वैद्युतवाहक बल: Difference between revisions
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[[ विद्युत |विद्युत चुंबकत्व]] और [[ इलेक्ट्रानिक्स | इलेक्ट्रानिक्स]] में, विद्युत वाहक बल (इलेक्ट्रोमोटेंस भी, संक्षिप्त ईएमएफ,<ref>{{Cite dictionary|title=ईएमएफ|url=https://www.ahdictionary.com/word/search.html?q=electromotive+force|year=1992|dictionary=American Heritage Dictionary of the English Language, 3rd ed.|publisher=Houghton Mifflin}}</ref><ref>{{Cite dictionary|title=ईएमएफ|url=https://www.oed.com/view/Entry/58919?rskey=PWMafP&result=1#eid5887886|dictionary=Oxford English Dictionary|url-access=subscription}}<!--template "cite OED" doesn't specify entry--></ref> निरूपित <math>\mathcal{E}</math> या <math>{\xi}</math>) [[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।<ref name="Tipler803" />[[ ऊर्जा परिवर्तन | ऊर्जा परिवर्तन]] द्वारा ऊर्जा के अन्य रूपों को [[ विद्युत ऊर्जा | विद्युत ऊर्जा]] में परिवर्तित करता है।<ref name="Tipler803">{{cite book|last1=Tipler|first1=Paul A.|title=भौतिक विज्ञान|date=January 1976|publisher=Worth Publishers, Inc.|location=New York, NY|isbn=978-0-87901-041-6|page=[https://archive.org/details/physics00tipl/page/803 803]|url=https://archive.org/details/physics00tipl/page/803}}</ref> अन्य विद्युत उपकरण भी विद्युत वाहक बल उत्पन्न करते हैं, जैसे [[ बैटरी (बिजली) | बैटरी (बिजली)]] , जो रासायनिक ऊर्जा को परिवर्तित करती है, और विद्युत जनित्र, जो यांत्रिक ऊर्जा को परिवर्तित करते हैं।<ref name="Stewart">{{cite book |last=Stewart |first=Joseph V. |title=Intermediate electromagnetic theory |publisher=World Scientific |year=2001 |isbn=978-981-02-4470-5 |publication-place=Singapore River Edge, NJ |page=389 |oclc=47127179}}</ref> यह ऊर्जा रूपांतरण विद्युत आवेश पर बल लगाने वाले [[ कार्य (भौतिकी) | कार्य (भौतिकी)]] द्वारा प्राप्त किया जाता है। हालाँकि, विद्युत वाहक बल स्वयं एक भौतिक बल नहीं है,<ref>{{Cite book |last=Matthews |first=Michael R. |url=https://books.google.com/books?id=7bP0AwAAQBAJ&dq=electromotive+force+history&pg=PA142 |title=International Handbook of Research in History, Philosophy and Science Teaching |date=2014-07-03 |publisher=Springer |isbn=978-94-007-7654-8 |pages=142 |language=en |quote=[Volta] stated that a new type of "force" was acting upon the charges, separating them and keeping them separated, and he called this action the electromotive force, the name that is still applied.}}</ref> और धारा [[ आईएसओ | अंतरराष्ट्रीय मानकीकरण संघ]] /[[ आईईसी | अन्तर्राष्ट्रीय विद्युततकनीकी आयोग]] मानकों के लिए अवमानित शब्द पर विचार करें, इसके अतिरिक्त स्रोत विद्युत-दाब या स्रोत विद्युत् शक्ति (<math>U_s</math>चिह्नित) के नाम का समर्थन करें।<ref>{{Cite web |title=IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 131-12-22: "source voltage" |url=https://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=131-12-22 |access-date=2022-12-19 |website=www.electropedia.org}}</ref><ref name="80000-6:2022">{{cite web|title=IEC 80000-6:2022|url=https://www.iso.org/standard/77846.html|publisher=[[International Organization for Standardization]]|access-date=2022-12-19}}</ref> | [[ विद्युत |विद्युत चुंबकत्व]] और [[ इलेक्ट्रानिक्स |इलेक्ट्रानिक्स]] में, विद्युत वाहक बल (इलेक्ट्रोमोटेंस भी, संक्षिप्त ईएमएफ,<ref>{{Cite dictionary|title=ईएमएफ|url=https://www.ahdictionary.com/word/search.html?q=electromotive+force|year=1992|dictionary=American Heritage Dictionary of the English Language, 3rd ed.|publisher=Houghton Mifflin}}</ref><ref>{{Cite dictionary|title=ईएमएफ|url=https://www.oed.com/view/Entry/58919?rskey=PWMafP&result=1#eid5887886|dictionary=Oxford English Dictionary|url-access=subscription}}<!--template "cite OED" doesn't specify entry--></ref> निरूपित <math>\mathcal{E}</math> या <math>{\xi}</math>) [[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।<ref name="Tipler803" />[[ ऊर्जा परिवर्तन | ऊर्जा परिवर्तन]] द्वारा ऊर्जा के अन्य रूपों को [[ विद्युत ऊर्जा |विद्युत ऊर्जा]] में परिवर्तित करता है।<ref name="Tipler803">{{cite book|last1=Tipler|first1=Paul A.|title=भौतिक विज्ञान|date=January 1976|publisher=Worth Publishers, Inc.|location=New York, NY|isbn=978-0-87901-041-6|page=[https://archive.org/details/physics00tipl/page/803 803]|url=https://archive.org/details/physics00tipl/page/803}}</ref> अन्य विद्युत उपकरण भी विद्युत वाहक बल उत्पन्न करते हैं, जैसे [[ बैटरी (बिजली) |बैटरी (बिजली)]], जो रासायनिक ऊर्जा को परिवर्तित करती है, और विद्युत जनित्र, जो यांत्रिक ऊर्जा को परिवर्तित करते हैं।<ref name="Stewart">{{cite book |last=Stewart |first=Joseph V. |title=Intermediate electromagnetic theory |publisher=World Scientific |year=2001 |isbn=978-981-02-4470-5 |publication-place=Singapore River Edge, NJ |page=389 |oclc=47127179}}</ref> यह ऊर्जा रूपांतरण विद्युत आवेश पर बल लगाने वाले [[ कार्य (भौतिकी) |कार्य (भौतिकी)]] द्वारा प्राप्त किया जाता है। हालाँकि, विद्युत वाहक बल स्वयं एक भौतिक बल नहीं है,<ref>{{Cite book |last=Matthews |first=Michael R. |url=https://books.google.com/books?id=7bP0AwAAQBAJ&dq=electromotive+force+history&pg=PA142 |title=International Handbook of Research in History, Philosophy and Science Teaching |date=2014-07-03 |publisher=Springer |isbn=978-94-007-7654-8 |pages=142 |language=en |quote=[Volta] stated that a new type of "force" was acting upon the charges, separating them and keeping them separated, and he called this action the electromotive force, the name that is still applied.}}</ref> और धारा [[ आईएसओ |अंतरराष्ट्रीय मानकीकरण संघ]] /[[ आईईसी | अन्तर्राष्ट्रीय विद्युततकनीकी आयोग]] मानकों के लिए अवमानित शब्द पर विचार करें, इसके अतिरिक्त स्रोत विद्युत-दाब या स्रोत विद्युत् शक्ति (<math>U_s</math>चिह्नित) के नाम का समर्थन करें।<ref>{{Cite web |title=IEC 60050 - International Electrotechnical Vocabulary - Details for IEV number 131-12-22: "source voltage" |url=https://www.electropedia.org/iev/iev.nsf/display?openform&ievref=131-12-22 |access-date=2022-12-19 |website=www.electropedia.org}}</ref><ref name="80000-6:2022">{{cite web|title=IEC 80000-6:2022|url=https://www.iso.org/standard/77846.html|publisher=[[International Organization for Standardization]]|access-date=2022-12-19}}</ref> | ||
इलेक्ट्रॉनिक-हाइड्रोलिक सादृश्य विद्युत वाहक बल को एक [[ पंप | पंप (पानी खींचने का यंत्र)]] द्वारा पानी के लिए किए गए [[ यांत्रिक कार्य | यांत्रिक कार्य]] के रूप में देख सकता है, जिसके परिणामस्वरूप दबाव अंतर (विद्युत-दाब के अनुरूप) होता है।<ref>{{cite journal |first=Irving|last=Langmuir |year=1916 |title=The Relation Between Contact Potentials and Electrochemical Action |url=https://books.google.com/books?id=OW0SAAAAYAAJ&q=%22electromotive%20force%20is%20that%22&pg=PA172 |journal=Transactions of the American Electrochemical Society |publisher=The Society |volume=29 |pages=175}}</ref> | इलेक्ट्रॉनिक-हाइड्रोलिक सादृश्य विद्युत वाहक बल को एक [[ पंप |पंप (पानी खींचने का यंत्र)]] द्वारा पानी के लिए किए गए [[ यांत्रिक कार्य |यांत्रिक कार्य]] के रूप में देख सकता है, जिसके परिणामस्वरूप दबाव अंतर (विद्युत-दाब के अनुरूप) होता है।<ref>{{cite journal |first=Irving|last=Langmuir |year=1916 |title=The Relation Between Contact Potentials and Electrochemical Action |url=https://books.google.com/books?id=OW0SAAAAYAAJ&q=%22electromotive%20force%20is%20that%22&pg=PA172 |journal=Transactions of the American Electrochemical Society |publisher=The Society |volume=29 |pages=175}}</ref> | ||
[[ इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन | 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 | इलेक्ट्रॉन]] ) पर किया जाएगा यदि यह कुंडली के चारों ओर घूमता है।<ref name="Cook">{{cite book | [[ इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन | 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 |इलेक्ट्रॉन]] ) पर किया जाएगा यदि यह कुंडली के चारों ओर घूमता है।<ref name="Cook">{{cite book | ||
| title = The Theory of the Electromagnetic Field | | title = The Theory of the Electromagnetic Field | ||
| first = David M.|last=Cook | | first = David M.|last=Cook | ||
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}}</ref> | }}</ref> | ||
थेवेनिन समतुल्य परिपथ, के रूप में तैयार किए गए दो-टर्मिनल उपकरणों के लिए, | थेवेनिन समतुल्य परिपथ, के रूप में तैयार किए गए दो-टर्मिनल उपकरणों के लिए, एक समतुल्य विद्युत वाहक बल को दो टर्मिनलों के बीच [[ ओपन सर्किट वोल्टेज |खुले परिपथ विद्युत-दाब]] के रूप में मापा जा सकता है। यदि कोई बाहरी [[ विद्युत सर्किट |विद्युत परिपथ]] टर्मिनलों से जुड़ा होता है, तो यह विद्युत वाहक बल एक [[ विद्युत प्रवाह |विद्युत प्रवाह]] चला सकता है, जिस स्थिति में उपकरण उस परिपथ का [[ वोल्टेज स्रोत |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 <nowiki>''</nowiki>विद्युत-दाब<nowiki>''</nowiki> कहा जा सकता है, वे एक ही घटना नहीं हैं (देखें § विभवांतर के साथ विभेदन)। | 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 <nowiki>''</nowiki>विद्युत-दाब<nowiki>''</nowiki> कहा जा सकता है, वे एक ही घटना नहीं हैं (देखें § विभवांतर के साथ विभेदन)। | ||
== संक्षिप्त विवरण == | == संक्षिप्त विवरण == | ||
विद्युत वाहक बल प्रदान करने वाले उपकरणों में [[ विद्युत रासायनिक सेल | विद्युत रासायनिक सेल]] , [[ थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव | ताप-वैद्युत प्रभाव]] , [[ सौर कोशिकाएं | सौर कोशिकाएं]] , [[ photodiode | प्रकाश चालकीय डायोड]] , [[ विद्युत जनरेटर | विद्युत जनित्र]] , [[ प्रारंभ करनेवाला | प्रेरक]] , [[ विद्युत ट्रांसफार्मर | विद्युत परिवर्तक]] और यहां तक कि [[ वान डी ग्राफ जनरेटर | वान डी ग्राफ जनित्र]] सम्मिलित हैं।<ref name="Lerner">{{cite book |first=Lawrence M. |last=Lerner |url=https://books.google.com/books?id=Nv5GAyAdijoC&pg=PA727 |title=Physics for scientists and engineers |publisher=Jones & Bartlett Publishers |year=1997 |isbn=978-0-7637-0460-5 |pages=724–727}}</ref><ref name="Tipler">{{cite book | विद्युत वाहक बल प्रदान करने वाले उपकरणों में [[ विद्युत रासायनिक सेल |विद्युत रासायनिक सेल]], [[ थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव |ताप-वैद्युत प्रभाव]], [[ सौर कोशिकाएं |सौर कोशिकाएं]], [[ photodiode |प्रकाश चालकीय डायोड]], [[ विद्युत जनरेटर |विद्युत जनित्र]], [[ प्रारंभ करनेवाला |प्रेरक]], [[ विद्युत ट्रांसफार्मर |विद्युत परिवर्तक]] और यहां तक कि [[ वान डी ग्राफ जनरेटर |वान डी ग्राफ जनित्र]] सम्मिलित हैं।<ref name="Lerner">{{cite book |first=Lawrence M. |last=Lerner |url=https://books.google.com/books?id=Nv5GAyAdijoC&pg=PA727 |title=Physics for scientists and engineers |publisher=Jones & Bartlett Publishers |year=1997 |isbn=978-0-7637-0460-5 |pages=724–727}}</ref><ref name="Tipler">{{cite book | ||
| title=Physics for Scientists and Engineers | | title=Physics for Scientists and Engineers | ||
|first1=Paul A.|last1=Tipler |first2=Gene|last2=Mosca | url=https://books.google.com/books?id=BMVR37-8Jh0C&pg=PA850 | |first1=Paul A.|last1=Tipler |first2=Gene|last2=Mosca | url=https://books.google.com/books?id=BMVR37-8Jh0C&pg=PA850 | ||
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| edition=6 | | edition=6 | ||
| publisher=Macmillan | | publisher=Macmillan | ||
}}</ref> प्रकृति में, विद्युत वाहक बल उत्पन्न होता है जब एक सतह के माध्यम से [[ चुंबकीय क्षेत्र | चुंबकीय क्षेत्र]] में अस्थिरता होता है। उदाहरण के लिए, एक भू-चुंबकीय तूफान के समय पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का स्थानांतरण एक [[ विद्युत ग्रिड | विद्युत तंत्र]] में धाराओं को प्रेरित करता है क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र की रेखाएं चालकों के चारों ओर स्थानांतरित और बीच से होकर जाती हैं। | }}</ref> प्रकृति में, विद्युत वाहक बल उत्पन्न होता है जब एक सतह के माध्यम से [[ चुंबकीय क्षेत्र |चुंबकीय क्षेत्र]] में अस्थिरता होता है। उदाहरण के लिए, एक भू-चुंबकीय तूफान के समय पृथ्वी के चुंबकीय क्षेत्र का स्थानांतरण एक [[ विद्युत ग्रिड |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 ([[ वोल्टेज | विद्युत-दाब]] ) को उत्पन्न कर देता है, [[ इलेक्ट्रोड ]] पर [[ रासायनिक प्रतिक्रिया ]] द्वारा पूरा किया जाता है जो रासायनिक [[ संभावित ऊर्जा ]] को विद्युत चुम्बकीय | एक बैटरी में, आवेश पृथक्करण जो टर्मिनलों के बीच एक विभवांतर ([[ वोल्टेज | विद्युत-दाब]] ) को उत्पन्न कर देता है, [[ इलेक्ट्रोड |इलेक्ट्रोड]] पर [[ रासायनिक प्रतिक्रिया |रासायनिक प्रतिक्रिया]] द्वारा पूरा किया जाता है जो रासायनिक [[ संभावित ऊर्जा |विभव ऊर्जा]] को विद्युत चुम्बकीय विभव ऊर्जा में परिवर्तित करता है।<ref name=Schaum>{{cite book | ||
|title=Schaum's outline of theory and problems of beginning physics II | |title=Schaum's outline of theory and problems of beginning physics II | ||
|first1=Alvin M.|last1=Halpern |first2=Erich|last2=Erlbach |url=https://books.google.com/books?id=vN2chIay624C&pg=PA138 | |first1=Alvin M.|last1=Halpern |first2=Erich|last2=Erlbach |url=https://books.google.com/books?id=vN2chIay624C&pg=PA138 | ||
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| url-access = registration | | url-access = registration | ||
| quote = emf separated charge reaction potential. | | quote = emf separated charge reaction potential. | ||
}}</ref> [[ वोल्टाइक सेल | वोल्टायिक सेल]] को प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर परमाणु आयामों के <nowiki>''</nowiki>आवेश पंप<nowiki>''</nowiki> के रूप में माना जा सकता है, जो है: | }}</ref> [[ वोल्टाइक सेल |वोल्टायिक सेल]] को प्रत्येक इलेक्ट्रोड पर परमाणु आयामों के <nowiki>''</nowiki>आवेश पंप<nowiki>''</nowiki> के रूप में माना जा सकता है, जो है: | ||
{{Quote | {{Quote | ||
|text=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 <math display="inline">\mathit dW</math> उस चार्ज पर इसे उच्च-क्षमता वाले टर्मिनल पर ले जाने के लिए विद्युत वाहक बल <math display="inline">\mathcal{E}</math> स्रोत के कार्य के रूप में परिभाषित किया गया है <math display="inline">\mathit dW</math>के रूप में परिभाषित किया गया है <math display="inline">dq</math> प्रति आवेश किया गया <math display="inline">\mathcal{E} = \frac{\mathit dW}{\mathit dq}</math>.<ref name="Singh">{{cite book|chapter-url=https://books.google.com/books?id=oS_vSI-3yuwC|title=Basic Physics|first=Kongbam Chandramani|publisher=Prentice Hall India|year=2009|isbn=978-81-203-3708-4|page=152|chapter=§3.16 EMF of a source|last=Singh}} | |text=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 <math display="inline">\mathit dW</math> उस चार्ज पर इसे उच्च-क्षमता वाले टर्मिनल पर ले जाने के लिए विद्युत वाहक बल <math display="inline">\mathcal{E}</math> स्रोत के कार्य के रूप में परिभाषित किया गया है <math display="inline">\mathit dW</math>के रूप में परिभाषित किया गया है <math display="inline">dq</math> प्रति आवेश किया गया <math display="inline">\mathcal{E} = \frac{\mathit dW}{\mathit dq}</math>.<ref name="Singh">{{cite book|chapter-url=https://books.google.com/books?id=oS_vSI-3yuwC|title=Basic Physics|first=Kongbam Chandramani|publisher=Prentice Hall India|year=2009|isbn=978-81-203-3708-4|page=152|chapter=§3.16 EMF of a source|last=Singh}} | ||
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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 भार | 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। | 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 भार |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 == | == 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।<ref> | 1801 में, [[ अलेक्जेंडर वोल्टा |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।<ref> | ||
{{cite journal | {{cite journal | ||
|journal = Annales de Chimie | |journal = Annales de Chimie | ||
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}}</ref> इसे अंग्रेजी में "इलेक्ट्रोमोटिव फोर्स" कहा जाता है। | }}</ref> 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।<ref name=cajori/> 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। . | 1830 के आसपास, [[ माइकल फैराडे |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।<ref name=cajori/> 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 == | == अंकन और माप की इकाइयाँ == | ||
विद्युत वाहक बल को प्रायः <math>\mathcal{E}</math> या ℰ द्वारा निरूपित किया जाता है। | विद्युत वाहक बल को प्रायः <math>\mathcal{E}</math> या ℰ द्वारा निरूपित किया जाता है। | ||
[[ आंतरिक प्रतिरोध ]] के बिना एक उपकरण में, यदि एक विद्युत आवेश <math>q</math> उस उपकरण से गुजरने पर एक ऊर्जा प्राप्त करता है | [[ आंतरिक प्रतिरोध | आंतरिक प्रतिरोध]] के बिना एक उपकरण में, यदि एक विद्युत आवेश <math>q</math> उस उपकरण से गुजरने पर एक ऊर्जा प्राप्त करता है <math>W</math> कार्य के माध्यम से, उस उपकरण के लिए शुद्ध विद्युत वाहक बल प्रति इकाई इलेक्ट्रिक आवेश <math display="inline">\tfrac{W}{Q}</math>प्राप्त ऊर्जा है: प्रति आवेश ऊर्जा के अन्य उपायों की तरह, विद्युत वाहक बल [[ इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली |इकाइयों की अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली]] इकाई वोल्ट का उपयोग करता है, जो जूल (ऊर्जा की एसआई इकाई) प्रति [[ कूलम्ब |कूलॉम]] (आवेश की एसआई इकाई) के समान है।<ref> | ||
{{cite book | {{cite book | ||
| title = Basic Electricity | | title = Basic Electricity | ||
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}}</ref> | }}</ref> | ||
विद्युत-स्थैतिक इकाइयों में विद्युत वाहक बल [[ यह एक आँकड़ा था | स्टेटवॉल्ट]] ([[ सेंटीमीटर ग्राम इकाइयों की दूसरी प्रणाली | सेंटीमीटर ग्राम इकाइयों की दूसरी प्रणाली]] में एर्ग प्रति [[ इलेक्ट्रोस्टैटिक इकाई | विद्युत-स्थैतिक इकाई]] के इलेक्ट्रिक आवेश के | विद्युत-स्थैतिक इकाइयों में विद्युत वाहक बल [[ यह एक आँकड़ा था |स्टेटवॉल्ट]] ([[ सेंटीमीटर ग्राम इकाइयों की दूसरी प्रणाली | सेंटीमीटर ग्राम इकाइयों की दूसरी प्रणाली]] में एर्ग प्रति [[ इलेक्ट्रोस्टैटिक इकाई |विद्युत-स्थैतिक इकाई]] के इलेक्ट्रिक आवेश के समान) है। | ||
== औपचारिक परिभाषाएँ == | == 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 [[ इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र | विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र]] | 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 [[ इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षेत्र |विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र]] <math>\boldsymbol{E}_\mathrm{open\ circuit}</math> 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 |मैक्स अब्राहम]] <ref name=Abraham> | ||
{{cite book | {{cite book | ||
| title = The Classical Theory of Electricity and Magnetism | | title = The Classical Theory of Electricity and Magnetism | ||
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| page = 116-122 | | page = 116-122 | ||
| url = https://pdfcoffee.com/abraham-max-amp-becker-richard-classical-theory-of-electricity-and-magnetism-1932-pdf-pdf-free.html | | url = https://pdfcoffee.com/abraham-max-amp-becker-richard-classical-theory-of-electricity-and-magnetism-1932-pdf-pdf-free.html | ||
}}</ref> एक [[ गैर-इलेक्ट्रोस्टैटिक विद्युत क्षेत्र | गैर-विद्युत-स्थैतिक विद्युत क्षेत्र]] की अवधारणा को प्रस्तुत करने के लिए प्रेरित किया <math>\boldsymbol{E}'</math> जो केवल विद्युत वाहक बल के स्रोत के अंदर सम्मिलित है। खुले-परिपथ स्थिति में, <math>\boldsymbol{E}' = - \boldsymbol{E}_\mathrm{open\ circuit}</math>, जबकि जब स्रोत एक परिपथ से विद्युत क्षेत्र से जुड़ा होता है <math>\boldsymbol{E}</math> स्रोत के अंदर परिवर्तित हो जाता है लेकिन <math>\boldsymbol{E}'</math> वास्तविक रूप से वही रहता है। खुले-परिपथ स्थिति में, आवेश के पृथक्करण द्वारा बनाए गए [[ रूढ़िवादी क्षेत्र | अपरिवर्तनवादी क्षेत्र]] विद्युत-स्थैतिक फील्ड विद्युत वाहक बल उत्पन्न करने वाली सामर्थ्यों को वास्तव मे अस्वीकृत कर देता है।<ref name=Griffiths> | }}</ref> एक [[ गैर-इलेक्ट्रोस्टैटिक विद्युत क्षेत्र |गैर-विद्युत-स्थैतिक विद्युत क्षेत्र]] की अवधारणा को प्रस्तुत करने के लिए प्रेरित किया <math>\boldsymbol{E}'</math> जो केवल विद्युत वाहक बल के स्रोत के अंदर सम्मिलित है। खुले-परिपथ स्थिति में, <math>\boldsymbol{E}' = - \boldsymbol{E}_\mathrm{open\ circuit}</math>, जबकि जब स्रोत एक परिपथ से विद्युत क्षेत्र से जुड़ा होता है <math>\boldsymbol{E}</math> स्रोत के अंदर परिवर्तित हो जाता है लेकिन <math>\boldsymbol{E}'</math> वास्तविक रूप से वही रहता है। खुले-परिपथ स्थिति में, आवेश के पृथक्करण द्वारा बनाए गए [[ रूढ़िवादी क्षेत्र |अपरिवर्तनवादी क्षेत्र]] विद्युत-स्थैतिक फील्ड विद्युत वाहक बल उत्पन्न करने वाली सामर्थ्यों को वास्तव मे अस्वीकृत कर देता है।<ref name=Griffiths> | ||
{{cite book | {{cite book | ||
| title = Introduction to Electrodynamics | | title = Introduction to Electrodynamics | ||
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= - \int_{N}^{P} \boldsymbol{E}_\mathrm{open\ circuit} \cdot \mathrm{d} \boldsymbol{ \ell } | = - \int_{N}^{P} \boldsymbol{E}_\mathrm{open\ circuit} \cdot \mathrm{d} \boldsymbol{ \ell } | ||
=V_P - V_N \ ,</math> | =V_P - V_N \ ,</math> | ||
जहां पर <math>\boldsymbol{E}_\mathrm{open\ circuit}</math> विद्युत वाहक बल से जुड़े आवेश पृथक्करण द्वारा निर्मित अपरिवर्तनवादी विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र है, <math>\mathrm{d}\boldsymbol{\ell}</math> टर्मिनल एन से टर्मिनल P तक पथ का एक तत्व है, '<math>\cdot</math>' वेक्टर [[ डॉट उत्पाद ]] को दर्शाता है, और <math>V</math> विद्युत अदिश क्षमता है।<ref name="diode"> | जहां पर <math>\boldsymbol{E}_\mathrm{open\ circuit}</math> विद्युत वाहक बल से जुड़े आवेश पृथक्करण द्वारा निर्मित अपरिवर्तनवादी विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र है, <math>\mathrm{d}\boldsymbol{\ell}</math> टर्मिनल एन से टर्मिनल P तक पथ का एक तत्व है, '<math>\cdot</math>' वेक्टर [[ डॉट उत्पाद |डॉट उत्पाद]] को दर्शाता है, और <math>V</math> विद्युत अदिश क्षमता है।<ref name="diode"> | ||
Only the electric field that results from charge separation caused by the emf is counted. While a solar cell has an electric field that results from a contact potential (see [[Electromotive force#Contact potentials|contact potentials]] and [[Electromotive force#Solar cell|solar cells]]), this electric field component is not included in the integral. Only the electric field that results from charge separation caused by photon energy is included. | Only the electric field that results from charge separation caused by the emf is counted. While a solar cell has an electric field that results from a contact potential (see [[Electromotive force#Contact potentials|contact potentials]] and [[Electromotive force#Solar cell|solar cells]]), this electric field component is not included in the integral. Only the electric field that results from charge separation caused by photon energy is included. | ||
</ref> यह विद्युत वाहक बल स्रोत के गैर-विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र द्वारा एक इकाई आवेश पर किया गया कार्य है <math>\boldsymbol{E}'</math> जब आवेश N से P की ओर गति करता है। | </ref> यह विद्युत वाहक बल स्रोत के गैर-विद्युत-स्थैतिक क्षेत्र द्वारा एक इकाई आवेश पर किया गया कार्य है <math>\boldsymbol{E}'</math> 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 <math>\mathcal{E}_\mathrm{source} = \int_{N}^{P} \boldsymbol{E}' \cdot \mathrm{d} \boldsymbol{ \ell}\ ,</math> इसके अंदर <math>\boldsymbol{E}</math> और | जब स्रोत दबाब से जुड़ा होता है, तो इसका विद्युत वाहक बल न्यायसंगत होता है <math>\mathcal{E}_\mathrm{source} = \int_{N}^{P} \boldsymbol{E}' \cdot \mathrm{d} \boldsymbol{ \ell}\ ,</math> इसके अंदर <math>\boldsymbol{E}</math> 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 <math>C</math> अशून्य हो सकता है। फिर, कुंडली में प्रेरित विद्युत वाहक बल (जिसे प्रायः प्रेरित विद्युत-दाब कहा जाता है) है:<ref>{{cite book | एक अलग चुंबकीय क्षेत्र की उपस्थिति में एक बंद पथ के स्थिति में, (स्थिर) बंद कुंडली के आसपास विद्युत क्षेत्र का अभिन्न अंग <math>C</math> अशून्य हो सकता है। फिर, कुंडली में प्रेरित विद्युत वाहक बल (जिसे प्रायः प्रेरित विद्युत-दाब कहा जाता है) है:<ref>{{cite book | ||
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= - \frac{d}{dt} \oint_{C} \boldsymbol{A} \cdot \mathrm{d} \boldsymbol{ \ell }\ , | = - \frac{d}{dt} \oint_{C} \boldsymbol{A} \cdot \mathrm{d} \boldsymbol{ \ell }\ , | ||
</math> | </math> | ||
जहां पर <math>\boldsymbol{E}</math> संपूर्ण विद्युत क्षेत्र, अपरिवर्तनवादी और गैर-अपरिवर्तनवादी है, और अभिन्न एक अव्यवस्थित, लेकिन स्थिर, बंद वक्र <math>C</math> के आसपास है | जहां पर <math>\boldsymbol{E}</math> संपूर्ण विद्युत क्षेत्र, अपरिवर्तनवादी और गैर-अपरिवर्तनवादी है, और अभिन्न एक अव्यवस्थित, लेकिन स्थिर, बंद वक्र <math>C</math> के आसपास है जिसके माध्यम से एक समय-भिन्न [[ चुंबकीय प्रवाह |चुंबकीय प्रवाह]] <math>\Phi_C</math> होता है, और <math>\boldsymbol{A}</math> [[ वेक्टर क्षमता |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 [[ रूढ़िवादी बल |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<ref name="McDonald"> | ||
{{cite web | {{cite web | ||
|last1=McDonald |first1=Kirk T. | |last1=McDonald |first1=Kirk T. | ||
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}}</ref>). 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। | }}</ref>). 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 <math>C</math> एक चालक है जो धारा <math>I</math> को वहन करता है | यदि कुंडली <math>C</math> एक चालक है जो धारा <math>I</math> को वहन करता है कुंडली के चारों ओर एकीकरण की दिशा में, और चुंबकीय प्रवाह उस धारा के कारण है, हमारे पास <math>\Phi_B = L I</math> है, जहां पर <math>L</math> 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 <math>C'</math> 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 <math>C'</math> में | चुंबकीय प्रवाह, और विद्युत वाहक बल, कुंडली <math>C'</math> में अनिवार्य रूप से वही है जो कुंडली <math>C</math> में है :<math display="block">\mathcal{E}_C = \mathcal{E}_{C'} | ||
= - \frac{d\Phi_{C'}}{dt} | = - \frac{d\Phi_{C'}}{dt} | ||
= - L \frac{d I}{dt} | = - L \frac{d I}{dt} | ||
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| url = https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_22.html }}</ref> | | url = https://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_22.html }}</ref> | ||
इस परिभाषा को विद्युत वाहक बल <math>C</math>और पथों के एकपक्षीय स्रोतों तक बढ़ाया जा सकता है वेग <math>\boldsymbol{v}</math> से चल रहा है | इस परिभाषा को विद्युत वाहक बल <math>C</math>और पथों के एकपक्षीय स्रोतों तक बढ़ाया जा सकता है वेग <math>\boldsymbol{v}</math> से चल रहा है विद्युत क्षेत्र के माध्यम <math>\boldsymbol{E}</math> से और चुंबकीय क्षेत्र <math>\boldsymbol{B}</math>:<ref name="Cook2">{{cite book | ||
| title = The Theory of the Electromagnetic Field | | title = The Theory of the Electromagnetic Field | ||
| first = David M.|last=Cook | | first = David M.|last=Cook | ||
Line 183: | Line 183: | ||
== (विद्युत-रासायनिक) ऊष्मप्रवैगिकी में == | == (विद्युत-रासायनिक) ऊष्मप्रवैगिकी में == | ||
जब प्रभार राशि से गुणा किया जाए <math>dQ</math> विद्युत वाहक बल <math>\mathcal{E}</math> एक | जब प्रभार राशि से गुणा किया जाए <math>dQ</math> विद्युत वाहक बल <math>\mathcal{E}</math> एक ऊष्मागतिक कार्य <math>\mathcal{E}\,dQ</math> अवधि उत्पन्न करता है बैटरी में आवेश पास होने पर [[ गिब्स मुक्त ऊर्जा |गिब्स मुक्त ऊर्जा]] में परिवर्तन के लिए औपचारिकता में इसका उपयोग किया जाता है: | ||
: <math>dG = -S\,dT + V\,dP + \mathcal{E}\,dQ\ , </math> | : <math>dG = -S\,dT + V\,dP + \mathcal{E}\,dQ\ , </math> | ||
जहां पर <math>G</math> गिब्स मुक्त ऊर्जा है, <math>S</math> [[ एन्ट्रापी | एन्ट्रापी]] है, <math>V</math> प्रणाली आयतन है, | जहां पर <math>G</math> गिब्स मुक्त ऊर्जा है, <math>S</math> [[ एन्ट्रापी |एन्ट्रापी]] है, <math>V</math> प्रणाली आयतन है, इसका दबाव <math>P</math> है और <math>T</math> इसका परम तापमान है। | ||
संयुक्त <math>(\mathcal{E}, Q)</math> एक [[ संयुग्म चर (थर्मोडायनामिक्स) | संयुग्म चर (ऊष्मप्रवैगिकी)]] का एक उदाहरण है। निरंतर दबाव पर उपरोक्त संबंध [[ मैक्सवेल संबंध | मैक्सवेल संबंध]] उत्पन्न करता है जो खुले सेल विद्युत-दाब में तापमान <math>T</math> के साथ परिवर्तन को जोड़ता है (एक मापने योग्य मात्रा) एंट्रॉपी में परिवर्तन के लिए जब <math>S</math> 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:<ref name="Finn" /> | संयुक्त <math>(\mathcal{E}, Q)</math> एक [[ संयुग्म चर (थर्मोडायनामिक्स) |संयुग्म चर (ऊष्मप्रवैगिकी)]] का एक उदाहरण है। निरंतर दबाव पर उपरोक्त संबंध [[ मैक्सवेल संबंध |मैक्सवेल संबंध]] उत्पन्न करता है जो खुले सेल विद्युत-दाब में तापमान <math>T</math> के साथ परिवर्तन को जोड़ता है (एक मापने योग्य मात्रा) एंट्रॉपी में परिवर्तन के लिए जब <math>S</math> 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:<ref name="Finn" /> | ||
:<math> | :<math> | ||
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:<math> \Delta Q = -n_0F_0 \ , </math> | :<math> \Delta Q = -n_0F_0 \ , </math> | ||
जहां पर <math> n_0 </math> इलेक्ट्रॉनों/आयन की संख्या है, और <math> F_0 </math> [[ फैराडे स्थिरांक ]] है और ऋण चिह्न सेल के निर्वहन को इंगित करता है। निरंतर दबाव और आयतन को मानते हुए, सेल के | जहां पर <math> n_0 </math> इलेक्ट्रॉनों/आयन की संख्या है, और <math> F_0 </math> [[ फैराडे स्थिरांक |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:<ref name=Finn/> | ||
:<math>\Delta H = -n_0 F_0 \left( \mathcal{E} - T \frac {d\mathcal{E}}{dT}\right) \ , </math> | :<math>\Delta H = -n_0 F_0 \left( \mathcal{E} - T \frac {d\mathcal{E}}{dT}\right) \ , </math> | ||
जहां पर <math> \Delta H </math> [[ प्रतिक्रिया की मानक एन्थैल्पी ]] है। दाईं ओर की सभी मात्राएँ प्रत्यक्ष रूप से मापी जा सकती हैं। निरंतर तापमान और दबाव मानते हुए: | जहां पर <math> \Delta H </math> [[ प्रतिक्रिया की मानक एन्थैल्पी |प्रतिक्रिया की मानक एन्थैल्पी]] है। दाईं ओर की सभी मात्राएँ प्रत्यक्ष रूप से मापी जा सकती हैं। निरंतर तापमान और दबाव मानते हुए: | ||
:<math>\Delta G = -n_0 F_0\mathcal{E}</math> | :<math>\Delta G = -n_0 F_0\mathcal{E}</math> | ||
जिसका उपयोग [[ नर्नस्ट समीकरण ]] की व्युत्पत्ति में किया जाता है। | जिसका उपयोग [[ नर्नस्ट समीकरण |नर्नस्ट समीकरण]] की व्युत्पत्ति में किया जाता है। | ||
== विभवांतर के साथ विभेदन == | == विभवांतर के साथ विभेदन == | ||
Line 255: | Line 255: | ||
* विद्युत वाहक बल एक परिवर्तन मे विभवांतर धारा प्रवाह का एक कारण है। | * विद्युत वाहक बल एक परिवर्तन मे विभवांतर धारा प्रवाह का एक कारण है। | ||
* विभवांतर ही विद्युत वाहक बल का कारण नहीं 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 | ** 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 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। | *** 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। | ||
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}}</ref> | }}</ref> | ||
विद्युत आवेश जिसे अलग कर दिया गया है, एक विद्युत [[ संभावित अंतर | विभवांतर]] उत्पन्न करता है जिसे (कई स्थितियों में) दबाब से संपर्क न होने पर उपकरण के टर्मिनलों के बीच [[ वाल्टमीटर | 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।<ref name="Halliday" />हालाँकि, यह धारा के माप से अनुमान लगाया जा सकता है <math>I</math> और विभवांतर <math>V</math>, बशर्ते कि आंतरिक प्रतिरोध <math>R</math> पहले से ही मापा गया है:<math>\mathcal{E} = V + IR \ .</math> | विद्युत आवेश जिसे अलग कर दिया गया है, एक विद्युत [[ संभावित अंतर |विभवांतर]] उत्पन्न करता है जिसे (कई स्थितियों में) दबाब से संपर्क न होने पर उपकरण के टर्मिनलों के बीच [[ वाल्टमीटर |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।<ref name="Halliday" />हालाँकि, यह धारा के माप से अनुमान लगाया जा सकता है <math>I</math> और विभवांतर <math>V</math>, बशर्ते कि आंतरिक प्रतिरोध <math>R</math> पहले से ही मापा गया है:<math>\mathcal{E} = V + IR \ .</math> | ||
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 | 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 <math>V</math> है , इसलिए धारा <math>I = V/(100+200)</math>। इसलिए 100 Ω प्रतिरोधक के सिरों पर विद्युत-दाब | 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 |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 <math>V</math> है, इसलिए धारा <math>I = V/(100+200)</math>। इसलिए 100 Ω प्रतिरोधक के सिरों पर विद्युत-दाब <math>100 \ I</math> और 200 Ω प्रतिरोधक के पार विद्युत-दाब <math>200 \ I</math> है, फिर भी दो प्रतिरोधक दोनों सिरों पर जुड़े हुए हैं, लेकिन <math>V_{AB}</math> परिनालिका के बाईं ओर वोल्टमीटर के साथ मापा गया समान नहीं है परिनालिका <math>V_{AB}</math> के दाईं ओर वोल्टमीटर से मापा जाता है।<ref name="Shadowitz">{{cite book | ||
| title = The Electromagnetic Field | | title = The Electromagnetic Field | ||
| first = Albert|last=Shadowitz | | first = Albert|last=Shadowitz | ||
Line 310: | Line 310: | ||
=== रासायनिक स्रोत === | === रासायनिक स्रोत === | ||
{{Main| | {{Main|विद्युत् रासायनिक सेल}} | ||
[[File:Reaction path.JPG|thumb|380px|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<ref name=Bergmann>{{cite book |title=Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei, and Particles |first=Nikolaus|last=Risch |chapter=Molecules - bonds and reactions |editor=L Bergmann |display-editors=etal |isbn=978-0-8493-1202-1 |year=2002 |publisher=CRC Press |chapter-url=https://books.google.com/books?id=mGj1y1WYflMC}}</ref> और संक्रमण अवस्था देखें।]] | [[File:Reaction path.JPG|thumb|380px|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<ref name=Bergmann>{{cite book |title=Constituents of Matter: Atoms, Molecules, Nuclei, and Particles |first=Nikolaus|last=Risch |chapter=Molecules - bonds and reactions |editor=L Bergmann |display-editors=etal |isbn=978-0-8493-1202-1 |year=2002 |publisher=CRC Press |chapter-url=https://books.google.com/books?id=mGj1y1WYflMC}}</ref> और संक्रमण अवस्था देखें।]] | ||
[[Image:Galvanic cell labeled.svg|thumb|380px|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 | [[Image:Galvanic cell labeled.svg|thumb|380px|लवण सेतु का उपयोग करते हुए [[ बिजली उत्पन्न करनेवाली सेल |गैल्वैनी सेल]]]]बैटरी (गैल्वेनिक सेल) कैसे विद्युत वाहक बल उत्पन्न करती है, इस सवाल पर 19वीं शताब्दी के अधिकांश समय तक वैज्ञानिकों का अधिकृत रहा। विद्युत वाहक बल की स्थिरता अंततः 1889 में [[ वाल्थर नर्नस्ट |वाल्थर नर्नस्ट]] द्वारा निर्धारित की गई थी।<ref>{{cite journal |last1=Nernst |first1=Walter |title=Die elektromotorische Wirksamkeit der Ionen |journal=[[Z. Phys. Chem.]] |date=1889 |volume=4 |page=129}}</ref> मुख्य रूप से इलेक्ट्रोड और [[ इलेक्ट्रोलाइट |विद्युत-अपघट्य]] के बीच अंतराफलक पर थी।<ref name=cajori>{{cite book | ||
| title = A History of Physics in Its Elementary Branches: Including the Evolution of Physical Laboratories | | title = A History of Physics in Its Elementary Branches: Including the Evolution of Physical Laboratories | ||
| first = Florian|last=Cajori | | first = Florian|last=Cajori | ||
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| quote = seat of electromotive force. | | quote = seat of electromotive force. | ||
}}</ref> | }}</ref> | ||
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 | अणुओं या ठोस पदार्थों में परमाणुओं को [[ रासायनिक बंध |रासायनिक बंध]]न द्वारा एक साथ रखा जाता है, जो अणु या ठोस (अर्थात [[ न्यूनतम कुल संभावित ऊर्जा सिद्धांत |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 प्रणाली की (मुक्त) ऊर्जा को कम करती है।<ref name=reconfigure> | ||
The brave reader can find an extensive discussion for organic electrochemistry in {{cite book |title=Organic electrochemistry |edition=4 |year=2000 |publisher=CRC Press |isbn=978-0-8247-0430-8 |editor1=Henning Lund |editor2=Ole Hammerich |chapter-url=https://books.google.com/books?id=tBxxZclgKyMC&pg=PA23 |first=Christian| last=Amatore |chapter=Basic concepts}} | The brave reader can find an extensive discussion for organic electrochemistry in {{cite book |title=Organic electrochemistry |edition=4 |year=2000 |publisher=CRC Press |isbn=978-0-8247-0430-8 |editor1=Henning Lund |editor2=Ole Hammerich |chapter-url=https://books.google.com/books?id=tBxxZclgKyMC&pg=PA23 |first=Christian| last=Amatore |chapter=Basic concepts}} | ||
</ref> बैटरी में, युग्मित अर्ध-प्रतिक्रियाएं, प्रायः धातुओं और उनके आयनों को सम्मिलित करते हुए, एक प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों के लाभ (कमी | </ref> बैटरी में, युग्मित अर्ध-प्रतिक्रियाएं, प्रायः धातुओं और उनके आयनों को सम्मिलित करते हुए, एक प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों के लाभ (जिसे "कमी" कहा जाता है) और दूसरे द्वारा इलेक्ट्रॉनों की हानि ("ऑक्सीकरण" कहा जाता है) या (कमी-ऑक्सीकरण) रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं 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 नष्ट की 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 | एक उदाहरण के रूप में, एक [[ डेनियल सेल |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 त्यागते हुए घुलने वाला जस्ता: | ||
:<math>\mathrm{Zn_{(s)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + 2 e ^- \ } </math> | :<math>\mathrm{Zn_{(s)} \rightarrow Zn^{2+}_{(aq)} + 2 e ^- \ } </math> | ||
जिंक सल्फेट उस आधे सेल में विद्युत-अपघट्य है। यह एक ऐसा घोल है जिसमें जिंक | जिंक सल्फेट उस आधे सेल में विद्युत-अपघट्य है। यह एक ऐसा घोल है जिसमें जिंक धनायन होते हैं <math>\mathrm{Zn}^{2+}</math>, और सल्फेट आयनों <math>\mathrm{SO}_4^{2-} </math> उन आवेशों के साथ जो शून्य हो जाते हैं। | ||
दूसरे आधे सेल में, कॉपर सल्फेट विद्युत-अपघट्य में कॉपर | दूसरे आधे सेल में, कॉपर सल्फेट विद्युत-अपघट्य में कॉपर धनायन कॉपर कैथोड में चले जाते हैं जिससे वे स्वयं को जोड़ लेते हैं क्योंकि वे पुनःस्थापन प्रतिक्रिया द्वारा कॉपर इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रॉनों को अधिग्रहण करते हैं: | ||
:<math> \mathrm{Cu^{2+}_{(aq)} + 2 e^- \rightarrow Cu_{(s)}\ } </math> | :<math> \mathrm{Cu^{2+}_{(aq)} + 2 e^- \rightarrow Cu_{(s)}\ } </math> | ||
जो कॉपर कैथोड पर इलेक्ट्रॉनों की | जो कॉपर कैथोड पर इलेक्ट्रॉनों की न्यूनता 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।)<ref name=Conway> | ||
{{cite book |title=Electrochemical supercapacitors |first=BE|last=Conway |chapter=Energy factors in relation to electrode potential |page=37 |chapter-url=https://books.google.com/books?id=8yvzlr9TqI0C&pg=PA37 |isbn=978-0-306-45736-4 |year=1999 |publisher=Springer}} | {{cite book |title=Electrochemical supercapacitors |first=BE|last=Conway |chapter=Energy factors in relation to electrode potential |page=37 |chapter-url=https://books.google.com/books?id=8yvzlr9TqI0C&pg=PA37 |isbn=978-0-306-45736-4 |year=1999 |publisher=Springer}} | ||
</ref> इस प्रतिक्रिया द्वारा | </ref> इस प्रतिक्रिया द्वारा प्रस्तावित विद्युत ऊर्जा (213 kJ प्रति 65.4 ग्राम जस्ता) को जिंक के 207 kJ दुर्बल बंधन (संसंजक ऊर्जा का छोटा परिमाण) के कारण अधीन किया जा सकता है, जिसमें 3d- और 4s-कक्षक भरे हुए हैं, की तुलना में कॉपर, जिसमें बॉन्डिंग के लिए एक खाली कक्षक 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 | यदि कैथोड और एनोड बाहरी चालक से जुड़े होते हैं, तो इलेक्ट्रॉन उस बाहरी परिपथ (आकृति में प्रकाश बल्ब) से गुज़रते हैं, जबकि आयन लवण संपर्क से हस्तांतरित हैं ताकि एनोड और कैथोड शून्य वोल्ट के विद्युत संतुलन तक रासायनिक संतुलन के रूप में आवेश संतुलन बनाए रख सकें क्योंकि सेल में रासायनिक संतुलन पहुंच जाता है।। इस प्रक्रिया में जिंक एनोड घुल जाता है जबकि कॉपर इलेक्ट्रोड पर कॉपर लेपित किया जाता है।<ref name= Tilley>{{cite book |title=Understanding Solids |url=https://archive.org/details/understandingsol0000till |url-access=registration |page=[https://archive.org/details/understandingsol0000till/page/267 267] |first=R. J. D.|last=Tilley |isbn=978-0-470-85275-0 |year=2004 |publisher=Wiley}}</ref> तांबे के आयनों को जस्ता इलेक्ट्रोड में जाने से रोकने और बाहरी प्रवाह उत्पन्न किए बिना वहां कम होने से लवण संपर्क को विद्युत परिपथ को बंद करना पड़ता है। यह लवण से नहीं बना है, बल्कि ऐसे पदार्थों से बना है जो विलयनों में धनायनों और आयनों (एक अलग लवण) 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 समान 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। | 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 | इस विशेष कोशिका रसायन के लिए, 298 K (कमरे के तापमान) पर, विद्युत वाहक बल <math>\mathcal{E}</math> = 1.0934 V, के तापमान गुणांक के साथ <math>d\mathcal{E}/dT</math> = −4.53×10<sup>−4</sup> V/K है।<ref name= Finn>{{cite book |title=Thermal Physics |first=Colin B P|last=Finn |page=163 |url=https://books.google.com/books?id=BTMPThGxXQ0C&pg=PA162 |isbn=978-0-7487-4379-7 |year=1992 |publisher=CRC Press}}</ref> | ||
==== वोल्टीय सेल ==== | ==== वोल्टीय सेल ==== | ||
वोल्टा ने 1792 के | वोल्टा ने 1792 के आस-पास वोल्टायिक सेल विकसित की, और 20 मार्च, 1800 को अपना कार्य प्रस्तुत किया।<ref name=Mottelay>{{cite book |title=Bibliographical History of Electricity and Magnetism |first=Paul Fleury|last=Mottelay |page=247 |url=https://books.google.com/books?id=9vzti90Q8i0C&pg=RA1-PA247 |isbn=978-1-4437-2844-7 |publisher=Read Books |year=2008 |edition=Reprint of 1892}}</ref> 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 पदच्युत कर दिया।<ref name=Kragh>{{cite journal | ||
|journal = Nuova Voltiana:Studies on Volta and His Times | |journal = Nuova Voltiana:Studies on Volta and His Times | ||
|publisher = Università degli studi di Pavia | |publisher = Università degli studi di Pavia | ||
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|archive-url = https://web.archive.org/web/20090320064922/http://ppp.unipv.it/Collana/Pages/Libri/Saggi/NuovaVoltiana_PDF/sei.pdf | |archive-url = https://web.archive.org/web/20090320064922/http://ppp.unipv.it/Collana/Pages/Libri/Saggi/NuovaVoltiana_PDF/sei.pdf | ||
|archive-date = 2009-03-20 | |archive-date = 2009-03-20 | ||
}}</ref> वोल्टा ने 'दबाब श्रृंखला' में धातुओं | }}</ref> वोल्टा ने 'दबाब श्रृंखला' में धातुओं को सुव्यवस्थित 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।<ref name=Cumming>{{cite book |title=An Introduction to the Theory of Electricity |first=Linnaus|last=Cumming |url=https://books.google.com/books?id=Nrb8723u4WEC&pg=PA118 |page=118 |isbn=978-0-559-20742-6 |publisher=BiblioBazaar |year=2008 |edition=Reprint of 1885}}</ref> इस परिपथ के आरेख में एक प्रारूपिक सांकेतिक परिपाटी ( –<big>|</big><small>|</small>- ) में एक लंबा इलेक्ट्रोड 1 और एक छोटा इलेक्ट्रोड 2 होगा, यह इंगित करने के लिए कि इलेक्ट्रोड 1 प्रभावित 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 ==== | ==== विशिष्ट मूल्य ==== | ||
प्राथमिक (एकल-उपयोग) और द्वितीयक ( | प्राथमिक (एकल-उपयोग) और द्वितीयक (पुनःआवेशनीय) 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 शून्यीकरण की स्थिति के अनुसार भिन्न होता है। | ||
{| class=wikitable | {| class=wikitable | ||
Line 369: | Line 369: | ||
|- | |- | ||
! एनोड | ! एनोड | ||
! विलायक, | ! विलायक, विद्युत-अपघट्य | ||
! कैथोड | ! कैथोड | ||
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==== अन्य रासायनिक स्रोत ==== | ==== अन्य रासायनिक स्रोत ==== | ||
अन्य रासायनिक स्रोतों में [[ ईंधन सेल ]] सम्मिलित हैं। | अन्य रासायनिक स्रोतों में [[ ईंधन सेल |ईंधन सेल]] सम्मिलित हैं। | ||
=== विद्युत चुम्बकीय प्रेरण === | === विद्युत चुम्बकीय प्रेरण === | ||
{{Main| | {{Main|फैराडे का प्रेरण का नियम}} | ||
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) | |||
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, या विद्युत प्रवाह को बदलकर एक निश्चित परिपथ दूसरे परिपथ के सापेक्ष एक परिपथ की गति से उत्पन्न हो सकता है (इनमें से कम से कम एक में विद्युत प्रवाह होना चाहिए)। 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। | 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 | जब भी [[ प्रवाह लिंकेज |प्रवाह संयोजन]] 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 प्रवाह संयोजन 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 प्रवाह संयोजन 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 [[परिवर्तक विद्युत वाहक बल]] कहा जाता है। | ||
=== संपर्क क्षमता === | === संपर्क क्षमता === | ||
{{See also| | {{See also|वोल्टा क्षमता और विद्युत रासायनिक क्षमता}} | ||
जब दो अलग-अलग सामग्रियों के ठोस संपर्क में होते हैं, तो [[ थर्मोडायनामिक संतुलन | | जब दो अलग-अलग सामग्रियों के ठोस संपर्क में होते हैं, तो [[ थर्मोडायनामिक संतुलन |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।<ref name=Trigg>{{cite book |title=Landmark experiments in twentieth century physics |first=George L.|last=Trigg |page=138 ''ff'' |url=https://books.google.com/books?id=YOQ9fi5yQ4sC&pg=PA138 |isbn=978-0-486-28526-9 |year=1995 |publisher=Courier Dover |edition=Reprint of Crane, Russak & Co 1975}}</ref> 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 परिमाण को प्रायः दो ठोस पदार्थों में [[ फर्मी स्तर |फर्मी स्तर]] में अंतर के रूप में व्यक्त किया जाता है, जब वे आवेश उदासीनता पर होते हैं, जहां फर्मी स्तर (एक इलेक्ट्रॉन प्रणाली की [[ रासायनिक क्षमता |रासायनिक क्षमता]] के लिए एक नाम<ref name=Rockett>{{cite book |title=Materials science of semiconductors |first=Angus|last=Rockett |chapter=Diffusion and drift of carriers |page=74 ''ff'' |chapter-url=https://books.google.com/books?id=n5zMiMfw6ZUC&pg=PA74 |isbn=978-0-387-25653-5 |year=2007 |publisher=Springer Science |location=New York, NY}}</ref><ref name=Kittel>{{cite book |title=Elementary Statistical Physics |first=Charles|last=Kittel |chapter-url=https://books.google.com/books?id=5sd9SAoRjgQC&pg=PA67 |chapter= Chemical potential in external fields |page=67 |isbn=978-0-486-43514-5 |publisher=Courier Dover |year=2004 |edition=Reprint of Wiley 1958}} | ||
</ref>) किसी इलेक्ट्रॉन को | </ref>) किसी इलेक्ट्रॉन को निकाय से किसी सामान्य बिंदु (जैसे स्थिर) तक निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा का वर्णन करता है।<ref name=Hanson>{{cite book |title=Fundamentals of Nanoelectronics |first=George W.|last=Hanson |page=100 |url=https://books.google.com/books?id=L7AUi7ltCksC&pg=PA100 |isbn=978-0-13-195708-4 |year=2007 |publisher=Prentice Hall}}</ref> 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 निकाय इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है और दूसरा इलेक्ट्रॉनों को नष्ट कर देता है। यह आवेश स्थानान्तरण 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 समान 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।<ref name=Sato>{{cite book |title=Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes |first=Norio|last=Sato |page=110 ''ff'' |chapter-url=https://books.google.com/books?id=olQzaXNgM74C&pg=PA110 |isbn=978-0-444-82806-4 |year=1998 |publisher=Elsevier |edition=2nd |chapter= Semiconductor photoelectrodes}}</ref> | संपर्क से पहले फर्मी स्तरों में वास्तविक अंतर को विद्युत वाहक बल कहा जाता है।<ref name=Sato>{{cite book |title=Electrochemistry at metal and semiconductor electrodes |first=Norio|last=Sato |page=110 ''ff'' |chapter-url=https://books.google.com/books?id=olQzaXNgM74C&pg=PA110 |isbn=978-0-444-82806-4 |year=1998 |publisher=Elsevier |edition=2nd |chapter= Semiconductor photoelectrodes}}</ref> संपर्क क्षमता अपने टर्मिनलों से जुड़े दबाब के माध्यम से स्थिर धारा नहीं चला सकती क्योंकि उस धारा में आवेश स्थानान्तरण 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। | ||
संपर्क क्षमता अपने टर्मिनलों से जुड़े दबाब के माध्यम से स्थिर धारा नहीं चला सकती क्योंकि उस धारा में आवेश | |||
कोई जांच कर सकता है कि किरचॉफ के परिपथ नियमो में संपर्क क्षमता क्यों नहीं दिखाई देती है। विभव ड्रॉप के योग में एक योगदान के रूप में किरचॉफ के विद्युत-दाब के नियम में संपर्क क्षमता क्यों नहीं दिखाई देती है। व्यावहारिक उत्तर यह है कि किसी भी परिपथ में न केवल एक विशेष डायोड या संयोजन सम्मिलित होता है, बल्कि पूरे परिपथ के चारों ओर तार स्थापन आदि के कारण सभी संपर्क क्षमताएं भी सम्मिलित होती हैं। सभी संपर्क विभवों का योग शून्य है, और इसलिए उन्हें किरचॉफ के नियम में उपेक्षित किया जा सकता है।<ref name=Quimby>{{cite book |title=Photonics and lasers |first=Richard S.|last=Quimby |page=176 |url=https://books.google.com/books?id=82f-gIvtC7wC&pg=PA176 |isbn=978-0-471-71974-8 |publisher=Wiley |year=2006}}</ref><ref name=Neamen>{{cite book |title=Semiconductor physics and devices |first=Donald A.|last=Neamen |url=https://archive.org/details/semiconductorphy00neam |url-access=registration |page=[https://archive.org/details/semiconductorphy00neam/page/240 240] |year=2002 |isbn=978-0-07-232107-4 |publisher=McGraw-Hill Professional |edition=3rd}}</ref> | |||
=== सौर सेल === | === सौर सेल === | ||
{{Main| | {{Main|सौर कोशिकाओं का सिद्धांत}} | ||
[[Image:Solar cell equivalent circuit.svg|thumb|250px |सौर | [[Image:Solar cell equivalent circuit.svg|thumb|250px |परजीवी प्रतिरोधों की उपेक्षा करते हुए, सौर सेल का समतुल्य परिपथ।]]सौर सेल के संचालन को उसके समतुल्य परिपथ से समझा जा सकता है। [[ सेमीकंडक्टर |अर्धचालक]] के [[ ऊर्जा अंतराल |ऊर्जा अंतराल]] से अधिक ऊर्जा वाले गतिशील [[ इलेक्ट्रॉन छेद |इलेक्ट्रॉन रिक्ति युग्म]] बनाते हैं। आवेश पृथक्करण [[ पी-एन जंक्शन |P-n संयोजन]] से जुड़े पहले से सम्मिलित विद्युत क्षेत्र के कारण होता है। यह विद्युत क्षेत्र एक अंतर्निहित क्षमता से निर्मित होता है, जो संयोजन में दो अलग-अलग सामग्रियों के बीच [[ वोल्टा क्षमता |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 अग्रवर्ती विद्युत दाब, प्रकाश विद्युत दाब उत्पन्न होता है,<ref name="Dhir">{{cite book |first=S. M. |last=Dhir |title=Electronic Components and Materials: Principles, Manufacture & Maintenance |date=2000 |orig-year=1999 |publisher=[[Tata McGraw-Hill Publishing Company Limited]] |location=India |edition=2007 fifth reprint |isbn=0-07-463082-2 |page=283 |chapter=§3.1 Solar cells |url=https://books.google.com/books?id=sGbwj4J76tEC |chapter-url=https://books.google.com/books?id=sGbwj4J76tEC&pg=PA283}}</ref> जो किसी भी संलग्न दबाव के माध्यम से विद्युत प्रवाहित करता है। प्रकाश विद्युत-दाब को कभी-कभी प्रकाश विद्युत वाहक बल कहा जाता है, जो प्रभाव और कारण के बीच अंतर करता है। | ||
==== सोलर सेल धारा-विद्युत-दाब संबंध ==== | ==== सोलर सेल धारा-विद्युत-दाब संबंध ==== | ||
दो आंतरिक धारा नुकसान <math>I_{SH} + I_D</math> कुल धारा | दो आंतरिक धारा नुकसान <math>I_{SH} + I_D</math> कुल धारा <math>I</math> को सीमित करें बाहरी परिपथ के लिए उपलब्ध है। प्रकाश-प्रेरित आवेश पृथक्करण अंततः एक आगे की धारा <math> I_{SH}</math> बनाता है सेल के आंतरिक प्रतिरोध के माध्यम से <math>R_{SH}</math> प्रकाश-प्रेरित धारा <math>I_L</math> के विपरीत दिशा में इसके अतिरिक्त, प्रेरित विद्युत-दाब p-n संयोजन अग्र अभिनति संयोजन की ओर जाता है, जो पर्याप्त उच्च विद्युत-दाब पर पुनर्संयोजन धारा <math> I_{D}</math> प्रकाश-प्रेरित धारा के विपरीत डायोड का कारण होगा। | ||
जब | जब बहिर्गत लघु पथित होता है, तो बहिर्गत विद्युत-दाब शून्य हो जाता है, और इसलिए डायोड में विद्युत-दाब सबसे छोटा होता है। इस प्रकार, लघु पथित का परिणाम सबसे छोटा होता है <math>I_{SH} + I_D</math> हानि और इसके परिणामस्वरूप अधिकतम बहिर्गत धारा, जो उच्च-गुणवत्ता वाले सौर सेल के लिए लगभग प्रकाश-प्रेरित धारा <math> I_{L}</math>के समान होता है।<ref name="Lorenzo">{{cite book | ||
|title=Solar Electricity: Engineering of photovoltaic systems | |title=Solar Electricity: Engineering of photovoltaic systems | ||
|editor=Eduardo Lorenzo | |editor=Eduardo Lorenzo | ||
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:<math>I = I_L -I_0 \left( e^{\frac{V}{m\ V_\mathrm{T}}} - 1 \right) \ . </math> | :<math>I = I_L -I_0 \left( e^{\frac{V}{m\ V_\mathrm{T}}} - 1 \right) \ . </math> | ||
<math>I_0</math> [[ रिवर्स संतृप्ति वर्तमान | | <math>I_0</math>[[ रिवर्स संतृप्ति वर्तमान |प्रतीप संतृप्ति धारा]] है। दो पैरामीटर जो सौर सेल निर्माण पर निर्भर करते हैं और अधिकतम सीमा तक विद्युत-दाब पर ही आदर्शता कारक ''m'' और [[ थर्मल वोल्टेज |तापीय विद्युत-दाब]] <math>V_\mathrm{T} = \tfrac{k T}{q} </math> हैं, जो कमरे के तापमान पर लगभग 26 मिलीवोल्ट है।<ref name= Lorenzo/> | ||
==== सौर सेल प्रकाश विद्युत वाहक बल ==== | |||
[[File:Solar cell characterisitcs.JPG|thumb|250px |दो प्रकाश प्रेरित धाराओं के लिए सौर सेल उत्पादक विद्युत-दाब आईएल परिवर्तित संतृप्ति धारा I0<ref>{{cite book |first=Jenny|last=Nelson |url=https://books.google.com/books?id=s5NN34HLWO8C&pg=PA8 |title=The physics of solar cells |publisher=Imperial College Press |year=2003 |isbn=978-1-86094-349-2 |page=8}}</ref> के अनुपात के रूप में व्यक्त किया गया है और 2 के एक निश्चित आदर्शता कारक एम का उपयोग कर रहा है।<ref name="params">In practice, at low voltages ''m'' → 2, whereas at high voltages ''m'' → 1. See Araújo, ''op. cit.'' {{ISBN|84-86505-55-0}}. [https://books.google.com/books?id=lYc53xZyxZQC&pg=PA72 page 72]</ref> उनका विद्युत वाहक बल उनके वाई-अक्ष अवरोधन पर विद्युत-दाब है।]]प्रबुद्ध डायोड के उपरोक्त सरलीकृत धारा-विद्युत-दाब संबंध को हल करना। बहिर्गत विद्युत-दाब पैदावार के लिए धारा-विद्युत-दाब संबंध: | |||
[[File:Solar cell characterisitcs.JPG|thumb|250px |दो प्रकाश | |||
:<math>V = m\ V_\mathrm{T} \ln \left( \frac{I_\text{L} - I}{I_0}+1 \right) \ , </math> | :<math>V = m\ V_\mathrm{T} \ln \left( \frac{I_\text{L} - I}{I_0}+1 \right) \ , </math> | ||
जिसके विपरीत | जिसके विपरीत आलेखित की गई <math>I / I_0 </math> आकृति में है। | ||
सौर सेल की | सौर सेल की प्रकाश विद्युत वाहक बल <math>\mathcal{E}_\mathrm{photo}</math> खुले-परिपथ विद्युत-दाब <math>V_{oc}</math> के समान मूल्य है, जो बहिर्गत धारा <math>I</math> को शून्य करके निर्धारित किया जाता है : | ||
:<math>\mathcal{E}_\mathrm{photo} = V_\text{oc} = m\ V_\mathrm{T} \ln \left( \frac{I_\text{L}}{I_0}+1 \right) \ . </math> | :<math>\mathcal{E}_\mathrm{photo} = V_\text{oc} = m\ V_\mathrm{T} \ln \left( \frac{I_\text{L}}{I_0}+1 \right) \ . </math> | ||
प्रकाश-प्रेरित धारा पर इसकी लघुगणक निर्भरता है <math>I_L</math> और वह जगह है जहां | प्रकाश-प्रेरित धारा पर इसकी लघुगणक निर्भरता है <math>I_L</math> और वह जगह है जहां संयोजन का अग्र अभिनति विद्युत-दाब पर्याप्त है कि आगे की धारा प्रकाश-प्रेरित धारा को पूरी तरह से संतुलित करती है। सिलिकॉन संयोजनों के लिए, यह सामान्य रूप से 0.5 वोल्ट से अधिक नहीं होता है।<ref name="Northrop">{{cite book | ||
| title=Introduction to Instrumentation and Measurements | | title=Introduction to Instrumentation and Measurements | ||
| first=Robert B.|last=Northrop | | first=Robert B.|last=Northrop | ||
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| isbn=978-0-8493-7898-0 |year=2005 |publisher=CRC Press | | isbn=978-0-8493-7898-0 |year=2005 |publisher=CRC Press | ||
}}</ref> जबकि उच्च गुणवत्ता वाले सिलिकॉन पैनल के लिए यह प्रत्यक्ष रूप से सूर्य के प्रकाश में 0.7 वोल्ट से अधिक हो सकता है।<ref>{{cite web| url = https://www.pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/open-circuit-voltage#:~:text=Silicon%20solar%20cells%20on%20high,circuit%20voltages%20around%20690%20mV. | title = Open-Circuit Voltage}}</ref> | }}</ref> जबकि उच्च गुणवत्ता वाले सिलिकॉन पैनल के लिए यह प्रत्यक्ष रूप से सूर्य के प्रकाश में 0.7 वोल्ट से अधिक हो सकता है।<ref>{{cite web| url = https://www.pveducation.org/pvcdrom/solar-cell-operation/open-circuit-voltage#:~:text=Silicon%20solar%20cells%20on%20high,circuit%20voltages%20around%20690%20mV. | title = Open-Circuit Voltage}}</ref> | ||
प्रतिरोधक दबाव चलाते समय, | |||
प्रतिरोधक दबाव चलाते समय, बहिर्गत विद्युत-दाब ओम के नियम का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है और शून्य वोल्ट के लघु पथित मान और खुले-परिपथ विद्युत-दाब <math>V_{oc}</math> के बीच स्थित होगा।<ref>{{cite book |first=Jenny|last=Nelson |url=https://books.google.com/books?id=s5NN34HLWO8C&pg=PA8 |title=The physics of solar cells |publisher=Imperial College Press |year=2003 |isbn=978-1-86094-349-2 |page=6}}</ref> जब वह प्रतिरोध इतना छोटा होता है कि <math>I \approx I_L</math> (दो सचित्र वक्रों का निकट-ऊर्ध्वाधर भाग), सौर सेल एक विद्युत-दाब जनित्र के अतिरिक्त एक धारा जनित्र की तरह अधिक कार्य करता है।<ref name="Nelson_page7"> | |||
{{cite book |first=Jenny|last=Nelson |url=https://books.google.com/books?id=s5NN34HLWO8C&pg=PA8 |title=सौर कोशिकाओं की भौतिकी|publisher=Imperial College Press |year=2003 |isbn=978-1-86094-349-2 |page=7}}</ रेफ> चूंकि वर्तमान निकाला गया लगभग आउटपुट वोल्टेज की एक श्रृंखला पर तय किया गया है। यह बैटरी के विपरीत है, जो वोल्टेज जनरेटर की तरह अधिक कार्य करती है। | {{cite book |first=Jenny|last=Nelson |url=https://books.google.com/books?id=s5NN34HLWO8C&pg=PA8 |title=सौर कोशिकाओं की भौतिकी|publisher=Imperial College Press |year=2003 |isbn=978-1-86094-349-2 |page=7}}</ रेफ> चूंकि वर्तमान निकाला गया लगभग आउटपुट वोल्टेज की एक श्रृंखला पर तय किया गया है। यह बैटरी के विपरीत है, जो वोल्टेज जनरेटर की तरह अधिक कार्य करती है। | ||
=== ईएमएफ उत्पन्न करने वाले अन्य स्रोत === | ===ईएमएफ उत्पन्न करने वाले अन्य स्रोत=== | ||
*एक ट्रांसफॉर्मर युग्मन दो सर्किट को सर्किट में से एक के लिए ईएमएफ का स्रोत माना जा सकता है, जैसे कि यह विद्युत जनरेटर के कारण होता है; यह [[ ट्रांसफार्मर ]] ईएमएफ शब्द की उत्पत्ति है। | *एक ट्रांसफॉर्मर युग्मन दो सर्किट को सर्किट में से एक के लिए ईएमएफ का स्रोत माना जा सकता है, जैसे कि यह विद्युत जनरेटर के कारण होता है; यह [[ ट्रांसफार्मर ]] ईएमएफ शब्द की उत्पत्ति है। | ||
* ध्वनि तरंगों को वोल्टेज [[ संकेत ]] में परिवर्तित करने के लिए: | *ध्वनि तरंगों को वोल्टेज [[ संकेत ]] में परिवर्तित करने के लिए: | ||
**एक [[ माइक्रोफ़ोन ]] एक गतिमान डायफ्राम (ध्वनिकी) से ईएमएफ उत्पन्न करता है। | **एक [[ माइक्रोफ़ोन ]] एक गतिमान डायफ्राम (ध्वनिकी) से ईएमएफ उत्पन्न करता है। | ||
**एक पिकअप (संगीत तकनीक)#चुंबकीय पिकअप एक उपकरण द्वारा उत्पादित एक अलग चुंबकीय क्षेत्र से एक ईएमएफ उत्पन्न करता है। | **एक पिकअप (संगीत तकनीक)#चुंबकीय पिकअप एक उपकरण द्वारा उत्पादित एक अलग चुंबकीय क्षेत्र से एक ईएमएफ उत्पन्न करता है। | ||
**एक [[ पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर ]] एक [[ पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल ]] पर तनाव से ईएमएफ उत्पन्न करता है। | **एक [[ पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर ]] एक [[ पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल ]] पर तनाव से ईएमएफ उत्पन्न करता है। | ||
*ईएमएफ उत्पन्न करने के लिए तापमान का उपयोग करने वाले उपकरणों में [[ थर्मोकपल ]] और [[ थर्मोपाईलें ]] शामिल हैं।<ref>{{cite book|editor=John S. Rigden|title=Macmillan encyclopedia of physics|location=New York|publisher=Macmillan|year=1996}}</ref> | *ईएमएफ उत्पन्न करने के लिए तापमान का उपयोग करने वाले उपकरणों में [[ थर्मोकपल ]] और [[ थर्मोपाईलें ]] शामिल हैं।<nowiki><ref></nowiki>{{cite book|editor=John S. Rigden|title=Macmillan encyclopedia of physics|location=New York|publisher=Macmillan|year=1996}}</ref> | ||
*कोई भी विद्युत ट्रांसड्यूसर | |||
=== अन्य स्रोत जो विद्युत वाहक बल उत्पन्न करते हैं === | |||
* एक परिवर्तक युग्मन दो परिपथ को परिपथ में से एक के लिए विद्युत वाहक बल का स्रोत माना जा सकता है, जैसे कि यह विद्युत जनित्र के कारण होता है; यह "परिवर्तक विद्युत वाहक बल" शब्द का मूल है। | |||
* ध्वनि तरंगों को विद्युत-दाब संकेतों में परिवर्तित करने के लिए: | |||
* ध्वनि वर्धक गतिमान डायफ्राम से विद्युत वाहक बल उत्पन्न करता है। | |||
* चुंबकीय उद्ग्रहण एक उपकरण द्वारा उत्पादित एक अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्र से विद्युत वाहक बल उत्पन्न करता है। | |||
* दाब विद्युत् संवेदक एक दाब विद्युत् क्रिस्टल पर दबाब से विद्युत वाहक बल उत्पन्न करता है। | |||
* विद्युत वाहक बल उत्पन्न करने के लिए तापमान का उपयोग करने वाले उपकरणों में ताप-विद्युत-युगम और ताप-विद्युत पुंज सम्मिलित हैं। | |||
*कोई भी विद्युत ट्रांसड्यूसर अनुप्रयोग जो भौतिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है। | |||
== यह भी देखें == | == यह भी देखें == | ||
* [[ काउंटर-इलेक्ट्रोमोटिव बल | | * [[ काउंटर-इलेक्ट्रोमोटिव बल | प्रतिकारी-विद्युत वाहक बल]] | ||
* [[ इलेक्ट्रिक बैटरी ]] | * [[ इलेक्ट्रिक बैटरी | बिजली बैटरी]] | ||
* विद्युत रासायनिक सेल | * विद्युत रासायनिक सेल | ||
* [[ इलेक्ट्रोलाइटिक सेल ]] | * [[ इलेक्ट्रोलाइटिक सेल | विद्युत्-अपघटनी सेल]] | ||
* | *गैल्वैनी सेल | ||
* वोल्टायिक पाइल | * वोल्टायिक पाइल | ||
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* Andrew Gray, "Absolute Measurements in Electricity and Magnetism", [https://books.google.com/books?vid=0pkd5YYtaGRtjR6Oes&id=WxeFSg38JLQC&pg=PA41&dq= Electromotive force]. Macmillan and co., 1884. | * Andrew Gray, "Absolute Measurements in Electricity and Magnetism", [https://books.google.com/books?vid=0pkd5YYtaGRtjR6Oes&id=WxeFSg38JLQC&pg=PA41&dq= Electromotive force]. Macmillan and co., 1884. | ||
* Charles Albert Perkins, "Outlines of Electricity and Magnetism", [https://archive.org/details/outlineselectri00perkgoog/page/n169 <!-- pg=158 --> Measurement of Electromotive Force]. Henry Holt and co., 1896. | * Charles Albert Perkins, "Outlines of Electricity and Magnetism", [https://archive.org/details/outlineselectri00perkgoog/page/n169 <!-- pg=158 --> Measurement of Electromotive Force]. Henry Holt and co., 1896. | ||
* John Livingston Rutgers Morgan, "The Elements of Physical Chemistry", [https://archive.org/details/elementsphysica01morggoog/page/n246 <!-- pg=235 --> Electromotive force]. | * John Livingston Rutgers Morgan, "The Elements of Physical Chemistry", [https://archive.org/details/elementsphysica01morggoog/page/n246 <!-- pg=235 --> 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, | * "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 |07003935}} | * 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 |07003935}} | ||
* Henry S. Carhart, | * 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|20020413}} | ||
* [[Hazel Rossotti]], "Chemical applications of potentiometry". | * [[Hazel Rossotti]], "Chemical applications of potentiometry". London, Princeton, N.J., Van Nostrand, 1969. {{ISBN|0-442-07048-9}} {{LCCN |69011985}} | ||
* Nabendu S. Choudhury, 1973. [https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19730015362.pdf "Electromotive force measurements on cells involving beta-alumina solid electrolyte"]. NASA technical note, D-7322. | * Nabendu S. Choudhury, 1973. [https://ntrs.nasa.gov/archive/nasa/casi.ntrs.nasa.gov/19730015362.pdf "Electromotive force measurements on cells involving beta-alumina solid electrolyte"]. NASA technical note, D-7322. | ||
*{{cite book |title=Modern Electrochemistry: An Introduction to an Interdisciplinary Area |author1=John O'M. Bockris |author2=Amulya K. N. Reddy |chapter-url=https://books.google.com/books?id=5OGsg_v_7yoC&pg=PA647 |chapter=Electrodics |isbn=978-0-306-25002-6 |year=1973 |edition=2 |publisher=Springer}} | *{{cite book |title=Modern Electrochemistry: An Introduction to an Interdisciplinary Area |author1=John O'M. Bockris |author2=Amulya K. N. Reddy |chapter-url=https://books.google.com/books?id=5OGsg_v_7yoC&pg=PA647 |chapter=Electrodics |isbn=978-0-306-25002-6 |year=1973 |edition=2 |publisher=Springer}} |
Revision as of 21:44, 19 January 2023
Articles about |
Electromagnetism |
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विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र से भ्रमित न हों।
विद्युत चुंबकत्व और इलेक्ट्रानिक्स में, विद्युत वाहक बल (इलेक्ट्रोमोटेंस भी, संक्षिप्त ईएमएफ,[1][2] निरूपित या ) 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।[3] ऊर्जा परिवर्तन द्वारा ऊर्जा के अन्य रूपों को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।[3] 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।[4] 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,[5] 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 (चिह्नित) के नाम का समर्थन करें।[6][7]
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।[8]
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।[9]
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।[10][11] 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 विभव ऊर्जा को विद्युत चुम्बकीय विभव ऊर्जा में परिवर्तित करता है।[12][13] 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 उस चार्ज पर इसे उच्च-क्षमता वाले टर्मिनल पर ले जाने के लिए विद्युत वाहक बल स्रोत के कार्य के रूप में परिभाषित किया गया है के रूप में परिभाषित किया गया है प्रति आवेश किया गया .[14]
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।[15] 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।[16] 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 या ℰ द्वारा निरूपित किया जाता है।
आंतरिक प्रतिरोध के बिना एक उपकरण में, यदि एक विद्युत आवेश उस उपकरण से गुजरने पर एक ऊर्जा प्राप्त करता है कार्य के माध्यम से, उस उपकरण के लिए शुद्ध विद्युत वाहक बल प्रति इकाई इलेक्ट्रिक आवेश 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 समान है।[17]
विद्युत-स्थैतिक इकाइयों में विद्युत वाहक बल स्टेटवॉल्ट ( सेंटीमीटर ग्राम इकाइयों की दूसरी प्रणाली में एर्ग प्रति विद्युत-स्थैतिक इकाई के इलेक्ट्रिक आवेश के समान) 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 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 [18] एक गैर-विद्युत-स्थैतिक विद्युत क्षेत्र की अवधारणा को प्रस्तुत करने के लिए प्रेरित किया जो केवल विद्युत वाहक बल के स्रोत के अंदर सम्मिलित है। खुले-परिपथ स्थिति में, , जबकि जब स्रोत एक परिपथ से विद्युत क्षेत्र से जुड़ा होता है स्रोत के अंदर परिवर्तित हो जाता है लेकिन 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।[19] गणितीय रूप से:
जब स्रोत दबाब से जुड़ा होता है, तो इसका विद्युत वाहक बल न्यायसंगत होता है इसके अंदर 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 अशून्य हो सकता है। फिर, कुंडली में प्रेरित विद्युत वाहक बल (जिसे प्रायः प्रेरित विद्युत-दाब कहा जाता है) है:[21]
यदि कुंडली एक चालक है जो धारा को वहन करता है कुंडली के चारों ओर एकीकरण की दिशा में, और चुंबकीय प्रवाह उस धारा के कारण है, हमारे पास है, जहां पर 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 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 में अनिवार्य रूप से वही है जो कुंडली में है :
इस प्रकार, हम एक प्रभावी विद्युत-दाब ड्रॉप को जोड़ सकते हैं 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,
इस परिभाषा को विद्युत वाहक बल और पथों के एकपक्षीय स्रोतों तक बढ़ाया जा सकता है वेग से चल रहा है विद्युत क्षेत्र के माध्यम से और चुंबकीय क्षेत्र :[24]
(विद्युत-रासायनिक) ऊष्मप्रवैगिकी में
जब प्रभार राशि से गुणा किया जाए विद्युत वाहक बल एक ऊष्मागतिक कार्य अवधि उत्पन्न करता है बैटरी में आवेश पास होने पर गिब्स मुक्त ऊर्जा में परिवर्तन के लिए औपचारिकता में इसका उपयोग किया जाता है:
जहां पर गिब्स मुक्त ऊर्जा है, एन्ट्रापी है, प्रणाली आयतन है, इसका दबाव है और इसका परम तापमान है।
संयुक्त 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 के साथ परिवर्तन को जोड़ता है (एक मापने योग्य मात्रा) एंट्रॉपी में परिवर्तन के लिए जब 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:[25]
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:
जहां पर इलेक्ट्रॉनों/आयन की संख्या है, और 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:[25]
जहां पर प्रतिक्रिया की मानक एन्थैल्पी है। दाईं ओर की सभी मात्राएँ प्रत्यक्ष रूप से मापी जा सकती हैं। निरंतर तापमान और दबाव मानते हुए:
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,[26][27][28][29][30] 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।
- 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:
- 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।[31]
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।[32][33]
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।[27]हालाँकि, यह धारा के माप से अनुमान लगाया जा सकता है और विभवांतर , बशर्ते कि आंतरिक प्रतिरोध पहले से ही मापा गया है:
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 है, इसलिए धारा । इसलिए 100 Ω प्रतिरोधक के सिरों पर विद्युत-दाब और 200 Ω प्रतिरोधक के पार विद्युत-दाब है, फिर भी दो प्रतिरोधक दोनों सिरों पर जुड़े हुए हैं, लेकिन परिनालिका के बाईं ओर वोल्टमीटर के साथ मापा गया समान नहीं है परिनालिका के दाईं ओर वोल्टमीटर से मापा जाता है।[34] [35]
उत्पत्ति
रासायनिक स्रोत
बैटरी (गैल्वेनिक सेल) कैसे विद्युत वाहक बल उत्पन्न करती है, इस सवाल पर 19वीं शताब्दी के अधिकांश समय तक वैज्ञानिकों का अधिकृत रहा। विद्युत वाहक बल की स्थिरता अंततः 1889 में वाल्थर नर्नस्ट द्वारा निर्धारित की गई थी।[37] मुख्य रूप से इलेक्ट्रोड और विद्युत-अपघट्य के बीच अंतराफलक पर थी।[16]
अणुओं या ठोस पदार्थों में परमाणुओं को रासायनिक बंधन 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 प्रणाली की (मुक्त) ऊर्जा को कम करती है।[38] बैटरी में, युग्मित अर्ध-प्रतिक्रियाएं, प्रायः धातुओं और उनके आयनों को सम्मिलित करते हुए, एक प्रवाहकीय इलेक्ट्रोड द्वारा इलेक्ट्रॉनों के लाभ (जिसे "कमी" कहा जाता है) और दूसरे द्वारा इलेक्ट्रॉनों की हानि ("ऑक्सीकरण" कहा जाता है) या (कमी-ऑक्सीकरण) रेडॉक्स प्रतिक्रियाएं 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 नष्ट की 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 त्यागते हुए घुलने वाला जस्ता:
जिंक सल्फेट उस आधे सेल में विद्युत-अपघट्य है। यह एक ऐसा घोल है जिसमें जिंक धनायन होते हैं , और सल्फेट आयनों उन आवेशों के साथ जो शून्य हो जाते हैं।
दूसरे आधे सेल में, कॉपर सल्फेट विद्युत-अपघट्य में कॉपर धनायन कॉपर कैथोड में चले जाते हैं जिससे वे स्वयं को जोड़ लेते हैं क्योंकि वे पुनःस्थापन प्रतिक्रिया द्वारा कॉपर इलेक्ट्रोड से इलेक्ट्रॉनों को अधिग्रहण करते हैं:
जो कॉपर कैथोड पर इलेक्ट्रॉनों की न्यूनता 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।)[39] इस प्रतिक्रिया द्वारा प्रस्तावित विद्युत ऊर्जा (213 kJ प्रति 65.4 ग्राम जस्ता) को जिंक के 207 kJ दुर्बल बंधन (संसंजक ऊर्जा का छोटा परिमाण) के कारण अधीन किया जा सकता है, जिसमें 3d- और 4s-कक्षक भरे हुए हैं, की तुलना में कॉपर, जिसमें बॉन्डिंग के लिए एक खाली कक्षक 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 लवण संपर्क से हस्तांतरित हैं ताकि एनोड और कैथोड शून्य वोल्ट के विद्युत संतुलन तक रासायनिक संतुलन के रूप में आवेश संतुलन बनाए रख सकें क्योंकि सेल में रासायनिक संतुलन पहुंच जाता है।। इस प्रक्रिया में जिंक एनोड घुल जाता है जबकि कॉपर इलेक्ट्रोड पर कॉपर लेपित किया जाता है।[40] तांबे के आयनों को जस्ता इलेक्ट्रोड में जाने से रोकने और बाहरी प्रवाह उत्पन्न किए बिना वहां कम होने से लवण संपर्क को विद्युत परिपथ को बंद करना पड़ता है। यह लवण से नहीं बना है, बल्कि ऐसे पदार्थों से बना है जो विलयनों में धनायनों और आयनों (एक अलग लवण) 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 समान 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 कोशिका रसायन के लिए, 298 K (कमरे के तापमान) पर, विद्युत वाहक बल = 1.0934 V, के तापमान गुणांक के साथ = −4.53×10−4 V/K है।[25]
वोल्टीय सेल
वोल्टा ने 1792 के आस-पास वोल्टायिक सेल विकसित की, और 20 मार्च, 1800 को अपना कार्य प्रस्तुत किया।[41] 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 पदच्युत कर दिया।[42] वोल्टा ने 'दबाब श्रृंखला' में धातुओं को सुव्यवस्थित 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।[43] 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 प्रभावित 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 (पुनःआवेशनीय) 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 शून्यीकरण 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
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, या विद्युत प्रवाह को बदलकर एक निश्चित परिपथ दूसरे परिपथ के सापेक्ष एक परिपथ की गति से उत्पन्न हो सकता है (इनमें से कम से कम एक में विद्युत प्रवाह होना चाहिए)। 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 संयोजन 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 प्रवाह संयोजन 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 प्रवाह संयोजन 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 परिवर्तक विद्युत वाहक बल कहा जाता है।
संपर्क क्षमता
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।[44] 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 परिमाण को प्रायः दो ठोस पदार्थों में फर्मी स्तर में अंतर के रूप में व्यक्त किया जाता है, जब वे आवेश उदासीनता पर होते हैं, जहां फर्मी स्तर (एक इलेक्ट्रॉन प्रणाली की रासायनिक क्षमता के लिए एक नाम[45][46]) किसी इलेक्ट्रॉन को निकाय से किसी सामान्य बिंदु (जैसे स्थिर) तक निकालने के लिए आवश्यक ऊर्जा का वर्णन करता है।[47] 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 निकाय इलेक्ट्रॉनों को प्राप्त करता है और दूसरा इलेक्ट्रॉनों को नष्ट कर देता है। यह आवेश स्थानान्तरण 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 समान 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।[48] संपर्क क्षमता अपने टर्मिनलों से जुड़े दबाब के माध्यम से स्थिर धारा नहीं चला सकती क्योंकि उस धारा में आवेश स्थानान्तरण 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 जांच कर सकता है कि किरचॉफ के परिपथ नियमो में संपर्क क्षमता क्यों नहीं दिखाई देती है। विभव ड्रॉप के योग में एक योगदान के रूप में किरचॉफ के विद्युत-दाब के नियम में संपर्क क्षमता क्यों नहीं दिखाई देती है। व्यावहारिक उत्तर यह है कि किसी भी परिपथ में न केवल एक विशेष डायोड या संयोजन सम्मिलित होता है, बल्कि पूरे परिपथ के चारों ओर तार स्थापन आदि के कारण सभी संपर्क क्षमताएं भी सम्मिलित होती हैं। सभी संपर्क विभवों का योग शून्य है, और इसलिए उन्हें किरचॉफ के नियम में उपेक्षित किया जा सकता है।[49][50]
सौर सेल
सौर सेल के संचालन को उसके समतुल्य परिपथ से समझा जा सकता है। अर्धचालक के ऊर्जा अंतराल से अधिक ऊर्जा वाले गतिशील इलेक्ट्रॉन रिक्ति युग्म बनाते हैं। आवेश पृथक्करण P-n संयोजन से जुड़े पहले से सम्मिलित विद्युत क्षेत्र के कारण होता है। यह विद्युत क्षेत्र एक अंतर्निहित क्षमता से निर्मित होता है, जो संयोजन 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 अग्रवर्ती विद्युत दाब, प्रकाश विद्युत दाब उत्पन्न होता है,[51] जो किसी भी संलग्न दबाव के माध्यम से विद्युत प्रवाहित करता है। प्रकाश विद्युत-दाब को कभी-कभी प्रकाश 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 कुल धारा को सीमित करें बाहरी परिपथ के लिए उपलब्ध है। प्रकाश-प्रेरित आवेश पृथक्करण अंततः एक आगे की धारा बनाता है सेल के आंतरिक प्रतिरोध के माध्यम से प्रकाश-प्रेरित धारा के विपरीत दिशा में इसके अतिरिक्त, प्रेरित विद्युत-दाब p-n संयोजन अग्र अभिनति संयोजन की ओर जाता है, जो पर्याप्त उच्च विद्युत-दाब पर पुनर्संयोजन धारा प्रकाश-प्रेरित धारा के विपरीत डायोड का कारण होगा।
जब बहिर्गत लघु पथित होता है, तो बहिर्गत विद्युत-दाब शून्य हो जाता है, और इसलिए डायोड में विद्युत-दाब सबसे छोटा होता है। इस प्रकार, लघु पथित का परिणाम सबसे छोटा होता है हानि और इसके परिणामस्वरूप अधिकतम बहिर्गत धारा, जो उच्च-गुणवत्ता वाले सौर सेल के लिए लगभग प्रकाश-प्रेरित धारा के समान होता है।[52] 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):
प्रतीप संतृप्ति धारा है। दो पैरामीटर जो सौर सेल निर्माण पर निर्भर करते हैं और अधिकतम सीमा तक विद्युत-दाब पर ही आदर्शता कारक m और तापीय विद्युत-दाब हैं, जो कमरे के तापमान पर लगभग 26 मिलीवोल्ट है।[52]
सौर सेल प्रकाश विद्युत वाहक बल
प्रबुद्ध डायोड के उपरोक्त सरलीकृत धारा-विद्युत-दाब संबंध को हल करना। बहिर्गत विद्युत-दाब पैदावार के लिए धारा-विद्युत-दाब संबंध:
जिसके विपरीत आलेखित की गई आकृति में है।
सौर सेल की प्रकाश विद्युत वाहक बल खुले-परिपथ विद्युत-दाब के समान मूल्य है, जो बहिर्गत धारा को शून्य करके निर्धारित किया जाता है :
प्रकाश-प्रेरित धारा पर इसकी लघुगणक निर्भरता है और वह जगह है जहां संयोजन का अग्र अभिनति विद्युत-दाब पर्याप्त है कि आगे की धारा प्रकाश-प्रेरित धारा को पूरी तरह से संतुलित करती है। सिलिकॉन संयोजनों के लिए, यह सामान्य रूप से 0.5 वोल्ट से अधिक नहीं होता है।[55] जबकि उच्च गुणवत्ता वाले सिलिकॉन पैनल के लिए यह प्रत्यक्ष रूप से सूर्य के प्रकाश में 0.7 वोल्ट से अधिक हो सकता है।[56]
प्रतिरोधक दबाव चलाते समय, बहिर्गत विद्युत-दाब ओम के नियम का उपयोग करके निर्धारित किया जा सकता है और शून्य वोल्ट के लघु पथित मान और खुले-परिपथ विद्युत-दाब के बीच स्थित होगा।[57] जब वह प्रतिरोध इतना छोटा होता है कि (दो सचित्र वक्रों का निकट-ऊर्ध्वाधर भाग), सौर सेल एक विद्युत-दाब जनित्र के अतिरिक्त एक धारा जनित्र की तरह अधिक कार्य करता है।[58]
अन्य स्रोत जो विद्युत वाहक बल उत्पन्न करते हैं
- एक परिवर्तक युग्मन दो परिपथ को परिपथ में से एक के लिए विद्युत वाहक बल का स्रोत माना जा सकता है, जैसे कि यह विद्युत जनित्र के कारण होता है; यह "परिवर्तक विद्युत वाहक बल" शब्द का मूल है।
- ध्वनि तरंगों को विद्युत-दाब संकेतों में परिवर्तित करने के लिए:
- ध्वनि वर्धक गतिमान डायफ्राम से विद्युत वाहक बल उत्पन्न करता है।
- चुंबकीय उद्ग्रहण एक उपकरण द्वारा उत्पादित एक अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्र से विद्युत वाहक बल उत्पन्न करता है।
- दाब विद्युत् संवेदक एक दाब विद्युत् क्रिस्टल पर दबाब से विद्युत वाहक बल उत्पन्न करता है।
- विद्युत वाहक बल उत्पन्न करने के लिए तापमान का उपयोग करने वाले उपकरणों में ताप-विद्युत-युगम और ताप-विद्युत पुंज सम्मिलित हैं।
- कोई भी विद्युत ट्रांसड्यूसर अनुप्रयोग जो भौतिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करता है।
यह भी देखें
- प्रतिकारी-विद्युत वाहक बल
- बिजली बैटरी
- विद्युत रासायनिक सेल
- विद्युत्-अपघटनी सेल
- गैल्वैनी सेल
- वोल्टायिक पाइल
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ईएमएफ उत्पन्न करने वाले अन्य स्रोत
- एक ट्रांसफॉर्मर युग्मन दो सर्किट को सर्किट में से एक के लिए ईएमएफ का स्रोत माना जा सकता है, जैसे कि यह विद्युत जनरेटर के कारण होता है; यह ट्रांसफार्मर ईएमएफ शब्द की उत्पत्ति है।
- ध्वनि तरंगों को वोल्टेज संकेत में परिवर्तित करने के लिए:
- एक माइक्रोफ़ोन एक गतिमान डायफ्राम (ध्वनिकी) से ईएमएफ उत्पन्न करता है।
- एक पिकअप (संगीत तकनीक)#चुंबकीय पिकअप एक उपकरण द्वारा उत्पादित एक अलग चुंबकीय क्षेत्र से एक ईएमएफ उत्पन्न करता है।
- एक पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर एक पीजोइलेक्ट्रिक क्रिस्टल पर तनाव से ईएमएफ उत्पन्न करता है।
- ईएमएफ उत्पन्न करने के लिए तापमान का उपयोग करने वाले उपकरणों में थर्मोकपल और थर्मोपाईलें शामिल हैं।<ref>John S. Rigden, ed. (1996). Macmillan encyclopedia of physics. New York: Macmillan.
आगे की पढाई
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