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गतिज विद्युतगतिशील बल

1890
  • Hendrik Lorentz
Homopolar generator demonstrating motional electromotive force in electricity and magnetism.

(यह छवि केवल उदाहरण के लिए बनाई गई है)

गतिवान ईएमएफ चुंबकीय क्षेत्र में किसी चालक के गति करने पर ऊर्जा उत्पन्न होती है। लोरेंत्ज़ बलचालक के भीतर आवेश वाहकों पर विद्युत क्षेत्र (F) = q(v × B) क्रिया करता है, जिससे वे गतिमान हो जाते हैं और आवेश पृथक्करण उत्पन्न होता है। यह पृथक्करण विद्युत क्षेत्र और विभवांतर स्थापित करता है। परिणामी विद्युत क्षेत्र (EMF) रेखा समाकलन [E = (v × B) ⋅ dl द्वारा दिया जाता है।

गतिवान ईएमएफ is a direct consequence of the लोरेंत्ज़ बल acting on mobile charges inside a conductor that is moving relative to a magnetic field. As the conductor moves with velocity [latex]\mathbf{v}[/latex] through a magnetic field [latex]\mathbf{B}[/latex], the free charges (electrons) within it experience a magnetic force [latex]\mathbf{F}_m = q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex]. This force is perpendicular to both the velocity and the magnetic field, causing the charges to accumulate at one end of the conductor, leaving the other end with a net positive charge. This charge separation creates an internal electrostatic field [latex]\mathbf{E}_e[/latex] that opposes the further migration of charges. Equilibrium is reached when the electrostatic force [latex]\mathbf{F}_e = q\mathbf{E}_e[/latex] exactly balances the magnetic force, i.e., [latex]q\mathbf{E}_e = -q(\mathbf{v} \times \mathbf{B})[/latex].

आवेशों द्वारा अनुभव किया जाने वाला प्रभावी विद्युत क्षेत्र, [latex]mathbf{E}_{eff} = mathbf{v} times mathbf{B}[/latex], एक गैर-संरक्षी क्षेत्र है जो धारा को संचालित करता है। विद्युत परिवर्तनीय विवर्तन (EMF) चालक की लंबाई के अनुदिश इस प्रभावी क्षेत्र द्वारा प्रति इकाई आवेश पर किए गए कार्य का समाकलन है। एकसमान क्षेत्र [latex]B[/latex] के लंबवत गतिमान [latex]L[/latex] लंबाई के एक सीधे तार के लिए, विद्युत परिवर्तनीय विवर्तन (EMF) सरल होकर [latex]mathcal{E} = BLv[/latex] हो जाता है। यद्यपि गतिज विद्युत परिवर्तनीय विवर्तन (EMF) को फैराडे के प्रेरण नियम का एक विशिष्ट मामला माना जा सकता है (परिवर्तित प्रवाह के संदर्भ में), वहीं लोरेंत्ज़ बल का परिप्रेक्ष्य आवेश पृथक्करण और परिणामी वोल्टेज के लिए जिम्मेदार तंत्र की अधिक सूक्ष्म व्याख्या प्रदान करता है।

UNESCO Nomenclature: 2205
विद्युत और चुंबकत्व

Type

भौतिक घटनाएँ

व्यवधान

संतोषजनक

उपयोग

व्यापक उपयोग

शगुन

  • माइकल फैराडे द्वारा विद्युत चुम्बकीय प्रेरण की खोज
  • जेम्स क्लर्क मैक्सवेल के विद्युतचुंबकत्व के समीकरण
  • जे.जे. थॉमसन द्वारा इलेक्ट्रॉन की खोज

आवेदन

  • समध्रुवीय जनरेटर
  • रेलगन
  • मैग्नेटोहाइड्रोडायनामिक (एमएचडी) जनरेटर
  • एड़ी प्रवाह ब्रेक
  • अंतरिक्ष में विद्युतगतिकीय बंधन

पेटेंट:

NA

संभावित नवाचार विचार

  • ग्रहों के चुंबकीय क्षेत्रों के साथ परस्पर क्रिया करने वाले विद्युतगतिकीय तंतुओं का उपयोग करके अंतरिक्ष यान प्रणोदन
  • power generation from ocean currents moving conductive seawater through earth’s magnetic field
  • self-powered चिकित्सा प्रत्यारोपण that generate power from blood flow through an applied magnetic field
  • कॉइल के सापेक्ष दोलन करने वाले चुम्बकों का उपयोग करके कंपन ऊर्जा संग्राहक
  • औद्योगिक पाइपों में प्रवाहकीय तरल पदार्थों के लिए संपर्क रहित प्रवाह मीटर
  • अंतरिक्ष प्रक्षेपण अनुप्रयोगों के लिए अतिवेग प्रक्षेप्य प्रक्षेपणक (रेलगन)
  • शांत पनडुब्बी प्रणोदन के लिए एमएचडी सिस्टम
  • गतिशील प्रवाहकीय द्रव में उत्पन्न ईएमएफ पर आधारित उच्च-जी सेंसर
संबंधित विषय: गतिज ईएमएफ, लोरेंत्ज़ बल, चुंबकीय क्षेत्र, चालक, वेग, जनरेटर, आवेश पृथक्करण, प्रेरण।

ऐतिहासिक संदर्भ

Supersonic jet illustrating Mach number and compressibility in aerodynamics.

मैक संख्या और संपीड्यता

मैक संख्या (M) एक आयामहीन मात्रा है जो किसी सीमा के पार प्रवाह वेग और स्थानीय ध्वनि की गति के अनुपात को दर्शाती है: [latex]M = v/a[/latex], जहाँ v प्रवाह वेग है और a ध्वनि की गति है। यह संपीड्यता प्रभावों का प्राथमिक सूचक है। जैसे-जैसे मैक संख्या 1 के निकट पहुँचती है और उससे अधिक हो जाती है, वायु का घनत्व काफी बदल जाता है, जिससे वायुगतिकीय बल भी बदल जाते हैं।
AC induction motor in industrial application with visible stator and rotor components.

एसी इंडक्शन मोटर्स

एसी इंडक्शन मोटर स्टेटर द्वारा उत्पन्न घूर्णनशील चुंबकीय क्षेत्र के सिद्धांत पर कार्य करती है। यह क्षेत्र स्टेटर की विभिन्न वाइंडिंग में बहुचरणीय एसी धारा प्रवाहित करके उत्पन्न होता है। घूर्णनशील क्षेत्र रोटर चालकों (जैसे, स्क्विरल केज) में धाराएँ प्रेरित करता है, जिससे एक विपरीत चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न होता है। इन क्षेत्रों की परस्पर क्रिया से घूर्णी बल उत्पन्न होता है।
Fuel cell experiment in a laboratory demonstrating Nernst equation applications in electrochemistry.

ईंधन सेल क्षमता के लिए नेर्नस्ट समीकरण

नेर्नस्ट समीकरण गैर-मानक परिस्थितियों में ईंधन सेल के उत्क्रमणीय विद्युत-प्रेरक बल (ईएमएफ) या ओपन-सर्किट वोल्टेज को मापता है। यह सेल विभव (E) को उसके मानक विभव (E₀), तापमान और अभिकारकों और उत्पादों की सक्रियता (आंशिक दाब द्वारा अनुमानित) से जोड़ता है। समीकरण है: E = E₀ - RT/nF ln Q, जहाँ Q अभिक्रिया भागफल है।

गतिज विद्युतगतिशील बल

Liquid-liquid extraction setup demonstrating distribution ratio in analytical chemistry.

एलएलई में वितरण अनुपात

वितरण अनुपात (D) द्रव-द्रव निष्कर्षण (LLE) में एक प्रमुख संतुलन पैरामीटर है, जिसे कार्बनिक चरण में विलेय की कुल विश्लेषणात्मक सांद्रता को जलीय चरण में उसकी कुल सांद्रता से विभाजित करके परिभाषित किया जाता है। [latex]D = frac{[S]_{org,total}}{[S]_{aq,total}}[/latex]। विभाजन गुणांक (K_D) के विपरीत, D विलेय के सभी रूपों को ध्यान में रखता है, जिसमें वियोजित या संयुग्मित रूप भी शामिल हैं, जिससे यह pH पर निर्भर करता है।
Industrial gas liquefaction facility utilizing the Hampson-Linde cycle for cryogenics.

हैम्पसन-लिंडे चक्र

हैम्पसन-लिंडे चक्र जूल-थॉमसन प्रभाव और पुनर्योजी शीतलन के संयोजन से हवा जैसी गैसों को द्रवीकृत करता है। उच्च दाब वाली गैस को विपरीत दिशा में प्रवाहित ऊष्मा विनिमयक में विस्तार वाल्व से लौट रही ठंडी, निम्न दाब वाली गैस द्वारा ठंडा किया जाता है। इससे वाल्व पर तापमान धीरे-धीरे कम होता जाता है जब तक कि यह क्रांतिक बिंदु से नीचे नहीं गिर जाता और द्रवीकरण शुरू नहीं हो जाता, जो आधुनिक गैस द्रवीकरण उद्योग का आधार बनता है।
आधुनिक कण त्वरक विद्युतचुंबकत्व में लोरेंत्ज़ बल के अनुप्रयोगों को प्रदर्शित करता है।

लोरेंट्ज़ बल

लोरेंट्ज़ बल का नियम किसी बिंदु आवेश द्वारा संयुक्त विद्युत और चुंबकीय क्षेत्र में गति करने पर लगने वाले कुल बल का वर्णन करता है। यह स्थिरवैद्युत बल और चुंबकीय बल का योग होता है। इसका शासी सदिश समीकरण [latex]mathbf{F} = q(mathbf{E} + mathbf{v} times mathbf{B})[/latex] है, जहाँ [latex]q[/latex] आवेश है, [latex]mathbf{v}[/latex] उसका वेग है, [latex]mathbf{E}[/latex] विद्युत क्षेत्र है और [latex]mathbf{B}[/latex] चुंबकीय क्षेत्र है।
1887
1888
1889
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1895
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1887
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1896
Researcher demonstrating shear-thickening behavior of cornstarch-water mixture in mechanics.

शियर-थिकनिंग (डाइलेटेंसी)

शियर-थिकनिंग, या डाइलटेंसी, एक गैर-न्यूटनियन व्यवहार है जहाँ श्यानता शियर स्ट्रेस की दर के साथ बढ़ती है। इसका एक उत्कृष्ट उदाहरण पानी में कॉर्नस्टार्च का निलंबन (ऊब्लैक) है, जो धीरे-धीरे हिलाने पर तरल प्रतीत होता है, लेकिन तेजी से हिलाने या झटका देने पर लगभग ठोस हो जाता है। यह घटना उच्च शियर के तहत निलंबित कणों के फंसने के कारण होती है।
19th-century laboratory experiment illustrating Raoult's Law in physical chemistry.

आदर्श विलयनों के लिए राउल्ट का नियम

राउल्ट का नियम कहता है कि द्रवों के आदर्श मिश्रण में प्रत्येक घटक का आंशिक वाष्प दाब, शुद्ध घटक के वाष्प दाब को मिश्रण में उसके मोल अंश से गुणा करने के बराबर होता है। इसका सूत्र है [latex]P_i = P_i^* x_i[/latex], जहाँ [latex]P_i[/latex] घटक का आंशिक दाब है, [latex]P_i^*[/latex] उसका शुद्ध वाष्प दाब है, और [latex]x_i[/latex] उसका मोल अंश है।
Electrochemical cell with Nernst equation applications in electrochemistry.

नेर्नस्ट समीकरण

नेर्नस्ट समीकरण अर्ध-कोशिका (या विद्युत रासायनिक कोश के कुल वोल्टेज) के अपचयन विभव को मानक इलेक्ट्रोड विभव, तापमान और अपघटन से गुजरने वाली रासायनिक प्रजातियों की सक्रियता (अक्सर सांद्रता द्वारा अनुमानित) से संबंधित करता है। समीकरण है: [latex]E = E^{circ} - frac{RT}{nF} ln Q[/latex], जहाँ Q अभिक्रिया भागफल है।
Lithium-ion battery testing in electrochemistry laboratory.

रासायनिक विद्युतप्रेरक बल

बैटरी और ईंधन सेल जैसी विद्युत रासायनिक कोशिकाओं में, विद्युत गतिमान विद्युत (ईएमएफ) रासायनिक अभिक्रियाओं द्वारा उत्पन्न होती है। आवेश का पृथक्करण दो अलग-अलग इलेक्ट्रोडों पर होने वाली ऑक्सीकरण और अपचयन अभिक्रियाओं द्वारा संचालित होता है। किसी सेल की अधिकतम विद्युत गतिमान विद्युत गति (ईएमएफ) अभिक्रिया की गिब्स मुक्त ऊर्जा (ΔG) में परिवर्तन से इस प्रकार संबंधित होती है: [ΔG = -ΔG/nF], जहाँ n इलेक्ट्रॉनों के मोल हैं और F फैराडे स्थिरांक है।
Chemiluminescence experiment in a laboratory with light stick and glassware.

chemiluminescence

रासायनिक प्रकाश का उत्सर्जन (प्रकाशन) रासायनिक अभिक्रिया के परिणामस्वरूप होने वाली प्रकाश की मात्रा है। एक उत्तेजित अवस्था मध्यवर्ती, जिसे [उत्पाद]* (ध्यान दें कि इसके लिए अक्सर तारांकन चिह्न का प्रयोग किया जाता है) से दर्शाया जाता है, बनता है। यह मध्यवर्ती फिर निम्न ऊर्जा वाली मूल अवस्था में विघटित हो जाता है और फोटॉन के रूप में ऊर्जा मुक्त करता है। इस पूरी प्रक्रिया को [latex]A + B rightarrow [उत्पाद]* rightarrow उत्पाद + प्रकाश[/latex] के रूप में दर्शाया जा सकता है।
19th-century laboratory with Reynolds-Averaged Navier-Stokes Equations for fluid mechanics analysis.

रेनॉल्ड्स-औसत नेवियर-स्टोक्स (आरएएनएस) समीकरण

रेनॉल्ड्स-औसत नेवियर-स्टोक्स (RANS) समीकरण अशांत द्रव प्रवाह के लिए समय-औसत गति समीकरण हैं। रेनॉल्ड्स अपघटन नामक यह विधि प्रवाह चरों को एक औसत और एक परिवर्तनशील घटक में विभाजित करती है। औसत प्रक्रिया में एक अतिरिक्त पद, रेनॉल्ड्स तनाव टेंसर, शामिल होता है, जो अशांति के प्रभाव को दर्शाता है और सिमुलेशन को गणनात्मक रूप से सुगम बनाने के लिए इसे मॉडल में शामिल करना आवश्यक है।
1895 में पियरे क्यूरी द्वारा चुंबकीय गुणों का अध्ययन करते हुए प्रयोगशाला का दृश्य।

क्यूरी तापमान

क्यूरी तापमान (T_c), या क्यूरी बिंदु, वह क्रांतिक तापमान है जिसके ऊपर कुछ पदार्थ अपने स्थायी चुंबकीय गुण खो देते हैं। लौहचुंबकीय पदार्थ T_c से ऊपर पराचुंबकीय हो जाते हैं। यह एक अवस्था परिवर्तन है जहाँ ऊष्मीय ऊर्जा इतनी प्रबल हो जाती है कि वह परमाणु क्षणों के स्वतः चुंबकीय क्रम का कारण बनने वाली क्वांटम यांत्रिक विनिमय अंतःक्रियाओं पर विजय प्राप्त कर लेती है।
परमाणु भौतिकी में ज़ीमैन प्रभाव को दर्शाने वाला स्पेक्ट्रोस्कोपी प्रयोग।

ज़ीमैन प्रभाव

ज़ीमैन प्रभाव वह प्रक्रिया है जिसमें बाह्य स्थिर चुंबकीय क्षेत्र लगाने पर परमाणु की स्पेक्ट्रल रेखा कई घटकों में विभाजित हो जाती है। यह विभाजन इसलिए होता है क्योंकि चुंबकीय क्षेत्र परमाणु के कक्षीय और स्पिन कोणीय संवेग से जुड़े चुंबकीय द्विध्रुव आघूर्ण के साथ परस्पर क्रिया करता है, जिससे इलेक्ट्रॉनों के ऊर्जा स्तर स्थानांतरित हो जाते हैं। यह घटना परमाणु संरचना के अध्ययन के लिए अत्यंत महत्वपूर्ण है।

(यदि तिथि अज्ञात है या प्रासंगिक नहीं है, उदाहरण के लिए "द्रव यांत्रिकी", तो इसके उल्लेखनीय उद्भव का एक अनुमानित आंकड़ा प्रदान किया गया है)

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