विद्युत जनरेटर

कैथोडिक संरक्षण (सीपी) एक ऐसी तकनीक है जिसका उपयोग किसी धातु की सतह के संक्षारण को नियंत्रित करने के लिए किया जाता है, जिसमें उसे विद्युत रासायनिक सेल का कैथोड बनाया जाता है। यह बाहरी विद्युत धारा की आपूर्ति करके प्राप्त किया जाता है जो प्राकृतिक संक्षारण धाराओं को दबा देती है। संरक्षित धातु की क्षमता अधिक ऋणात्मक मान की ओर ध्रुवीकृत हो जाती है, जिससे वह प्रतिरोधक क्षमता या निष्क्रियता के क्षेत्र में आ जाती है।

तरल पदार्थ या ठोस जैसी सतत प्रणालियों के लिए, संवेग संरक्षण को अवकल रूप में व्यक्त किया जाता है। किसी बिंदु पर संवेग घनत्व [latex]rho vec{v}[/latex] के परिवर्तन की दर, कॉची तनाव टेंसर [latex]sigma[/latex] और पिंड बलों [latex]vec{f}[/latex] के अपसरण द्वारा नियंत्रित होती है। इसे कॉची संवेग समीकरण द्वारा वर्णित किया गया है: [latex]frac{partial (rho vec{v})}{partial t} + nabla cdot (rho vec{v} otimes vec{v}) = nabla cdot sigma + vec{f}[/latex].

यह नियम बताता है कि किसी भी बंद परिपथ में प्रेरित विद्युत-प्रेरक बल (ईएमएफ) परिपथ में चुंबकीय फ्लक्स (फाइबी) के समय के साथ परिवर्तन की दर के ऋणात्मक मान के बराबर होता है। इसका गणितीय सूत्र ई = -dफाइबी/dt है। यह सिद्धांत विद्युत जनरेटर, ट्रांसफार्मर और प्रेरकों का आधार है, जो प्रेरण के स्थूल प्रभाव का वर्णन करता है।

यह शास्त्रीय यांत्रिकी का एक नया स्वरूप है जो सामान्यीकृत निर्देशांकों और उनके संयुग्मी संवेगों का उपयोग करता है। यह हैमिल्टोनियन फलन, [latex]H(q, p, t)[/latex] पर आधारित है, जो प्रणाली की कुल ऊर्जा को दर्शाता है। गतिकी को हैमिल्टोनियन समीकरणों द्वारा वर्णित किया गया है: [latex]dot{q}_i = frac{partial H}{partial p_i}[/latex] और [latex]dot{p}_i = -frac{partial H}{partial q_i}[/latex]। यह ढांचा क्वांटम यांत्रिकी और सांख्यिकीय यांत्रिकी के लिए केंद्रीय है।

वोल्टेइक पाइल का उन्नत रूप, डेनियल सेल में कॉपर(II) सल्फेट विलयन में एक कॉपर इलेक्ट्रोड और जिंक सल्फेट विलयन में एक जिंक इलेक्ट्रोड होता है, जो एक छिद्रयुक्त अवरोधक द्वारा अलग किए जाते हैं। यह दो-तरल संरचना कॉपर इलेक्ट्रोड पर हाइड्रोजन गैस के जमाव (ध्रुवीकरण) को रोकती है, जिसके परिणामस्वरूप लंबे समय तक अधिक स्थिर और विश्वसनीय वोल्टेज स्रोत प्राप्त होता है।

कॉची तनाव टेंसर, जिसे [latex]boldsymbol{sigma}[/latex] से दर्शाया जाता है, एक द्वितीय-कोटि टेंसर है जो किसी पदार्थ के भीतर किसी बिंदु पर तनाव की स्थिति को पूर्णतः परिभाषित करता है। यह उस बिंदु से गुजरने वाली किसी भी सतह पर कर्षण सदिश (प्रति इकाई क्षेत्रफल बल) [latex]mathbf{T}[/latex] को सतह के अभिलंब सदिश [latex]mathbf{n}[/latex] से रैखिक संबंध [latex]mathbf{T} = boldsymbol{sigma} cdot mathbf{n}[/latex] के माध्यम से संबंधित करता है।

विद्युतप्रेरक बल का एक प्राथमिक स्रोत विद्युतचुंबकीय प्रेरण है, जिसे फैराडे के नियम द्वारा वर्णित किया गया है। यह नियम बताता है कि किसी परिपथ से गुजरने वाला समय-परिवर्ती चुंबकीय फ्लक्स [latex]Phi_B[/latex] विद्युत आवेश ([latex]mathcal{E}[/latex]) उत्पन्न करता है। विद्युत आवेश का परिमाण फ्लक्स के परिवर्तन की दर के समानुपाती होता है, जिसे समीकरण [latex]mathcal{E} = - frac{dPhi_B}{dt}[/latex] द्वारा दर्शाया गया है। यह सिद्धांत विद्युत जनरेटर, ट्रांसफार्मर और प्रेरकों का आधार है।

मोटर के आर्मेचर के घूमने पर, उसके चालक चुंबकीय क्षेत्र को काटते हैं, जिससे फैराडे के प्रेरण नियम के अनुसार एक वोल्टेज उत्पन्न होता है। यह 'बैक-ईएमएफ' मोटर को चलाने वाले मुख्य वोल्टेज का विरोध करता है। इसका परिमाण मोटर की घूर्णी गति के सीधे समानुपाती होता है ([latex]mathcal{E}_{back} propto omega[/latex])। यह घटना मोटर की गति और करंट खपत के स्व-नियमन के लिए महत्वपूर्ण है।

स्व-प्रेरकत्व विद्युत परिपथ का वह गुण है जिसके अनुसार उसमें प्रवाहित होने वाली धारा में परिवर्तन होने पर परिपथ में विद्युत-प्रेरक बल (EMF) उत्पन्न होता है। यह 'प्रतिगामी EMF' धारा में परिवर्तन का विरोध करता है, जैसा कि लेंज़ के नियम द्वारा निर्धारित है। यह संबंध सूत्र [latex]mathcal{E}_L = -L frac{dI}{dt}[/latex] द्वारा दर्शाया जाता है, जहाँ L स्व-प्रेरकत्व है, जिसे हेनरी (H) में मापा जाता है।

लेंज़ का नियम विद्युत चुम्बकीय प्रेरण से उत्पन्न प्रेरित विद्युतगतिशील बल (ईएमएफ) और धारा की दिशा बताता है। यह बताता है कि प्रेरित धारा उस दिशा में प्रवाहित होगी जो चुंबकीय प्रवाह में उस परिवर्तन का विरोध करने वाला चुंबकीय क्षेत्र उत्पन्न करती है जिसने इसे उत्पन्न किया है। यह सिद्धांत ऊर्जा संरक्षण का परिणाम है और फैराडे के नियम में इसे ऋणात्मक चिह्न द्वारा दर्शाया जाता है।

उत्प्रेरण वह प्रक्रिया है जिसमें उत्प्रेरक नामक पदार्थ को मिलाकर रासायनिक अभिक्रिया की गति को बढ़ाया जाता है। उत्प्रेरक अभिक्रिया में नष्ट नहीं होते और अपरिवर्तित रहते हैं। वे कम सक्रियण ऊर्जा (E_a) वाला एक वैकल्पिक अभिक्रिया मार्ग प्रदान करके कार्य करते हैं, जिससे समग्र ऊष्मागतिकी (ΔH) को बदले बिना अग्र और पश्च दोनों अभिक्रियाओं की गति बढ़ जाती है।

फ्यूल सेल एक विद्युत रासायनिक उपकरण है जो ईंधन (आमतौर पर हाइड्रोजन) और ऑक्सीकरण एजेंट (अक्सर ऑक्सीजन) की रासायनिक ऊर्जा को सीधे बिजली में परिवर्तित करता है। बैटरी के विपरीत, इसे काम करने के लिए ईंधन और ऑक्सीकरण एजेंट की निरंतर बाहरी आपूर्ति की आवश्यकता होती है। इसके मुख्य घटक एनोड, कैथोड और उन्हें अलग करने वाला इलेक्ट्रोलाइट हैं, जो आयन परिवहन को सुगम बनाता है।