विद्युत विभव और ऊर्जा
स्थिरवैद्युत विभव प्रति इकाई आवेश वह कार्य है जो किसी आवेश को एक संदर्भ बिंदु से लाने के लिए आवश्यक होता है, और यह आवेश विन्यासों की ऊर्जा को संग्रहीत करता है।
Definition
किसी बिंदु पर विद्युत विभव, वहाँ रखे गए परीक्षण आवेश की प्रति इकाई आवेश स्थिरवैद्युत विभव ऊर्जा है, जिसे एक योगात्मक स्थिरांक तक परिभाषित किया गया है; विद्युत क्षेत्र इसकी प्रवणता का ऋणात्मक होता है, और किसी विन्यास की ऊर्जा उसे इकट्ठा करने के लिए आवश्यक कार्य है।
Scope
यह विषय अदिश स्थिरवैद्युत विभव, प्रवणता के माध्यम से क्षेत्र के साथ इसका संबंध, समविभव पृष्ठ, बहुध्रुवीय विस्तार का विभव, और आवेश वितरणों तथा स्वयं क्षेत्र में संग्रहीत ऊर्जा का विवेचन करता है। इसमें विभव अंतर (वोल्टेज) की कार्य-ऊर्जा व्याख्या और स्थिरवैद्युत क्षेत्र का ऊर्जा घनत्व शामिल है।
Core questions
- क्षेत्र से विभव और विभव से क्षेत्र कैसे प्राप्त किया जाता है?
- आवेश वितरण को इकट्ठा करने में कितनी ऊर्जा संग्रहीत होती है?
- स्थिरवैद्युत ऊर्जा कहाँ रहती है — आवेशों में या क्षेत्र में?
Key concepts
- अदिश विभव
- विभव अंतर
- वोल्टेज
- समविभव पृष्ठ
- प्रवणता
- ऊर्जा घनत्व
- बहुध्रुवीय विस्तार
Key theories
- पथ-स्वतंत्र रेखा समाकल के रूप में विभव
- चूंकि स्थिरवैद्युत क्षेत्र संरक्षी (कर्ल-मुक्त) होता है, इसलिए दो बिंदुओं के बीच आवेश को स्थानांतरित करने में किया गया कार्य पथ-स्वतंत्र होता है और एक अदिश विभव को परिभाषित करता है, जिसमें क्षेत्र इसकी ऋणात्मक प्रवणता के बराबर होता है।
- क्षेत्र ऊर्जा घनत्व
- किसी विन्यास की ऊर्जा को पूरे स्थान पर क्षेत्र के वर्ग के समाकल के रूप में व्यक्त किया जा सकता है, जो इस व्याख्या का समर्थन करता है कि ऊर्जा एक निश्चित स्थानीय घनत्व के साथ क्षेत्र में संग्रहीत होती है।
Clinical relevance
विभव और वोल्टेज की अवधारणाएँ वैद्युतरसायन, तंत्रिका शरीर विज्ञान (झिल्ली विभव), इलेक्ट्रोकार्डियोग्राफी, और सभी इलेक्ट्रॉनिक तथा विद्युत प्रणालियों के संचालन के लिए मौलिक हैं।
History
विभव फलन भौतिकी में पॉइसन और ग्रीन के उन्नीसवीं सदी के शुरुआती विद्युत सिद्धांत पर किए गए कार्यों के माध्यम से आया, जो गुरुत्वाकर्षण में लाग्रेंज के विभव पर आधारित था। वोल्टा के बैटरी के आविष्कार ने स्थिर विभव अंतर का एक व्यावहारिक स्रोत प्रदान किया, और बाद में उनके सम्मान में वोल्ट का नाम रखा गया।
Key figures
- Siméon Denis Poisson
- George Green
- Alessandro Volta
Related topics
Seminal works
- jackson1998
- griffiths2017
Frequently asked questions
- विद्युत विभव को केवल एक स्थिरांक तक ही क्यों परिभाषित किया जाता है?
- केवल विभव अंतरों का ही भौतिक अर्थ होता है क्योंकि वे किए गए कार्य के अनुरूप होते हैं; विभव का शून्य एक परंपरा का विषय है, जिसे अक्सर अनंत पर या एक भू-संपर्कित चालक पर चुना जाता है।
- क्या स्थिरवैद्युत ऊर्जा आवेशों में या क्षेत्र में संग्रहीत होती है?
- दोनों विवरण कुल ऊर्जा समान देते हैं, लेकिन ऊर्जा को अंतरिक्ष में क्षेत्र के वर्ग के समाकल के रूप में व्यक्त करना एक सुसंगत, स्थानीय रूप से परिभाषित ऊर्जा घनत्व प्रदान करता है जो तब आवश्यक सिद्ध होता है जब क्षेत्र विकिरण करते हैं।