वोल्टेज

वोल्टेज (विभवान्तर), विद्युत विभवान्तर के अंतर, विद्युत दबाव या विद्युत तनाव के दो बिंदुओं के बीच विद्युत क्षमता में अंतर है, जो (एक स्थिर विद्युत क्षेत्र में) दो बिंदुओं के बीच एक परीक्षण आवेश को स्थानांतरित करने के लिए प्रति यूनिट आवेश (चार्ज) को कार्य के रूप में परिभाषित किया गया है। अंतर्राष्ट्रीय प्रणाली में, वोल्टेज (विभवांतर) के लिए व्युत्पन्न इकाई को वोल्ट नाम दिया गया है। एसआई (SI) इकाइयों में, कार्य प्रति यूनिट आवेश को जूल प्रति कूलम्ब के रूप में व्यक्त किया जाता है, जहां, 1 वोल्ट= 1 जूल (कार्य का) प्रति 1 कूलम्ब (आवेश का)। वोल्ट के लिए पुरानी एसआई(SI) परिभाषा शक्ति और धारा, 1990 में प्रारम्भ की गई, क्वांटम हॉल और जोसेफसन प्रभाव का उपयोग किया गया था, और हाल ही में (2019) मौलिक,भौतिक स्थिरांक सभी एसआई(SI) इकाइयों और व्युत्पन्न इकाइयों की परिभाषा के लिए पेश किए गए हैं। वोल्टेज या विद्युत विभव के संभावित अंतर को प्रतीकात्मक रूप से निरूपित किया जाता है ,$\Delta V$, सरलीकृत V, विशेष रूप से अंग्रेजी बोलने वाले देशों में या अंतर्राष्ट्रीय में U, द्वारा दर्शाया जाता है, उदाहरण के लिए ओम के नियम के संदर्भ में, ओम या किरचॉफ के परिपथ नियम।

File:AA AAA AAAA A23 battery comparison-1.jpg]] बैटरी कई विद्युत परिपथों में वोल्टेज के स्रोत हैं
सामान्य प्रतीक	V , ∆V , U , ∆U
SI इकाई	volt
SI आधार इकाइयों में	kg⋅m2⋅s−3⋅A−1
अन्य मात्राओं से व्युत्पत्ति	Voltage = Energy / charge
परिमाण	M L2 T−3 I−1

बिंदुओं के बीच विद्युत संभावित अंतर विद्युत आवेश (जैसे, एक संधारित्र) के निर्माण,और एक इलेक्ट्रोमोटिव बल (जैसे, जनरेटर, इंडक्टर्स और ट्रांसफार्मर में विद्युत चुम्बकीय प्रेरण) के कारण हो सकता है। एक मैक्रोस्कोपिक पैमाने पर, एक संभावित अंतर इलेक्ट्रोकेमिकल प्रक्रियाओं (जैसे, सेल और बैटरी), दबाव-प्रेरित पीजोइलेक्ट्रिक प्रभाव और थर्मोइलेक्ट्रिक प्रभाव के कारण हो सकता है।

एक सिस्टम में, दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज (या विभवांतर) को मापने के लिए एक वोल्टमीटर का उपयोग किया जा सकता है। प्रायः एक सामान्य संदर्भ क्षमता जैसे कि सिस्टम की क्षति का उपयोग बिंदुओं में से वोल्टेज के रूप में किया जाता है। वोल्टेज या तो ऊर्जा के स्रोत या नुकसान, अपव्यय, या ऊर्जा के भंडारण का प्रतिनिधित्व कर सकता है।

परिभाषा

वोल्टेज को परिभाषित करने के कई उपयोगी तरीके हैं, जिसमें पहले उल्लेखित मानक परिभाषा भी सम्मिलित है। कार्य प्रति आवेश की अन्य उपयोगी परिभाषाएँ भी हैं (देखें § गैलवानी क्षमता बनाम विद्युत रासायनिक क्षमता)।

वोल्टेज को परिभाषित किया जाता है ताकि नकारात्मक रूप से चार्ज की गई वस्तुओं को उच्च वोल्टेज की ओर खींचा जाए, जबकि घनात्मक रूप से चार्ज की गई वस्तुओं को कम वोल्टेज की ओर खींचा जाता हैं। इसलिए, एक तार या अवरोधक में पारंपरिक धारा हमेशा उच्च वोल्टेज से कम वोल्टेज की ओर बहती है।

ऐतिहासिक रूप से, वोल्टेज को "तनाव" और "दबाव" जैसे शब्दों का उपयोग करने के लिए संदर्भित किया गया है। आज भी, "तनाव" शब्द का उपयोग अभी भी किया जाता है, उदाहरण के लिए वाक्यांश "उच्च तनाव" (HT) के भीतर जो सामान्यतः थर्मोनिक वाल्व (वैक्यूम ट्यूब) आधारित इलेक्ट्रॉनिक्स में उपयोग किया जाता है।

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स में परिभाषा

File:Opfindelsernes bog3 fig282.png

रॉड के चारों ओर विद्युत क्षेत्र एक इलेक्ट्रोस्कोप में चार्ज किए गए पिट बॉल पर एक बल देता है

File:Electrostatic definition of voltage.svg

एक स्थिर क्षेत्र में, काम पथ से स्वतंत्र है

Main article: विद्युत क्षमता इलेक्ट्रोस्टैटिक्स

इलेक्ट्रोस्टैटिक्स में, वोल्टेज बिंदु से बढ़ता है $\mathbf {r} _{A}$ कुछ बिंदु पर $\mathbf {r} _{B}$ इलेक्ट्रोस्टैटिक क्षमता में परिवर्तन द्वारा दिया गया है ${\textstyle V}$ से $\mathbf {r} _{A}$ से $\mathbf {r} _{B}$।परिभाषा से, ये है,

${\begin{aligned}\Delta V_{AB}&=V(\mathbf {r} _{B})-V(\mathbf {r} _{A})\\&=-\int _{\mathbf {r} _{0}}^{\mathbf {r} _{B}}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}-\left(-\int _{\mathbf {r} _{0}}^{\mathbf {r} _{A}}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\right)\\&=-\int _{\mathbf {r} _{A}}^{\mathbf {r} _{B}}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\end{aligned}}$

इस परिस्थिति में, बिंदु A से बिंदु B तक वोल्टेज में वृद्धि, प्रति यूनिट चार्ज किए गए कार्य के बराबर है, विद्युत क्षेत्र के खिलाफ, A से B किसी भी त्वरण के बिना चार्ज को स्थानांतरित करने के लिए। गणितीय रूप से, इसे उस पथ के साथ विद्युत क्षेत्र की अभिन्न रेखा के रूप में व्यक्त किया जाता है।इलेक्ट्रोस्टैटिक्स में, यह लाइन इंटीग्रल लिया गया पथ से स्वतंत्र है। इस परिभाषा के तहत, कोई भी परिपथ जहां समय अलग-अलग चुंबकीय क्षेत्र हैं, जैसे कि एसी(AC) परिपथ, परिपथ में नोड्स के बीच एक अच्छी तरह से परिभाषित वोल्टेज नहीं होगा, क्योंकि उन मामलों में विद्युत बल एक संरक्षी बल नहीं है। हालांकि, कम आवृत्तियों पर जब विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र तेजी से नहीं बदल रहे होते हैं, तो इसे उपेक्षित किया जा सकता है (स्थिरवैद्युत सन्निकटन देखें)।

विद्युतगतिकी (इलेक्ट्रोडायनामिक्स) के लिए सामान्यीकरण

Main article: विद्युत् विभव § इलेक्ट्रोडायनामिक्स के लिए सामान्यीकरण

विद्युत क्षमता को इलेक्ट्रोडायनामिक्स के लिए सामान्यीकृत किया जा सकता है, ताकि बिंदुओं के बीच विद्युत क्षमता में अंतर समय-भिन्न क्षेत्रों की उपस्थिति में भी अच्छी तरह से परिभाषित हो। हालांकि, इलेक्ट्रोस्टैटिक्स के विपरीत, विद्युत क्षेत्र को अब केवल विद्युत क्षमता के संदर्भ में व्यक्त नहीं किया जा सकता है। इसके अलावा, संभावित अंतरों का अर्थ और मूल्य माप की पसंद पर निर्भर करेगा। इस सामान्य परिस्थिति में, कुछ लेखक विद्युत क्षमता में अंतर के बजाय विद्युत क्षेत्र की लाइन इंटीग्रल को संदर्भित करने के लिए "वोल्टेज" शब्द का उपयोग करें।इस स्थिति में, वोल्टेज कुछ पथ के साथ बढ़ता है ${\mathcal {P}}$ से $\mathbf {r} _{A}$ प्रति $\mathbf {r} _{B}$ द्वारा दिया गया है,

$\Delta V_{AB}=-\int _{\mathcal {P}}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}$

हालांकि, इस स्थिति में दो बिंदुओं के बीच वोल्टेज, लिया गया पथ पर निर्भर करता है।

परिपथ सिद्धांत में उपचार

परिपथ विश्लेषण और इलेक्ट्रिकल इंजीनियरिंग में, गांठदार तत्व मॉडल का उपयोग परिपथ का प्रतिनिधित्व और विश्लेषण करने के लिए किया जाता है। इन तत्वों को आदर्शीकृत और स्व-निहित परिपथ तत्व हैं जो भौतिक घटकों को मॉडल करने के लिए उपयोग किए जाते हैं।

एक गांठदार वाले तत्व मॉडल का उपयोग करते समय, यह माना जाता है कि परिपथ द्वारा उत्पादित चुंबकीय क्षेत्रों को बदलने के प्रभाव प्रत्येक तत्व के लिए उपयुक्त रूप से निहित हैं। इन मान्यताओं के तहत, प्रत्येक घटक के लिए बाहरी क्षेत्र में संरक्षी बल है, और परिपथ में नोड्स के बीच वोल्टेज अच्छी तरह से परिभाषित हैं, जहां

$\Delta V_{AB}=-\int _{\mathbf {r} _{A}}^{\mathbf {r} _{B}}\mathbf {E} \cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}$

जब तक एकीकरण का मार्ग किसी भी घटक के अंदर से नहीं गुजरता है। उपरोक्त वही सूत्र है जिसका उपयोग इलेक्ट्रोस्टैटिक्स में किया जाता है।यह अभिन्न, एकीकरण के पथ के परीक्षण लीड के साथ है, एक वोल्टमीटर वास्तव में मापेगा। यदि पूरे परिपथ में अनपेक्षित चुंबकीय क्षेत्र नगण्य नहीं हैं, तो उनके प्रभाव को आपसी इंडक्शन तत्वों को जोड़कर तैयार किया जा सकता है। एक भौतिक प्रारंभ करनेवाला के परिस्थिति में, हालांकि, आदर्श गांठदार का प्रतिनिधित्व प्रायः सटीक होता है।ऐसा इसलिए है क्योंकि इंडक्टर्स के बाहरी क्षेत्र सामान्यतः नगण्य होते हैं, खासकर अगर प्रारंभ करनेवाला में एक बंद चुंबकीय पथ होता है।यदि बाहरी क्षेत्र नगण्य हैं, तो हम पाते हैं

$\mathrm{\Delta <!--\; \Delta \; -->}{}_{}$