्रेरित होता है। गति द्वारा उत्पन्न विद्युत वाहक बल को प्रायः प्रेरक विद्युत वाहक बल कहा जाता है। जब फ्लक्स लिंकेज में परिवर्तन स्थिर चालक के आसपास चुंबकीय क्षेत्र में परिवर्तन से उत्पन्न होता है, तो विद्युत वाहक बल गतिशील रूप से प्रेरित होता है। समय-भिन्न चुंबकीय क्षेत्र द्वारा उत्पन्न विद्युत वाहक बल को प्रायः ट्रांसफॉर्मर विद्युत वाहक बल कहा जाता है।

संपर्क क्षमता

See also: Volta potential and Electrochemical potential

जब दो अलग-अलग सामग्रियों के ठोस संपर्क में होते हैं, तो ऊष्मागतिक संतुलन की आवश्यकता होती है कि ठोस पदार्थों में से एक दूसरे की तुलना में अधिक विद्युत क्षमता ग्रहण करता है। इसे संपर्क क्षमता कहा जाता है। संपर्क में भिन्न धातुएं उत्पन्न करती हैं जिसे संपर्क विद्युत वाहक बल या गैलवानी क्षमता के रूप में भी जाना जाता है। इस विभवांतर की भयावहता को प्रायः दो ठोस पदार्थों में फर्मी स्तर ों में अंतर के रूप में व्यक्त किया जाता है, जब वे आवेश तटस्थता पर होते हैं, जहां फर्मी स्तर (एक इलेक्ट्रॉन प्रणाली की रासायनिक क्षमता के लिए एक नाम) किसी इलेक्ट्रॉन को शरीर से किसी सामान्य बिंदु (जैसे जमीन) तक निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा का वर्णन करता है। यदि इलेक्ट्रॉन को एक पिंड से दूसरे पिंड में ले जाने में ऊर्जा लाभ होता है, तो ऐसा स्थानांतरण होगा। स्थानांतरण एक आवेश वियोजन का कारण बनता है, जिसमें एक शरीर इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है और दूसरा इलेक्ट्रॉनों को नष्ट कर देता है। यह आवेश ट्रांसफर निकायों के बीच एक विभवांतर का कारण बनता है, जो आंशिक रूप से संपर्क से उत्पन्न होने वाली क्षमता को अस्वीकृत कर देता है, और अंततः संतुलन तक पहुंच जाता है। ऊष्मागतिक संतुलन पर, फर्मी स्तर बराबर होते हैं (इलेक्ट्रॉन हटाने वाली ऊर्जा समान होती है) और अब निकायों के बीच एक अंतर्निर्मित विद्युत-स्थैतिक क्षमता होती है। संपर्क से पहले फर्मी स्तरों में वास्तविक अंतर को विद्युत वाहक बल कहा जाता है। संपर्क क्षमता अपने टर्मिनलों से जुड़े दबाब के माध्यम से स्थिर धारा नहीं चला सकती क्योंकि उस धारा में आवेश ट्रांसफर सम्मिलित होगा। इस तरह के स्थानांतरण को जारी रखने के लिए कोई तंत्र सम्मिलित नहीं है और इसलिए, संतुलन प्राप्त होने के बाद, एक धारा बनाए रखें।

कोई पूछताछ कर सकता है कि किरचॉफ के परिपथ नियमो में संपर्क क्षमता क्यों नहीं दिखाई देती है। संभावित बूंदों के योग में एक योगदान के रूप में किरचॉफ के विद्युत-दाब का नियम। प्रथागत उत्तर यह है कि किसी भी परिपथ में न केवल एक विशेष डायोड या जंक्शन सम्मिलित होता है, बल्कि पूरे परिपथ के चारों ओर वायरिंग आदि के कारण सभी संपर्क क्षमताएं भी सम्मिलित होती हैं। सभी संपर्क विभवों का योग शून्य है, और इसलिए उन्हें किरचॉफ के नियम में अनदेखा किया जा सकता है।

सौर सेल

Main article: Theory of solar cells

सौर कोशिकाओं का सिद्धांत # सौर सेल के समतुल्य परिपथ, परजीवी प्रतिरोधों की अनदेखी।

सोलर सेल के संचालन को सोलर सेल के सिद्धांत#सौर सेल के समतुल्य परिपथ से समझा जा सकता है। सेमीकंडक्टर के ऊर्जा अंतराल से अधिक ऊर्जा वाले फोटॉन मोबाइल इलेक्ट्रॉन छेद बनाते हैं। आवेश पृथक्करण P-एन जंक्शन से जुड़े पहले से सम्मिलित विद्युत क्षेत्र के कारण होता है। यह विद्युत क्षेत्र एक p-n जंक्शन#Equilibrium (शून्य बायस)|अंतर्निहित क्षमता से निर्मित होता है, जो जंक्शन में दो अलग-अलग सामग्रियों के बीच वोल्टा क्षमता से उत्पन्न होता है। p-n डायोड में धनात्मक इलेक्ट्रॉन छिद्रों और ऋणात्मक इलेक्ट्रॉनों के बीच आवेश पृथक्करण से प्रदीप्त डायोड टर्मिनलों के बीच एक विद्युत-दाब आगे बढ़ाएं , फोटोन विद्युत-दाब प्राप्त होता है, जो किसी भी संलग्न दबाव के माध्यम से विद्युत प्रवाहित करता है। फोटो विद्युत-दाब को कभी-कभी फोटो विद्युत वाहक बल कहा जाता है, जो प्रभाव और कारण के बीच अंतर करता है।

सोलर सेल धारा-विद्युत-दाब संबंध

दो आंतरिक धारा नुकसान $I_{SH}+I_{D}$ कुल धारा को सीमित करें $I$ बाहरी परिपथ के लिए उपलब्ध है। प्रकाश-प्रेरित आवेश पृथक्करण अंततः एक आगे की धारा बनाता है $I_{SH}$ सेल के आंतरिक प्रतिरोध के माध्यम से $R_{SH}$ प्रकाश-प्रेरित धारा के विपरीत दिशा में $I_{L}$. इसके अतिरिक्त, प्रेरित विद्युत-दाब p-n जंक्शन # फॉरवर्ड बायस जंक्शन की ओर जाता है, जो पर्याप्त उच्च विद्युत-दाब पर पुनर्संयोजन धारा का कारण होगा $I_{D}$ प्रकाश-प्रेरित धारा के विपरीत डायोड में।

जब आउटपुट शॉर्ट-परिपथ होता है, तो आउटपुट विद्युत-दाब शून्य हो जाता है, और इसलिए डायोड में विद्युत-दाब सबसे छोटा होता है। इस प्रकार, शॉर्ट-परिपथ का परिणाम सबसे छोटा होता है $I_{SH}+I_{D}$ नुकसान और इसके परिणामस्वरूप अधिकतम आउटपुट धारा, जो उच्च-गुणवत्ता वाले सौर सेल के लिए लगभग प्रकाश-प्रेरित धारा के बराबर होता है $I_{L}$. लगभग यही धारा आगे के विद्युत-दाब के लिए उस बिंदु तक प्राप्त किया जाता है जहां डायोड चालन महत्वपूर्ण हो जाता है।

प्रबुद्ध डायोड द्वारा बाहरी परिपथ को दिए गए धारा को सरल बनाया जा सकता है (कुछ मान्यताओं के आधार पर):

$I=I_{L}-I_{0}\left(e^{\frac {V}{m\ V_{\mathrm {T} }}}-1\right)\ .$

$I_{0}$ रिवर्स संतृप्ति धारा है। दो पैरामीटर जो सौर सेल निर्माण पर निर्भर करते हैं और कुछ हद तक विद्युत-दाब पर ही आदर्शता कारक एम और थर्मल विद्युत-दाब हैं $V_{\mathrm {T} }={\tfrac {kT}{q}}$, जो कमरे के तापमान पर लगभग 26 मिलीवोल्ट है।

सौर सेल फोटो विद्युत वाहक बल

दो प्रकाश-प्रेरित धाराओं के लिए सौर सेल आउटपुट विद्युत-दाब I_L रिवर्स संतृप्ति धारा I के अनुपात के रूप में व्यक्त किया गया₀ और 2 के निश्चित आइडियलिटी कारक m का उपयोग करना। उनका विद्युत वाहक बल उनके वाई-एक्सिस इंटरसेप्ट पर विद्युत-दाब है।

प्रबुद्ध डायोड के उपरोक्त सरलीकृत धारा-विद्युत-दाब संबंध को हल करना। आउटपुट विद्युत-दाब पैदावार के लिए धारा-विद्युत-दाब संबंध:

$V=m\ V_{\mathrm {T} }\ln \left({\frac {I_{\text{L}}-I}{I_{0}}}+1\right)\ ,$

जिसके विपरीत साजिश रची गई है $I/I_{0}$ आकृति में।

सौर सेल की फोटो विद्युत वाहक बल ${\mathcal {E}}_{\mathrm {photo} }$ खुले-परिपथ विद्युत-दाब के समान मूल्य है $V_{oc}$, जो आउटपुट धारा को शून्य करके निर्धारित किया जाता है $I$:

${\mathcal {E}}_{\mathrm {photo} }=V_{\text{oc}}=m\ V_{\mathrm {T} }\ln \left({\frac {I_{\text{L}}}{I_{0}}}+1\right)\ .$

प्रकाश-प्रेरित धारा पर इसकी लघुगणक निर्भरता है $I_{L}$ और वह जगह है जहां जंक्शन का फॉरवर्ड बायस विद्युत-दाब पर्याप्त है कि आगे की धारा प्रकाश-प्रेरित धारा को पूरी तरह से संतुलित करती है। सिलिकॉन जंक्शनों के लिए, यह सामान्य रूप से 0.5 वोल्ट से अधिक नहीं होता है। जबकि उच्च गुणवत्ता वाले सिलिकॉन पैनल के लिए यह प्रत्यक्ष रूप से सूर्य के प्रकाश में 0.7 वोल्ट से अधिक हो सकता है। प्रतिरोधक दबाव चलाते समय, आउटपुट विद्युत-दाब ओम के नियम का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है और शून्य वोल्ट के शॉर्ट-परिपथ मान और खुले-परिपथ विद्युत-दाब के बीच स्थित होगा $V_{oc}$. जब वह प्रतिरोध इतना छोटा होता है कि $I\approx I_{L}$ (दो सचित्र वक्रों का निकट-ऊर्ध्वाधर भाग), सौर सेल एक विद्युत-दाब जनित्र केअतिरिक्त एक धारा जनित्र की तरह अधिक कार्य करता है,

• कोई भी विद्युत ट्रांसड्यूसर # अनुप्रयोग जो भौतिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।

यह भी देखें

• काउंटर-विद्युत वाहक बल
• इलेक्ट्रिक बैटरी
• विद्युत रासायनिक सेल
• इलेक्ट्रोलाइटिक सेल
• बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल
• वोल्टायिक पाइल

आगे की पढाई

• George F. Barker, "On the measurement of electromotive force". Proceedings of the American Philosophical Society Held at Philadelphia for Promoting Useful Knowledge, American Philosophical Society. January 19, 1883.
• Andrew Gray, "Absolute Measurements in Electricity and Magnetism", Electromotive force. Macmillan and co., 1884.
• Charles Albert Perkins, "Outlines of Electricity and Magnetism", Measurement of Electromotive Force. Henry Holt and co., 1896.
• John Livingston Rutgers Morgan, "The Elements of Physical Chemistry", Electromotive force. J. Wiley, 1899.
• "Abhandlungen zur Thermodynamik, von H. Helmholtz. Hrsg. von Max Planck". (Tr. "Papers to thermodynamics, on H. Helmholtz. Hrsg. by Max Planck".) Leipzig, W. Engelmann, Of Ostwald classical author of the accurate sciences series. New consequence. No. 124, 1902.
• Theodore William Richards and Gustavus Edward Behr, jr., "The electromotive force of iron under varying conditions, and the effect of occluded hydrogen". Carnegie Institution of Washington publication series, 1906. LCCN 07-3935
• Henry S. Carhart, "Thermo-electromotive force in electric cells, the thermo-electromotive force between a metal and a solution of one of its salts". New York, D. Van Nostrand company, 1920. LCCN 20-20413
• Hazel Rossotti, "Chemical applications of potentiometry". London, Princeton, N.J., Van Nostrand, 1969. ISBN 0-442-07048-9 LCCN 69-11985
• Nabendu S. Choudhury, 1973. "Electromotive force measurements on cells involving beta-alumina solid electrolyte". NASA technical note, D-7322.
• John O'M. Bockris; Amulya K. N. Reddy (1973). "Electrodics". Modern Electrochemistry: An Introduction to an Interdisciplinary Area (2 ed.). Springer. ISBN 978-0-306-25002-6.
• Roberts, Dana (1983). "How batteries work: A gravitational analog". Am. J. Phys. 51 (9): 829. Bibcode:1983AmJPh..51..829R. doi:10.1119/1.13128.
• G. W. Burns, et al., "Temperature-electromotive force reference functions and tables for the letter-designated thermocouple types based on the ITS-90". Gaithersburg, MD : U.S. Dept. of Commerce, National Institute of Standards and Technology, Washington, Supt. of Docs., U.S. G.P.O., 1993.
• Norio Sato (1998). "Semiconductor photoelectrodes". Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes (2nd ed.). Elsevier. p. 326 ff. ISBN 978-0-444-82806-4.
• Hai, Pham Nam; Ohya, Shinobu; Tanaka, Masaaki; Barnes, Stewart E.; Maekawa, Sadamichi (2009-03-08). "Electromotive force and huge magnetoresistance in magnetic tunnel junctions". Nature. 458 (7237): 489–92. Bibcode:2009Natur.458..489H. doi:10.1038/nature07879. PMID 19270681. S2CID 4320209.