वोल्टा क्षमता

इलेक्ट्रोकैमिस्ट्री में वोल्टा क्षमता (जिसे वोल्टा संभावित अंतर, संपर्क संभावित अंतर, बाहरी संभावित अंतर, Δψ, या डेल्टा साई भी कहा जाता है), दो धातुओं (या एक धातु और एक इलेक्ट्रोलाइट) के बीच इलेक्ट्रोस्टैटिक संभावित अंतर है जो संपर्क में हैं और हैं थर्मोडायनामिक संतुलन। विशेष रूप से, यह पहली धातु की सतह के करीब बिंदु और दूसरी धातु (या इलेक्ट्रोलाइट) की सतह के करीब बिंदु के बीच संभावित अंतर है। वोल्टा क्षमता का नाम अलेक्जेंडर वोल्टा के नाम पर रखा गया है।

दो धातुओं के बीच वोल्टा क्षमता

जब यहां दर्शाई गई दो धातुएं एक दूसरे के साथ थर्मोडायनामिक संतुलन में हैं जैसा कि दिखाया गया है (बराबर फर्मी स्तर), वैक्यूम इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता ϕ समारोह का कार्य में अंतर के कारण फ्लैट नहीं है।

जब दो धातुएं एक दूसरे से विद्युत रूप से पृथक होती हैं, तो उनके बीच एक मनमाना संभावित अंतर मौजूद हो सकता है। हालाँकि, जब दो अलग-अलग तटस्थ धातु सतहों को विद्युत संपर्क में लाया जाता है (यहां तक ​​​​कि अप्रत्यक्ष रूप से, एक लंबे विद्युत-प्रवाहकीय तार के माध्यम से), तो इलेक्ट्रॉन धातु से उच्च फर्मी स्तर के साथ धातु से निचले फर्मी स्तर तक फर्मी तक प्रवाहित होंगे। दो चरणों में स्तर बराबर हैं।

एक बार ऐसा हो जाने के बाद, धातुएं एक दूसरे के साथ थर्मोडायनामिक संतुलन में होती हैं (इलेक्ट्रॉनों की वास्तविक संख्या जो दो चरणों के बीच गुजरती है, आमतौर पर छोटी होती है)। सिर्फ इसलिए कि फर्मी के स्तर बराबर हैं, हालांकि, इसका मतलब यह नहीं है कि विद्युत क्षमता बराबर है। प्रत्येक सामग्री के बाहर विद्युत क्षमता को उसके कार्य फलन द्वारा नियंत्रित किया जाता है, और इसलिए असमान धातुएं संतुलन पर भी विद्युत क्षमता अंतर दिखा सकती हैं।

वोल्टा क्षमता विचाराधीन दो थोक धातुओं की आंतरिक संपत्ति नहीं है, बल्कि धातुओं की सतहों के बीच कार्य फ़ंक्शन के अंतर से निर्धारित होती है। कार्य फ़ंक्शन की तरह, वोल्टा की क्षमता संवेदनशील रूप से सतह की स्थिति, संदूषण, और इसी तरह पर निर्भर करती है।

वोल्टा क्षमता का मापन (केल्विन जांच)

Not to be confused with Kelvin clip.

केल्विन प्रोब एनर्जी डायग्राम फ्लैट वैक्यूम कॉन्फ़िगरेशन पर, नमूना और जांच के बीच वोल्टा क्षमता को मापने के लिए उपयोग किया जाता है।

वोल्टा क्षमता महत्वपूर्ण हो सकती है (क्रम 1 वोल्ट की) लेकिन इसे साधारण वोल्टमीटर द्वारा सीधे नहीं मापा जा सकता है।

एक वाल्टमीटर वैक्यूम इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता को मापता नहीं है, बल्कि इसके बजाय दो सामग्रियों के बीच फर्मी स्तर में अंतर होता है, एक अंतर जो संतुलन पर बिल्कुल शून्य होता है।

हालाँकि, वोल्टा क्षमता, दो धातु की वस्तुओं के बीच और उनके आस-पास के स्थानों में एक वास्तविक विद्युत क्षेत्र से मेल खाती है, एक ऐसा क्षेत्र जो उनकी सतहों पर आवेशों के संचय से उत्पन्न होता है। कुल शुल्क $Q$ प्रत्येक वस्तु की सतह पर समाई पर निर्भर करता है $C$ दो वस्तुओं के बीच, संबंध द्वारा $Q=C\Delta \psi$, कहाँ $\Delta \psi$ वोल्टा क्षमता है। इसलिए यह इस प्रकार है कि क्षमता के मूल्य को एक ज्ञात राशि (उदाहरण के लिए, वस्तुओं को एक दूसरे से आगे ले जाकर) द्वारा सामग्री के बीच समाई को अलग करके और उन्हें जोड़ने वाले तार के माध्यम से बहने वाले विस्थापित चार्ज को मापकर मापा जा सकता है।

धातु और इलेक्ट्रोलाइट के बीच वोल्टा संभावित अंतर को इसी तरह से मापा जा सकता है। परमाणु बल माइक्रोस्कोपी के आधार पर, केल्विन जांच बल माइक्रोस्कोप के उपयोग से धातु की सतह की वोल्टा क्षमता को बहुत छोटे पैमाने पर मैप किया जा सकता है। मिलीमीटर से सेंटीमीटर के क्रम में बड़े क्षेत्रों में, एक स्कैनिंग केल्विन जांच (एसकेपी), जो आकार में दसियों से सैकड़ों माइक्रोन की तार जांच का उपयोग करती है, का उपयोग किया जा सकता है। किसी भी मामले में समाई परिवर्तन ज्ञात नहीं है - इसके बजाय, वोल्टा क्षमता को रद्द करने के लिए एक क्षतिपूर्ति डीसी वोल्टेज जोड़ा जाता है ताकि समाई में परिवर्तन से कोई धारा प्रेरित न हो। यह क्षतिपूर्ति वोल्टेज वोल्टा क्षमता का ऋणात्मक है।

यह भी देखें

• इलेक्ट्रोड क्षमता
• पूर्ण इलेक्ट्रोड क्षमता
• विद्युतीय संभाव्यता
• गलवानी क्षमता
• संभावित अंतर (वाल्ट ेज)
• बैंड झुकना
• वोल्ट
• वोल्टा प्रभाव