स्रोत ईएमएफ की अवधारणा। इलेक्ट्रिक सर्किट्स। वैद्युतवाहक बल। विभिन्न प्रकार के EMF का उपयोग कहाँ किया जाता है?

कंडक्टर के सिरों पर, और इसलिए वर्तमान में, गैर-विद्युत प्रकृति की बाहरी ताकतों की उपस्थिति आवश्यक है, जिसकी सहायता से विद्युत आवेशों का पृथक्करण होता है।

बाहरी ताकतों द्वाराइलेक्ट्रोस्टैटिक (यानी, कूलम्ब) के अपवाद के साथ, सर्किट में विद्युत आवेशित कणों पर कार्य करने वाला कोई भी बल है।

तृतीय-पक्ष बल सभी मौजूदा स्रोतों के अंदर आवेशित कणों को गति प्रदान करते हैं: जनरेटर, बिजली संयंत्र, गैल्वेनिक सेल, बैटरी आदि में।

जब कोई सर्किट बंद हो जाता है, तो सर्किट के सभी कंडक्टरों में एक विद्युत क्षेत्र निर्मित हो जाता है। वर्तमान स्रोत के अंदर, चार्ज कूलम्ब बलों के खिलाफ बाहरी ताकतों के प्रभाव में चलते हैं (इलेक्ट्रॉन सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए इलेक्ट्रोड से नकारात्मक की ओर बढ़ते हैं), और सर्किट के बाकी हिस्सों में वे एक विद्युत क्षेत्र द्वारा संचालित होते हैं (ऊपर चित्र देखें)।

वर्तमान स्रोतों में आवेशित कणों को अलग करने की प्रक्रिया में विभिन्न प्रकार की ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है। परिवर्तित ऊर्जा के प्रकार के आधार पर, निम्नलिखित प्रकार के इलेक्ट्रोमोटिव बल को प्रतिष्ठित किया जाता है:

- इलेक्ट्रोस्टैटिक- एक इलेक्ट्रोफोर मशीन में, जिसमें घर्षण द्वारा यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है;

- थर्मोइलेक्ट्रिक- थर्मोलेमेंट में - आंतरिक ऊर्जाविभिन्न धातुओं से बने दो तारों का गर्म जंक्शन बिजली में बदल जाता है;

- फोटोवोल्टिक- एक फोटोकेल में. यहां प्रकाश ऊर्जा का विद्युत ऊर्जा में रूपांतरण होता है: जब कुछ पदार्थों को प्रकाशित किया जाता है, उदाहरण के लिए, सेलेनियम, कॉपर (आई) ऑक्साइड, सिलिकॉन, तो नकारात्मक विद्युत आवेश का नुकसान देखा जाता है;

- रसायन- गैल्वेनिक कोशिकाओं, बैटरियों और अन्य स्रोतों में जिनमें परिवर्तन होता है रसायन ऊर्जाबिजली के लिए.

इलेक्ट्रोमोटिव बल (ईएमएफ)— वर्तमान स्रोतों की विशेषताएँ। ईएमएफ की अवधारणा जी.ओम द्वारा 1827 में प्रत्यक्ष धारा सर्किट के लिए पेश की गई थी। 1857 में, किरचॉफ ने ईएमएफ को एक बंद सर्किट के साथ एक इकाई विद्युत आवेश को स्थानांतरित करते समय बाहरी बलों के कार्य के रूप में परिभाषित किया:

ɛ = एक सेंट /क्यू,

कहाँ ɛ - वर्तमान स्रोत का ईएमएफ, एक सेंट- बाहरी ताकतों का काम, क्यू- हस्तांतरित शुल्क की राशि.

इलेक्ट्रोमोटिव बल वोल्ट में व्यक्त किया जाता है।

हम सर्किट के किसी भी भाग पर इलेक्ट्रोमोटिव बल के बारे में बात कर सकते हैं। यह बाहरी बलों का विशिष्ट कार्य है (एकल चार्ज को स्थानांतरित करने का कार्य) पूरे सर्किट में नहीं, बल्कि केवल एक दिए गए क्षेत्र में।

वर्तमान स्रोत का आंतरिक प्रतिरोध।

मान लीजिए कि एक साधारण बंद सर्किट है जिसमें एक वर्तमान स्रोत (उदाहरण के लिए, एक गैल्वेनिक सेल, बैटरी या जनरेटर) और एक प्रतिरोध वाला अवरोधक है आर. बंद सर्किट में करंट कहीं भी बाधित नहीं होता है, इसलिए यह करंट स्रोत के अंदर भी मौजूद होता है। कोई भी स्रोत धारा के प्रति कुछ प्रतिरोध का प्रतिनिधित्व करता है। यह कहा जाता है वर्तमान स्रोत का आंतरिक प्रतिरोधऔर पत्र द्वारा निर्दिष्ट है आर.

जनरेटर में आर- यह एक गैल्वेनिक सेल में घुमावदार प्रतिरोध है - इलेक्ट्रोलाइट समाधान और इलेक्ट्रोड का प्रतिरोध।

इस प्रकार, वर्तमान स्रोत को ईएमएफ और आंतरिक प्रतिरोध के मूल्यों की विशेषता है, जो इसकी गुणवत्ता निर्धारित करते हैं। उदाहरण के लिए, इलेक्ट्रोस्टैटिक मशीनों में बहुत अधिक ईएमएफ (हजारों वोल्ट तक) होता है, लेकिन साथ ही उनका आंतरिक प्रतिरोध बहुत बड़ा (सैकड़ों मेगाहोम तक) होता है। इसलिए, वे उच्च धाराएँ उत्पन्न करने के लिए अनुपयुक्त हैं। गैल्वेनिक कोशिकाओं में केवल लगभग 1 V का EMF होता है, लेकिन आंतरिक प्रतिरोध भी कम होता है (लगभग 1 ओम या उससे कम)। यह उन्हें एम्पीयर में मापी गई धाराएँ प्राप्त करने की अनुमति देता है।

सामग्री में हम इसकी घटना की स्थितियों में प्रेरित ईएमएफ की अवधारणा को समझेंगे। जब किसी चालक में विद्युत क्षेत्र प्रकट होता है तो हम चुंबकीय प्रवाह की घटना के लिए प्रेरकत्व को एक प्रमुख पैरामीटर के रूप में भी मानेंगे।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण समय के साथ बदलते चुंबकीय क्षेत्रों द्वारा विद्युत धारा का उत्पादन है। फैराडे और लेन्ज़ की खोजों के लिए धन्यवाद, पैटर्न को कानूनों में तैयार किया गया, जिसने विद्युत चुम्बकीय प्रवाह की समझ में समरूपता का परिचय दिया। मैक्सवेल के सिद्धांत ने विद्युत धारा और चुंबकीय प्रवाह के बारे में ज्ञान को एक साथ लाया। हर्ट्ज़ की खोज के लिए धन्यवाद, मानवता ने दूरसंचार के बारे में सीखा।

विद्युत धारा ले जाने वाले कंडक्टर के चारों ओर एक विद्युत चुम्बकीय क्षेत्र दिखाई देता है, लेकिन समानांतर में, विपरीत घटना भी होती है - विद्युत चुम्बकीय प्रेरण। आइए एक उदाहरण का उपयोग करके चुंबकीय प्रवाह पर विचार करें: यदि किसी कंडक्टर से बना एक फ्रेम प्रेरण के साथ एक विद्युत क्षेत्र में रखा जाता है और बल की चुंबकीय रेखाओं के साथ ऊपर से नीचे तक या उनके बाएं और दाएं लंबवत चलता है, तो चुंबकीय प्रवाह फ्रेम से होकर गुजरता है एक स्थिर मान होगा.

जब फ्रेम अपनी धुरी पर घूमता है, तो कुछ समय बाद चुंबकीय प्रवाह एक निश्चित मात्रा में बदल जाएगा। परिणामस्वरूप, फ्रेम में एक प्रेरित ईएमएफ प्रकट होता है और एक विद्युत प्रवाह प्रकट होता है, जिसे प्रेरण कहा जाता है।

प्रेरित ईएमएफ

आइए विस्तार से समझें कि प्रेरित ईएमएफ की अवधारणा क्या है। जब एक कंडक्टर को चुंबकीय क्षेत्र में रखा जाता है और क्षेत्र रेखाओं के प्रतिच्छेदन के साथ चलता है, तो कंडक्टर में प्रेरित ईएमएफ नामक एक इलेक्ट्रोमोटिव बल दिखाई देता है। यह तब भी होता है जब कंडक्टर स्थिर रहता है, और चुंबकीय क्षेत्र चलता है और कंडक्टर को बल की रेखाओं से काटता है।

जब कंडक्टर जहां ईएमएफ होता है, बाहरी सर्किट के लिए बंद हो जाता है, तो इस ईएमएफ की उपस्थिति के कारण, सर्किट के माध्यम से एक प्रेरित धारा प्रवाहित होने लगती है। विद्युतचुंबकीय प्रेरण में एक कंडक्टर में उस समय ईएमएफ प्रेरित करने की घटना शामिल होती है जब इसे चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं द्वारा पार किया जाता है।

विद्युत चुम्बकीय प्रेरण यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत धारा में बदलने की विपरीत प्रक्रिया है। यह अवधारणाऔर इसके नियम इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में व्यापक रूप से उपयोग किए जाते हैं; अधिकांश इलेक्ट्रिक मशीनें इसी घटना पर आधारित हैं।

फैराडे और लेन्ज़ के नियम

फैराडे और लेन्ज़ के नियम विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की घटना के पैटर्न को दर्शाते हैं।

फैराडे ने पाया कि समय के साथ चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन के परिणामस्वरूप चुंबकीय प्रभाव उत्पन्न होते हैं। जिस समय एक प्रत्यावर्ती चुंबकीय धारा किसी चालक को पार करती है, उसमें एक इलेक्ट्रोमोटिव बल उत्पन्न होता है, जिससे विद्युत धारा उत्पन्न होती है। करंट उत्पन्न कर सकता है स्थायी चुंबक, और एक विद्युत चुम्बक।

वैज्ञानिक ने निर्धारित किया कि सर्किट को प्रतिच्छेद करने वाली बल रेखाओं की संख्या में तेजी से बदलाव के साथ धारा की तीव्रता बढ़ जाती है। अर्थात्, विद्युत चुम्बकीय प्रेरण का EMF सीधे चुंबकीय प्रवाह की गति पर निर्भर करता है।

फैराडे के नियम के अनुसार, प्रेरित ईएमएफ सूत्र निम्नानुसार परिभाषित किए गए हैं:

ऋण चिह्न प्रेरित ईएमएफ की ध्रुवीयता, प्रवाह की दिशा और बदलती गति के बीच संबंध को इंगित करता है।

लेन्ज़ के नियम के अनुसार, इलेक्ट्रोमोटिव बल को उसकी दिशा के आधार पर चित्रित किया जा सकता है। कुंडल में चुंबकीय प्रवाह में कोई भी परिवर्तन एक प्रेरित ईएमएफ की उपस्थिति की ओर जाता है, और तेजी से बदलाव के साथ, एक बढ़ती हुई ईएमएफ देखी जाती है।

यदि एक कुंडल, जहां एक प्रेरित ईएमएफ है, में बाहरी सर्किट में शॉर्ट सर्किट होता है, तो एक प्रेरित धारा इसके माध्यम से प्रवाहित होती है, जिसके परिणामस्वरूप कंडक्टर के चारों ओर एक चुंबकीय क्षेत्र दिखाई देता है और कुंडल एक सोलनॉइड के गुणों को प्राप्त कर लेता है। परिणामस्वरूप, कुंडली के चारों ओर अपना स्वयं का चुंबकीय क्षेत्र बनता है।

एह। लेन्ज़ ने एक पैटर्न स्थापित किया जिसके अनुसार कुंडल में प्रेरित धारा की दिशा और प्रेरित ईएमएफ निर्धारित की जाती है। कानून कहता है कि किसी कुंडल में प्रेरित ईएमएफ, जब चुंबकीय प्रवाह बदलता है, तो कुंडल में उस दिशा में एक धारा बनाता है जिसमें कुंडल का दिया गया चुंबकीय प्रवाह बाहरी चुंबकीय प्रवाह में परिवर्तन से बचना संभव बनाता है।

लेन्ज़ का नियम कंडक्टरों में विद्युत धारा के प्रेरण की सभी स्थितियों पर लागू होता है, चाहे उनका विन्यास और बाहरी चुंबकीय क्षेत्र को बदलने की विधि कुछ भी हो।

चुंबकीय क्षेत्र में तार की गति

प्रेरित ईएमएफ का मान क्षेत्र रेखाओं द्वारा पार की गई कंडक्टर की लंबाई के आधार पर निर्धारित किया जाता है। बड़ी संख्या में विद्युत लाइनों के साथ, प्रेरित ईएमएफ का परिमाण बढ़ जाता है। जैसे-जैसे चुंबकीय क्षेत्र और प्रेरण बढ़ता है, कंडक्टर में ईएमएफ का अधिक मूल्य होता है। इस प्रकार, चुंबकीय क्षेत्र में घूमने वाले कंडक्टर में प्रेरित ईएमएफ का मूल्य सीधे चुंबकीय क्षेत्र के प्रेरण, कंडक्टर की लंबाई और इसके आंदोलन की गति पर निर्भर करता है।

यह निर्भरता सूत्र E = Blv में परिलक्षित होती है, जहां E प्रेरित ईएमएफ है; बी चुंबकीय प्रेरण का मूल्य है; I कंडक्टर की लंबाई है; v इसकी गति की गति है।

ध्यान दें कि एक कंडक्टर में जो चुंबकीय क्षेत्र में चलता है, प्रेरित ईएमएफ केवल तभी दिखाई देता है जब यह चुंबकीय क्षेत्र रेखाओं को पार करता है। यदि कंडक्टर बल की रेखाओं के साथ चलता है, तो कोई ईएमएफ प्रेरित नहीं होता है। इस कारण से, सूत्र केवल उन मामलों में लागू होता है जहां कंडक्टर की गति बल की रेखाओं के लंबवत निर्देशित होती है।

चालक में प्रेरित ईएमएफ और विद्युत धारा की दिशा चालक की गति की दिशा से ही निर्धारित होती है। दिशा की पहचान के लिए दाहिने हाथ का नियम विकसित किया गया है। यदि आप अपने दाहिने हाथ की हथेली को इस तरह से पकड़ते हैं कि क्षेत्र रेखाएं उसकी दिशा में प्रवेश करती हैं, और अंगूठा कंडक्टर की गति की दिशा को इंगित करता है, तो अन्य चार उंगलियां प्रेरित ईएमएफ की दिशा और दिशा को इंगित करती हैं कंडक्टर में विद्युत धारा.

घूमती हुई रील

विद्युत धारा जनरेटर का संचालन चुंबकीय प्रवाह में एक कुंडल के घूमने पर आधारित होता है, जहां एक निश्चित संख्या में घुमाव होते हैं। जब भी कोई चुंबकीय प्रवाह इसे पार करता है तो ईएमएफ विद्युत परिपथ में प्रेरित होता है, जो चुंबकीय प्रवाह सूत्र Ф = B x S x cos α के आधार पर होता है (चुंबकीय प्रेरण को उस सतह क्षेत्र से गुणा किया जाता है जिसके माध्यम से चुंबकीय प्रवाह गुजरता है और इससे बने कोण की कोज्या होती है) दिशा वेक्टर और समतल रेखाओं के लंबवत)।

सूत्र के अनुसार, F स्थितियों में परिवर्तन से प्रभावित होता है:

• जब चुंबकीय प्रवाह बदलता है, तो दिशा वेक्टर बदल जाता है;
• समोच्च में घिरा क्षेत्र बदल जाता है;
• कोण बदल जाता है.

इसे एक स्थिर चुंबक या निरंतर धारा के साथ ईएमएफ प्रेरित करने की अनुमति है, लेकिन केवल चुंबकीय क्षेत्र के भीतर अपनी धुरी के चारों ओर कुंडल को घुमाकर। इस स्थिति में, कोण का मान बदलने पर चुंबकीय प्रवाह बदल जाता है। घूर्णन के दौरान, कुंडल चुंबकीय प्रवाह रेखाओं को पार करता है, जिसके परिणामस्वरूप ईएमएफ उत्पन्न होता है। एकसमान घूर्णन के साथ, चुंबकीय प्रवाह में आवधिक परिवर्तन होता है। साथ ही, प्रत्येक सेकंड में प्रतिच्छेद करने वाली फ़ील्ड रेखाओं की संख्या समान समय अंतराल पर मानों के बराबर हो जाती है।

व्यवहार में, प्रत्यावर्ती धारा जनरेटर में, कुंडल स्थिर रहता है, और विद्युत चुंबक इसके चारों ओर घूमता है।

स्व-प्रेरित ईएमएफ

जब एक प्रत्यावर्ती विद्युत धारा कुंडल से होकर गुजरती है, तो एक प्रत्यावर्ती चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है, जो एक बदलते चुंबकीय प्रवाह की विशेषता है जो ईएमएफ को प्रेरित करता है। इस घटना को स्व-प्रेरण कहा जाता है।

इस तथ्य के कारण कि चुंबकीय प्रवाह विद्युत प्रवाह की तीव्रता के समानुपाती होता है, स्व-प्रेरण ईएमएफ का सूत्र इस तरह दिखता है:

एफ = एल एक्स आई, जहां एल प्रेरकत्व है, जिसे एच में मापा जाता है। इसका मान प्रति इकाई लंबाई में घुमावों की संख्या और उनके क्रॉस सेक्शन के आकार से निर्धारित होता है।

पारस्परिक प्रेरण

जब दो कुंडलियों को एक साथ रखा जाता है, तो उनमें परस्पर प्रेरक ईएमएफ देखा जाता है, जो दो सर्किटों के विन्यास और उनके पारस्परिक अभिविन्यास द्वारा निर्धारित होता है। जैसे-जैसे सर्किट का पृथक्करण बढ़ता है, पारस्परिक प्रेरकत्व का मूल्य कम हो जाता है, क्योंकि दोनों कॉइल के लिए कुल चुंबकीय प्रवाह में कमी होती है।

आइए आपसी प्रेरण की प्रक्रिया पर विस्तार से विचार करें। दो कुंडलियाँ हैं, एक के तार के साथ N1 घुमावों के साथ धारा I1 प्रवाहित होती है, जो एक चुंबकीय प्रवाह बनाती है और N2 संख्या के घुमावों के साथ दूसरे कुंडल से होकर गुजरती है।

पहले के संबंध में दूसरे कुंडल का पारस्परिक प्रेरण मूल्य:

एम21 = (एन2 x एफ21)/आई1.

चुंबकीय प्रवाह मान:

F21 = (M21/N2) x I1.

प्रेरित ईएमएफ की गणना सूत्र द्वारा की जाती है:

E2 = - N2 x dФ21/dt = - M21x dI1/dt.

पहले कुंडल में प्रेरित ईएमएफ का मान है:

E1 = - M12 x dI2/dt.

यह ध्यान रखना महत्वपूर्ण है कि किसी एक कुंडल में पारस्परिक प्रेरण द्वारा उत्पन्न इलेक्ट्रोमोटिव बल किसी भी मामले में दूसरे कुंडल में विद्युत प्रवाह में परिवर्तन के सीधे आनुपातिक होता है।

तब पारस्परिक प्रेरण को बराबर माना जाता है:

एम12 = एम21 = एम.

परिणामस्वरूप, E1 = - M x dI2/dt और E2 = M x dI1/dt। एम = के √ (एल1 x एल2), जहां के दो प्रेरकत्व मानों के बीच युग्मन गुणांक है।

ट्रांसफार्मर में पारस्परिक प्रेरण का व्यापक रूप से उपयोग किया जाता है, जो प्रत्यावर्ती विद्युत धारा के मूल्यों को बदलना संभव बनाता है। डिवाइस में कॉइल्स की एक जोड़ी होती है जो एक सामान्य कोर पर घाव होती है। पहले कॉइल में करंट चुंबकीय सर्किट में एक बदलते चुंबकीय प्रवाह और दूसरे कॉइल में एक करंट बनाता है। पहले कॉइल में दूसरे की तुलना में कम घुमावों के साथ, वोल्टेज बढ़ता है, और तदनुसार, पहली वाइंडिंग में बड़ी संख्या में घुमावों के साथ, वोल्टेज कम हो जाता है।

विद्युत ऊर्जा के उत्पादन और परिवर्तन के अलावा, चुंबकीय प्रेरण की घटना का उपयोग अन्य उपकरणों में भी किया जाता है। उदाहरण के लिए, चुंबकीय उत्तोलन वाली रेलगाड़ियाँ रेल में विद्युत धारा के सीधे संपर्क के बिना चलती हैं, लेकिन विद्युत चुम्बकीय प्रतिकर्षण के कारण कुछ सेंटीमीटर ऊँची होती हैं।

किसी चालक में विद्युत धारा बनाए रखने के लिए एक बाहरी ऊर्जा स्रोत की आवश्यकता होती है, जो लगातार इस चालक के सिरों के बीच संभावित अंतर पैदा करता है। ऐसे ऊर्जा स्रोतों को विद्युत ऊर्जा स्रोत (या वर्तमान स्रोत) कहा जाता है।

विद्युत ऊर्जा के स्रोतों में एक निश्चितता होती है वैद्युतवाहक बल(संक्षिप्त रूप में) ईएमएफ), जो लंबे समय तक कंडक्टर के सिरों के बीच संभावित अंतर बनाता है और बनाए रखता है। कभी-कभी यह कहा जाता है कि ईएमएफ सर्किट में विद्युत प्रवाह बनाता है। हमें याद रखना चाहिए कि यह परिभाषा पारंपरिक है, क्योंकि हम ऊपर पहले ही स्थापित कर चुके हैं कि विद्युत धारा के उद्भव और अस्तित्व का कारण विद्युत क्षेत्र है।

विद्युत ऊर्जा का एक स्रोत एक बंद सर्किट में विद्युत आवेशों को स्थानांतरित करके एक निश्चित मात्रा में कार्य उत्पन्न करता है।

परिभाषा:किसी बंद परिपथ में धनात्मक आवेश की एक इकाई को स्थानांतरित करते समय विद्युत ऊर्जा के स्रोत द्वारा किया गया कार्य स्रोत का ईएमएफ कहलाता है

इलेक्ट्रोमोटिव बल की माप की इकाई वोल्ट है (संक्षिप्त वोल्ट को लैटिन में अक्षर बी या वी - "वे" द्वारा दर्शाया जाता है)।

विद्युत ऊर्जा के स्रोत का ईएमएफ एक वोल्ट के बराबर होता है, यदि एक बंद सर्किट में एक कूलॉम बिजली ले जाने पर, विद्युत ऊर्जा का स्रोत एक जूल के बराबर काम करता है:

व्यवहार में, ईएमएफ को मापने के लिए बड़ी और छोटी दोनों इकाइयों का उपयोग किया जाता है, अर्थात्:

1 किलोवोल्ट (केवी, केवी), 1000 वी के बराबर;

1 मिलीवोल्ट (एमवी, एमवी), एक वोल्ट के हजारवें हिस्से के बराबर (10-3 वी),

1 माइक्रोवोल्ट (μV, μV), एक वोल्ट के दस लाखवें हिस्से (10-6 V) के बराबर।

जाहिर है, 1 केवी = 1000 वी; 1 वी = 1000 एमवी = 1,000,000 μV; 1 एमवी = 1000 μV.

वर्तमान में, विद्युत ऊर्जा के कई प्रकार के स्रोत हैं। पहली बार, एक गैल्वेनिक बैटरी का उपयोग विद्युत ऊर्जा के स्रोत के रूप में किया गया था, जिसमें कई जस्ता और तांबे के घेरे शामिल थे, जिनके बीच अम्लीय पानी में भिगोई गई त्वचा रखी गई थी। गैल्वेनिक बैटरी में, रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया गया था (इस पर अध्याय XVI में अधिक विस्तार से चर्चा की जाएगी)। गैल्वेनिक बैटरी को इसका नाम इतालवी शरीर विज्ञानी लुइगी गैलवानी (1737-1798) के नाम पर मिला, जो बिजली के सिद्धांत के संस्थापकों में से एक थे।

सुधार के लिए अनेक प्रयोग और प्रायोगिक उपयोगगैल्वेनिक बैटरियां रूसी वैज्ञानिक वासिली व्लादिमीरोविच पेत्रोव द्वारा बनाई गई थीं। पिछली शताब्दी की शुरुआत में, उन्होंने दुनिया की सबसे बड़ी गैल्वेनिक बैटरी बनाई और इसका इस्तेमाल कई शानदार प्रयोगों के लिए किया।

विद्युत ऊर्जा के वे स्रोत जो रासायनिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित करने के सिद्धांत पर कार्य करते हैं, विद्युत ऊर्जा के रासायनिक स्रोत कहलाते हैं।

विद्युत ऊर्जा का एक अन्य मुख्य स्रोत, जिसका व्यापक रूप से इलेक्ट्रिकल और रेडियो इंजीनियरिंग में उपयोग किया जाता है, जनरेटर है। जनरेटर में यांत्रिक ऊर्जा को विद्युत ऊर्जा में परिवर्तित किया जाता है।

विद्युत आरेखों पर, विद्युत ऊर्जा और जनरेटर के स्रोतों को चित्र में दिखाए अनुसार दर्शाया गया है। 1.

चित्र 1। विद्युत ऊर्जा स्रोतों के लिए प्रतीक:ए - ईएमएफ स्रोत, सामान्य पदनाम, बी - वर्तमान स्रोत, सामान्य पदनाम; सी - विद्युत ऊर्जा का रासायनिक स्रोत; जी - रासायनिक स्रोतों की बैटरी; डी - निरंतर वोल्टेज स्रोत; ई - चर तीव्रता का स्रोत; जी - जनरेटर.

विद्युत ऊर्जा के रासायनिक स्रोतों और जनरेटरों में, इलेक्ट्रोमोटिव बल उसी तरह से प्रकट होता है, जो स्रोत टर्मिनलों पर संभावित अंतर पैदा करता है और इसे लंबे समय तक बनाए रखता है। इन क्लैंपों को कहा जाता है विद्युत ऊर्जा स्रोत के ध्रुव. विद्युत ऊर्जा के स्रोत के एक ध्रुव में सकारात्मक क्षमता (इलेक्ट्रॉनों की कमी) होती है, जिसे प्लस चिह्न (+) द्वारा दर्शाया जाता है और इसे सकारात्मक ध्रुव कहा जाता है। दूसरे ध्रुव में ऋणात्मक विभव (अतिरिक्त इलेक्ट्रॉन) होता है, जिसे ऋण चिह्न (-) द्वारा दर्शाया जाता है और इसे ऋणात्मक ध्रुव कहा जाता है।

विद्युत ऊर्जा के स्रोतों से, विद्युत ऊर्जा तारों के माध्यम से अपने उपभोक्ताओं (विद्युत लैंप, विद्युत मोटर, विद्युत चाप, विद्युत ताप उपकरण, आदि) तक संचारित होती है।

परिभाषा :विद्युत ऊर्जा के स्रोत, उसके उपभोक्ता और जोड़ने वाले तारों के संयोजन को विद्युत परिपथ कहा जाता है।

सबसे सरल विद्युत परिपथ चित्र में दिखाया गया है। 2.

चित्र 2। बी - विद्युत ऊर्जा का स्रोत; एसए - स्विच; ईएल - विद्युत ऊर्जा (लैंप) का उपभोक्ता।

किसी सर्किट से विद्युत धारा प्रवाहित करने के लिए उसे बंद करना होगा। बंद विद्युत परिपथ में धारा लगातार प्रवाहित होती रहती है, क्योंकि विद्युत ऊर्जा के स्रोत के ध्रुवों के बीच एक निश्चित संभावित अंतर होता है। इस संभावित अंतर को कहा जाता है स्रोत वोल्टेजऔर पत्र द्वारा निर्दिष्ट है यू. वोल्टेज के माप की इकाई वोल्ट है। ईएमएफ की तरह, वोल्टेज को किलोवोल्ट, मिलीवोल्ट और माइक्रोवोल्ट में मापा जा सकता है।

ईएमएफ और वोल्टेज के परिमाण को मापने के लिए एक उपकरण कहा जाता है वाल्टमीटर. यदि वोल्टमीटर किसी विद्युत ऊर्जा स्रोत के ध्रुवों से सीधे जुड़ा हुआ है, तो जब विद्युत सर्किट खुला होता है, तो यह विद्युत ऊर्जा स्रोत का ईएमएफ दिखाएगा, और बंद होने पर, इसके टर्मिनलों पर वोल्टेज दिखाएगा: (चित्र 3)।

चित्र तीन। विद्युत ऊर्जा स्रोत का ईएमएफ और वोल्टेज मापना:ए - विद्युत ऊर्जा स्रोत के ईएमएफ का माप; बी - विद्युत ऊर्जा स्रोत के टर्मिनलों पर वोल्टेज को मापना।

ध्यान दें कि विद्युत ऊर्जा स्रोत के टर्मिनलों पर वोल्टेज हमेशा उसके ईएमएफ से कम होता है।

पोस्ट स्रोतों में तृतीय-पक्ष (गैर-संभावित) बल। या बारी-बारी से मौजूदा; एक बंद संचालन लूप में एक इकाई स्थिति को स्थानांतरित करने के लिए इन बलों के काम के बराबर है। पूरे सर्किट के साथ चार्ज करें। यदि हम बाह्य बलों की क्षेत्र शक्ति को दर्शाने के लिए Esgr का उपयोग करते हैं, तो ईएमएफ? एक बंद लूप में L बराबर है

जहां डीएल समोच्च लंबाई तत्व है।

प्रबल। इलेक्ट्रोस्टैटिक बल फ़ील्ड पोस्ट का समर्थन नहीं कर सकते. बंद रास्ते पर इन बलों की संख्या शून्य है। कंडक्टरों के माध्यम से करंट के पारित होने के साथ-साथ ऊर्जा की रिहाई भी होती है - कंडक्टरों का गर्म होना। बाहरी ताकतें आरोप की ओर ले जाती हैं। जनरेटर के अंदर के हिस्से, गैल्वेनिक। तत्व, बैटरी और अन्य वर्तमान स्रोत। बाहरी ताकतों की उत्पत्ति अलग-अलग हो सकती है: जनरेटर में ये भंवर विद्युत से आने वाली ताकतें हैं। वह क्षेत्र जो तब उत्पन्न होता है जब चुंबकीय क्षेत्र बदलता है। समय के साथ क्षेत्र, या लोरेंत्ज़, चुंबकीय पक्ष से कार्य करते हैं। एक गतिशील चालक में इलेक्ट्रॉनों पर क्षेत्र; गैल्वेनिक में तत्व और बैटरियां रासायनिक हैं। बल, आदि। सर्किट खुला होने पर स्रोत का ईएमएफ उसके टर्मिनलों पर विद्युत वोल्टेज के बराबर होता है। ईएमएफ किसी दिए गए प्रतिरोध पर सर्किट में वर्तमान ताकत निर्धारित करता है (ओएमए कानून देखें)। इसे विद्युत ऊर्जा की तरह मापा जाता है। , वोल्ट में.

भौतिक विश्वकोश शब्दकोश. - एम.: सोवियत विश्वकोश. . 1983 .

वैद्युतवाहक बल

(ईएमएफ) - वर्तमान स्रोतों की घटनात्मक विशेषता। डीसी सर्किट के लिए 1827 में जी. ओम द्वारा प्रस्तुत किया गया। वर्तमान और जी. किरचॉफ द्वारा 1857 में एक इकाई विद्युत धारा के स्थानांतरण के दौरान "बाहरी" बलों के कार्य के रूप में परिभाषित किया गया था। एक बंद लूप के साथ चार्ज करें। तब ईएमएफ की अवधारणा की अधिक व्यापक रूप से व्याख्या की जाने लगी - अर्ध-स्थिर में किए गए विशिष्ट (वर्तमान द्वारा स्थानांतरित प्रति यूनिट चार्ज) ऊर्जा परिवर्तनों के माप के रूप में [देखें। अर्ध-स्थिर (अर्ध-स्थैतिक) सन्निकटन]विद्युत सर्किट न केवल "तृतीय-पक्ष" स्रोतों (गैल्वेनिक बैटरी, संचायक, जनरेटर, आदि) द्वारा, बल्कि "लोड" तत्वों (इलेक्ट्रिक मोटर, चार्जिंग मोड में बैटरी, चोक, ट्रांसफार्मर, आदि) द्वारा भी।

पूरा नाम परिमाण - ई. एस - यांत्रिक से जुड़ा है। बिजली में प्रक्रियाओं की सादृश्यता. जंजीरों और शायद ही कभी इस्तेमाल किया जाता है; अधिक सामान्य संक्षिप्त नाम ईएमएफ है। एसआई में, ईएमएफ को वोल्ट (वी) में मापा जाता है; गाऊसी प्रणाली (एसजीएसई) इकाई ईएमएफ विशेष में। इसका कोई नाम नहीं है (1 एसजीएसई 300 वी)।

अर्ध-रैखिक पोस्ट के मामले में. विद्युत चुंबक के कुल प्रवाह के एक बंद (शाखाओं के बिना) सर्किट में वर्तमान। स्रोतों द्वारा उत्पन्न ऊर्जा पूरी तरह से गर्मी उत्पादन पर खर्च की जाती है (देखें)। जूल हानि):

संचालन परिपथ में ईएमएफ कहां है, मैं-मौजूदा, आर-प्रतिरोध (ईएमएफ का संकेत, वर्तमान के संकेत की तरह, समोच्च के साथ ट्रैवर्सल की दिशा की पसंद पर निर्भर करता है)।

विद्युत में अर्ध-स्थिर प्रक्रियाओं का वर्णन करते समय ऊर्जा स्तर में सर्किट. संतुलन (*) में संचित चुंबकीय में परिवर्तन को ध्यान में रखना आवश्यक है डब्ल्यू एमऔर विद्युत हमऊर्जाएँ:

चुंबकीय बदलते समय समय के क्षेत्र में, एक भंवर विद्युत घटित होती है। इ एस,एक संचालन सर्किट के साथ इसका संचलन आमतौर पर ईएमएफ कहा जाता है इलेक्ट्रोमैग्नेटिक इंडक्शन:

विद्युत परिवर्तन एक नियम के रूप में, ऊर्जा महत्वपूर्ण होती है, ऐसे मामलों में जहां सर्किट में बड़ी मात्रा में विद्युत होती है उदाहरण के लिए, क्षमता कैपेसिटर. तब डीडब्ल्यू ई /डीटी =डी यू मैं,जहां घ यू के आकारसंधारित्र की प्लेटों के बीच संभावित अंतर।

हालाँकि, अन्य ऊर्जा व्याख्याएँ भी स्वीकार्य हैं। बिजली में परिवर्तन जंजीरें इसलिए, उदाहरण के लिए, यदि एसी सर्किट में। सामंजस्यपूर्ण वर्तमान प्रेरण के साथ जुड़ा हुआ है एल,फिर बिजली के पारस्परिक परिवर्तन। और मैग. इसमें ऊर्जा को ईएमएफ एल.-मैग्न के रूप में दर्शाया जा सकता है। प्रभावी प्रतिक्रिया में प्रेरण और वोल्टेज में गिरावट जेड एल(सेमी। प्रतिबाधा):चुंबकीय गति में निकायों में क्षेत्र (उदाहरण के लिए, एकध्रुवीय प्रारंभ करनेवाला के आर्मेचर में), यहां तक ​​कि प्रतिरोध बलों का कार्य भी ईएमएफ में योगदान कर सकता है।

अर्ध-रैखिक धाराओं के शाखित सर्किट में, सर्किट के अनुभागों में ईएमएफ और वोल्टेज की बूंदों के बीच संबंध जो एक बंद सर्किट बनाते हैं, दूसरे द्वारा निर्धारित किया जाता है किरचॉफ का नियम.

ईएमएफ एक बंद लूप की एक अभिन्न विशेषता है, और सामान्य स्थिति में इसके "आवेदन" के स्थान को सख्ती से इंगित करना असंभव है। हालाँकि, अक्सर ईएमएफ को कुछ उपकरणों या सर्किट तत्वों में लगभग स्थानीयकृत माना जा सकता है। ऐसे मामलों में, इसे आमतौर पर एक उपकरण (गैल्वेनिक बैटरी, संचायक, डायनेमो, आदि) की एक विशेषता माना जाता है और इसके खुले ध्रुवों के बीच संभावित अंतर के माध्यम से निर्धारित किया जाता है। इन उपकरणों में ऊर्जा रूपांतरण के प्रकार के आधार पर, निम्नलिखित प्रकार के ईएमएफ को प्रतिष्ठित किया जाता है: एक्स और एम और एचई ईएमएफ को गैल्वेनिक ईएमएफ में। बैटरी, बाथटब, संचायक, संक्षारण प्रक्रियाओं (गैल्वेनिक प्रभाव) के दौरान, बाहरी के साथ फोटोइलेक्ट्रिक ईएमएफ (फोटोवोल्टेज)। और आंतरिक फोटोइलेक्ट्रिक प्रभाव (फोटोकल्स, फोटोडायोड); ई ले सी टी आर ओ एम ए जी एन आई टी ई ईएमएफ - ई.एम.एफ. प्रेरण (डायनेमो, ट्रांसफार्मर, चोक, इलेक्ट्रिक मोटर, आदि); इलेक्ट्रोस्टैटिक ईएमएफ, जो उत्पन्न होता है, उदाहरण के लिए, मैकेनिकल के दौरान घर्षण (इलेक्ट्रोफोरिक मशीनें, गरज वाले बादलों का विद्युतीकरण, आदि); पीजोइलेक्ट्रिक ईएमएफ - पीजोइलेक्ट्रिक्स (पीजोइलेक्ट्रिक सेंसर, हाइड्रोफोन, फ्रीक्वेंसी स्टेबलाइजर्स, आदि) को निचोड़ने या खींचने पर; आवेश के तापीय उत्सर्जन से संबद्ध तापीय ईएमएफ। गर्म इलेक्ट्रोड की सतह से कण; थर्मोइलेक्ट्रिक ईएमएफ ( थर्मोपावर) -असमान कंडक्टरों के संपर्कों पर ( सीबेक प्रभावऔर पेल्टियर प्रभाव)या गैर-समान तापमान वितरण वाले श्रृंखला के अनुभागों में ( थॉमसन प्रभाव)।थर्मोपावर का उपयोग थर्मोकपल, पाइरोमीटर और प्रशीतन मशीनों में किया जाता है।

एम. ए. मिलर, जी. वी. परमिटिन।

भौतिक विश्वकोश. 5 खंडों में. - एम.: सोवियत विश्वकोश. प्रधान संपादक ए. एम. प्रोखोरोव. 1988 .

देखें अन्य शब्दकोशों में "विद्युत मोटर बल" क्या है:

वैद्युतवाहक बल- एक अदिश राशि जो किसी बाहरी क्षेत्र और एक प्रेरित विद्युत क्षेत्र की विद्युत धारा उत्पन्न करने की क्षमता को दर्शाती है। ध्यान दें - इलेक्ट्रोमोटिव बल बाहरी क्षेत्र की ताकत और प्रेरित के रैखिक अभिन्न अंग के बराबर है... ... तकनीकी अनुवादक की मार्गदर्शिकाआधुनिक विश्वकोश - एक अदिश राशि जो बाहरी क्षेत्र और एक प्रेरित विद्युत क्षेत्र की विद्युत धारा उत्पन्न करने की क्षमता को दर्शाती है...

और अन्य मापदंडों के साथ इसका क्या संबंध है? आइए तुरंत ध्यान दें कि, इस तथ्य के बावजूद रोजमर्रा की जिंदगीहम सभी विद्युत उपकरणों का सफलतापूर्वक उपयोग करते हैं; कई कानूनों को प्रयोगात्मक रूप से प्राप्त किया गया है और एक सिद्धांत के रूप में स्वीकार किया गया है। यह एक कारण है कि परिभाषाएँ अनावश्यक रूप से जटिल हो जाती हैं। दुर्भाग्य से, यहां तक ​​कि इलेक्ट्रोमोटिव बल, इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग का यह आधार, इस तरह से कवर किया गया है कि बिजली से अपरिचित व्यक्ति के लिए कुछ भी समझना काफी मुश्किल है। आइए हम इस मुद्दे को उन शब्दों और उदाहरणों का उपयोग करके समझाएं जिन्हें हर कोई समझ सके।

किसी चालक में इसे "विद्युत धारा" कहा जाता है। जैसा कि आप जानते हैं, हमारे भौतिक संसार की सभी वस्तुएं परमाणुओं से बनी हैं। समझ को सरल बनाने के लिए, हम मान सकते हैं कि प्रत्येक परमाणु को लाखों गुना कम किए गए नाभिक के रूप में दर्शाया गया है, नाभिक केंद्र में स्थित है, और इलेक्ट्रॉन इससे अलग-अलग दूरी पर गोलाकार कक्षाओं में घूमते हैं।

कुछ बाहरी प्रभाव के माध्यम से, एक बंद सर्किट बनाने वाले कंडक्टर में एक इलेक्ट्रोमोटिव बल बनाया जाता है और प्रभाव परमाणुओं में उनकी कक्षाओं से वैलेंस इलेक्ट्रॉनों को "बाहर निकाल देता है", इसलिए मुक्त इलेक्ट्रॉन और सकारात्मक रूप से चार्ज किए गए आयन बनते हैं।

एक निश्चित दिशा में कंडक्टर और सर्किट तत्वों के साथ लगातार चलने के लिए चार्ज को "बल" देने के लिए इलेक्ट्रोमोटिव बल आवश्यक है। इसके बिना, धारा लगभग तुरंत ख़त्म हो जाती है। बिजली की पानी से तुलना करने से आपको यह समझने में मदद मिलेगी कि इलेक्ट्रोमोटिव बल क्या है। पाइप का सीधा भाग एक कंडक्टर है। दोनों तरफ यह जल निकायों में खुलता है। जब तक जलाशयों में पानी का स्तर बराबर है और कोई ढलान नहीं है, तब तक पाइप में तरल गतिहीन है।

जाहिर है, आप इसे तीन तरीकों से चला सकते हैं: ऊंचाई में अंतर पैदा करें (ढलान या जलाशयों में तरल की मात्रा से) या बल पंपिंग द्वारा। एक महत्वपूर्ण बिंदु: अगर हम ऊंचाई के अंतर के बारे में बात करते हैं, तो इसका मतलब तनाव है। ईएमएफ के लिए, आंदोलन "मजबूर" है, क्योंकि प्रभाव डालने वाली बाहरी ताकतें गैर-संभावित हैं।

विद्युत धारा के किसी भी स्रोत में एक ईएमएफ होता है - वही बल जो आवेशित कणों की गति को बनाए रखता है (उपरोक्त सादृश्य में, यह पानी को गतिमान बनाता है)। वोल्ट में मापा गया. नाम स्वयं के लिए बोलता है: ईएमएफ सर्किट के एक खंड पर लागू बाहरी बलों के काम को दर्शाता है, जो प्रत्येक यूनिट चार्ज को एक ध्रुव से दूसरे (टर्मिनलों के बीच) तक ले जाता है। यह संख्यात्मक रूप से लागू बाह्य बलों के कार्य और स्थानांतरित आवेश के परिमाण के अनुपात के बराबर है।

परोक्ष रूप से, ईएमएफ स्रोत की आवश्यकता ऊर्जा के संरक्षण के नियम और करंट ले जाने वाले कंडक्टर के गुणों से प्राप्त की जा सकती है। एक बंद सर्किट में, आवेशों को स्थानांतरित करने के लिए क्षेत्र द्वारा किया गया कार्य शून्य होता है। हालाँकि, कंडक्टर गर्म हो जाता है (और प्रति इकाई समय में उतना ही अधिक करंट उसमें से गुजरता है)। निष्कर्ष: सर्किट में तीसरे पक्ष की ऊर्जा का हिस्सा होना चाहिए। निर्दिष्ट बाहरी बल जनरेटर में चुंबकीय क्षेत्र हैं, जो लगातार इलेक्ट्रॉनों को उत्तेजित करते हैं; ऊर्जा रासायनिक प्रतिक्रिएंबैटरियों में.

प्रेरण के इलेक्ट्रोमोटिव बल को पहली बार प्रायोगिक तौर पर 1831 में खोजा गया था। उन्होंने पाया कि बदलते चुंबकीय क्षेत्र की तीव्रता की रेखाओं द्वारा छेदे गए कंडक्टर में विद्युत प्रवाह उत्पन्न होता है। क्षेत्र का प्रभाव परमाणुओं में बाहरी इलेक्ट्रॉनों को वह ऊर्जा प्रदान करता है जिसकी उनमें कमी होती है, जिसके परिणामस्वरूप वे अलग हो जाते हैं और गति करना शुरू कर देते हैं (करंट प्रकट होता है)। बेशक, कणों की कोई सीधी गति नहीं होती है (इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग के सिद्धांतों की सापेक्षता को कोई कैसे याद नहीं कर सकता है)। बल्कि, पास के परमाणुओं के बीच कणों का आदान-प्रदान होता है।

विकसित इलेक्ट्रोमोटिव बल किसी भी शक्ति स्रोत की आंतरिक विशेषता है।