వోల్టేజ్

వోల్టేజ్

వోల్టేజ్
అనేక విద్యుత్ వలయాలలో విద్యుద్ఘటములే వోల్టాజుకు మూలము.
Common symbols	V , ∆V U , ∆U
SI ప్రమాణం	volt

వివరణ

వోల్టేజ్ (దీనిని ΔV ​​లేదా ΔU అని సూచిస్తారు దీనిని విద్యుత్ సంభావ్యత యొక్క యూనిట్లైన వోల్ట్లు లేక జౌల్/కులుంబు లలో కొలుస్తారు ) విద్యుత్ శక్తి, శక్తిభేదాన్ని,విద్యుత్ ఒత్తిడి, విద్యుత్ పీడనం, వీటిని V అని సూచిస్తారు . వోల్టేజ్ అనునది రెండు బింధువుల మధ్య గల విద్యుత్ శక్తి భేదము,లేక రెండు బింధువుల మధ్య ప్రయాణించిన ఒక పరిమాణము కల్గిన ఆవేశమునకు వున్న విద్యుత్ శక్తి భేదము. వోల్టేజ్ ను ఇలా నిర్వచించారు:పరిమాణము కల్గిన ఆవేశము స్థిరమైన విద్యుత్ క్షేత్రమునకు వ్యతిరేకముగా ఒక బింధువు నుండి మరొక బింధువునకు చేరుటకు చేసిన పనిగా మనం దానిని నిర్వచించవచ్చు.

వోల్టేజ్ అనుననది శక్తి యొక్క మూలాన్ని (విద్యుచ్చాలక బలము) లేక నిల్వ వున్న విద్యుత్ శక్తిని సూచిస్తుంది . వోల్టా మీటర్ అను పరికరముతో వోల్టేజ్ ను అలాగే మండలములో రెండు బింధువుల మధ్య గల శక్తి భేదాన్ని కొలుస్తారు. తరచుగా ఒక బింధువును ఆ మండలానికి శక్తి సూచకమైన ఉపరితలము మీద పరిగణిస్తాము. ఎన్నో మండలుమలనకు భూమిని శక్తి(విద్యుత్) సూచకంగా పరిగణించడం ఆనవాయతి . వోల్టేజ్ వుధ్భవము ఎన్నో రకాలుగా జరగుతుంది అందులో కొన్ని 1) స్థిరమైన విద్యుత్ క్షేత్రము వల్ల కలుగు సాధారణ విద్యుత్ శక్తి భేదము 2) అయిస్కాంత క్షేత్రములో విద్యుత్ ప్రవాహము {కరెంట్} వల్ల 3) సమయముతో మారు అయిస్కాంత క్షేత్రం వల్ల లేక పై పేర్కొన్న వాటి కలయిక వల్ల జరుగుతుంది .

ఒక లోహపు కడ్డీ చుట్టూ వుండే విద్యుత్ క్షేత్రము ఆవేశములతో వున్న మెత్తని బంతి మీద బలం కలుగజేస్తుంది ఎలెక్ట్రోస్కోప్ లో

.

ఒక స్టిర విద్యుత్ క్షేత్రములో పని మార్గము మీద ఆదారపడక స్వతంత్రంగా వుంటుంది

నిర్వచనము

ఒక ఉపరితలములో రెండు బింధువులను (A, B) పరిగణించండి . వోల్టేజ్ అనునది ఆ రెండు భీంధువుల మధ్య గల విద్యుత్ను అనగా

:$\Delta V_{BA}=V_{B}-V_{A}=-\int _{r_{0}}^{B}{\vec {E}}\cdot d{\vec {l}}-\left(-\int _{r_{0}}^{A}{\vec {E}}\cdot d{\vec {l}}\right)$

$=\int _{B}^{r_{0}}{\vec {E}}\cdot d{\vec {l}}+\int _{r_{0}}^{A}{\vec {E}}\cdot d{\vec {l}}=\int _{B}^{A}{\vec {E}}\cdot d{\vec {l}}$

విద్యుత్ శక్తికి విద్యుత్నుకి వెంట్రుక వాసి తేడా వుంది .వోల్టేజ్ అంటే ఒక పరిమాణము కల్గిన ఆవేశము తనలో నిక్షిప్తం చేసుకున్నా (లేక నిల్వ వుంచుకున్న ) విద్యుత్ శక్తి . విద్యుత్ సంభావ్యత అను నది ఒక పరిమాణము కల్గిన ఆవేశముకు సంబంధించిన భౌతిక పరిణామము . యాంత్రిక సంభావ్య శక్తి లాగా అచేతన విద్యుత్ సంబావ్యతను ఏదిని బింధువు దగ్గర పరిగణించవచ్చు అంటే రెండు బింధువుల మధ్య గల వోల్టేజ్ భేదము అనునది భౌతికముగా అర్థవంతమైనది . ఒక చిన్న పరిమాణము కల్గిన విద్యుత్ ఆవేశము ఏదిని మార్గములో రెండు కొనల మధ్య కదల్చుటకు అవసరమైన మొత్తం శక్తి ఆ మార్గములో రెండు కొనల మధ్య గల వోల్టేజ్ భేదముతో సమానము

గణితము పరంగా అది విద్యుత్ క్షేత్రము యొక్క లైన్ ఇంటిగ్రల్, ఒక మార్గములో సమయముతో మరే అయిస్కాంత క్షేత్రము యొక్క రేటు సాధారణంగా స్థిరమైన విద్యుత్ క్షేత్రము, చలన శీల విద్యుథైస్కాంత క్షేత్రం రెండు బింధువుల మధ్య వోల్టేజ్ కొలుచుటకు కచ్చితంగా కావాలి . వోల్టేజ్ ను నిర్వచించిన విధానము వల్ల రుణాత్మక ఆవేశ కణములు అధిక వోల్టేజ్ ల వైపు లాగా బడతాయి

ఆలాగే ధనాత్మక ఆవేశ కణములు తక్కువ వోల్టేజ్ ల వైపు లాగా బడతాయి.కావున తీగ నుండి కానీ విద్యుత్ నిరూధకము నుండి సంప్రదాయ విద్యుత్ ఎప్పుడు అధిక వోల్టేజ్ నుండి నుండి తక్కువ వోల్టేజ్ వైపు ప్రవహిస్తుంది . ఎప్పుడైతే విద్యుత్ క్షేత్రమునకు వ్యతిరేకముగా విద్యుత్ ప్రవాహమును తోయు శక్తి కేంద్రం లేక వెలుపటి(బాహ్య) శక్తి కేంద్రం వుంటుందో అప్పుడు విద్యుత్ తక్కువ వోల్టేజ్ నుండి అధిక వోల్టేజ్ వైపు ప్రవహిస్తుంది ఉదాహరణకు విద్యుధ్ఘటం లోపల రుణాత్మక చివర నుండి ధనాత్మక చివర వరకు ప్రవహించే విద్యుత్ కు కావలసిన శక్తిని రసాయన చర్యలు అందిస్తాయి . సాంకేతికంగా భౌతికంగా విద్యుత్ క్షేత్రము అనునది కేవలము ఆవేశ ప్రవాహమునకు పరిమితమైన ఆంశము కాదు . చాలా పదార్థాలలో స్వాభావికంగా విద్యుత్ను తేడా అభివృద్ధి చెందుతుంది (గాల్వని విద్యుత్ను )

ఒక పదార్థమనకు ఈ విద్యుత్ను అను దానికి ప్రామాణిక నిర్వచన అంటూ ఏది లేదు ఎందుకంటే ఇది ఉప అణువుల స్థాయిలో వేగంగా మారుతూ వుంటుంది . మరింత సౌలభ్యమైన నిర్వచనాన్ని 'ఫెర్మి వరుస ' భావన నుండి మనము గ్రహించవచ్చు దీనిలో ఒక పరిమాణము కలిగిన ఆవేశమును రెండు పదార్థముల మధ్య కదల్చబడటానికి జరిగిన ఉష్ణగతిక పనిగా వోల్టేజ్ గా అభివర్ణించారు .

హైడ్రాలిక్ సారూప్యత

ఒక విద్యుత్ వలయం కోసమైన సాధారణ సారూప్యత ఒక మూసేసిన వలయములో గొట్టం నుండి పంపు ద్వారా ప్రవహించే నీరు దానిని " నీటి వలయంగా" అనవచ్చు. రెండు బింధువుల మద్య గల విద్యుత్ను తేడా ఆ రెండు బింధువుల మధ్య గల పీడన వ్యత్యాసమునకు సరిసామానము . నీటి వలయములో ఆ రెండు బింధువుల మధ్య పీడనములో వ్యత్యాసము పంపు కలిగిస్తేనే ఒక చోట నుండి వేరొక చోటికి ప్రవహించు నీరు పని చేయగల్గుతుంది . ఆలాగే విద్యుద్ఘాటం అందించు విద్యుత్ను ఆధారము చేసు కొని విద్యుత్ కరెంట్ ప్రవాహములోని ఆవేశములు పని చేస్తాయి .ఉదాహరణకు శక్తివంతమైన ఆటో మొబైల్ విద్యుద్ఘటం ఆందించిన వోల్టేజ్ అనునది ఆధిక మోతాదులో మోటారులోని తీగల ద్వారా విద్యుత్ ని ఆందించగలదు.పంపు పని చేయకపోతే, అది ఎలాంటి ఒత్తిడి వ్యత్యాసం ఉత్పత్తి చేయలేదు, టర్బైన్ తిర్గలేదు, ఆలాగుననే ఆటో మొబైల్ విద్యుద్ఘటం సత్తువ లేనిది ఐతే మోటారు తిరగలేదు.

ఈ హైద్రాలిక్ సారూప్యత ఎన్నో విద్యుత్ భావనలు అర్థం చేసుకోవడానికి ఎంతో ఉపయుక్తంగా వుంటుంది . అటువంటి వ్యవస్థలో లేక మండలమలో పీడనముతో కదిలిన నీటి ఘన పరిమాణాన్ని గుణిస్తే వచ్చే ఆ మొత్తం విలువ కచ్చితంగా పనికి సమానంగా వుంటుంది అలాగే విద్యుత్ వలయములో "విద్యుత్ పీడనము"తో తరలించబడిన విద్యుత్ ఆవేశముల యొక్క పరిమాణముతో గుణిస్తే ఆ మొత్తం వుచిత ఎలక్ట్రాన్లను కదల్చడానికి చేసిన పనికి సామానముగా వుంటుంది . రెండు బింధువుల మధ్య "పీడన వ్యత్యాసము" ఎక్కువగా వుంటే ఆ రెండు బిందువుల మద్య "ప్రవాహ వేగము " కూడా ఎక్కవగా వుంటుంది

వోల్టేజ్ - కొలత

అధిక వోల్టేజ్ విద్యుత్ లైన్లలో పనిచేయుట

వోల్టేజ్ కొలవడానికి ఏ రెండు బింధువుల మధ్య వోల్టేజ్ కొలుస్తున్నామో ఆ రెండు బింధువుల మధ్య అవ్యక్తమైన లేక స్పస్తమైన నిర్ధేశము చాలా ప్రామాణీకము. వోల్టామీటర్ ను వాడునపుడు వోల్టమీటర్ యొక్క ఒక విద్యుత్ ప్రధానమును తొలి బింధువునకు మలి విద్యుత్ ప్రధానమును మలి బింధువునకు కలప వలేను ..

సాధారణంగా "వోల్టేజ్" అను పదము ఒక విద్యుత్ పరికరము వెంబడి జరిగిన వోల్టేజ్ నష్టాన్ని సూచిస్తుంది .వోల్టేజ్ నష్టం విద్యుత్ పరికరము యొక్క రెండు చివర్లలో గల కొలతల మధ్య తేడా ( ఒక సాధారణ సూచనమును ఆధారము చేసుకొని వుధా: ఒక సూచక బింధువు లేక భూమితో పోలిచినపుడు అంటే ఆ సూచక బింధువుకు సున్నా విద్యుత్ శక్తి లేక విద్యుత్ను వుందన్నమాట ) వోల్టేజ్ నష్టం అనేది రెండు రీడింగుల మధ్య భేదము .ఒక విద్యుత్ వలయములో ఆధర్శ వాహకముతో కలప బడ్డ రెండు బింధువు ల మధ్య సున్నా వోల్టేజ్ వుంటుంది (ఆ రెండు బింధువులు అస్థిర అయిస్కాంత క్షేత్రములో లేనప్పుడు, ఏదిని సమానమైన సంభావ్యతను కల్గిన రెండు బింధువులను వాహకముతో కలిపితే ఆ వలయములో విద్యుత్ ప్రవహించదు.

వోల్టేజ్ ల యొక్క కలయిక

రెండు బింధువుల (A &C) మధ్య వోల్టేజ్ A &B కి మధ్య గల వోల్టేజ్, B&C కి మధ్య గల వోల్టేజ్ ల యొక్క మొత్తంతో సామానము ఒక వలయము లోని అనేక వోల్టేజ్ లను కిర్చాఫ్ఫు వలయ సిద్దాంతముల నుండి సులభంగా కనుగొనవచ్చు .

ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ విషయములో తక్షణ వోల్టేజ్ కు, సగటు వోల్టేజ్ కు తేడా వుంటుంది . తక్షణ వోల్టేజ్ లు ప్రత్యక్ష విద్యుత్ కైనా ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్ కైనా ఒకే రకంగా కూడవచ్చు . అదే సగటు వోల్టేజ్లు కేవలం అవి ఒకే దశ, ఒకే ఫ్రీక్వెన్సికి సంబంధించిన వైతే మాత్రమే వాటిల్ని కూడవచ్చు .

పరికరములు-విశేషేత

వోల్టేజ్ ను కొలుచుటకు సరైన స్థితిలో వున్నమల్టిమీటర్

వోల్టేజ్ లను అనేక పరికరములతో కొలవచ్చు. వాటిలో ముఖ్యమైనవి వోల్టా మీటర్, విద్యుత్ వైవిధ్య కిరణ ప్రసార నేత్ర పరిశోధక పరికరము ( ఒస్సిల్లోస్కోప్ ) . వోల్టా మీటర్ స్థిరమైన నిరోధకము నుండి ప్రవహించు కరెంట్ ను కొలచి పనిచేస్తుంది, ఆ కరెంటు ఓమ్ సిద్ధాంతము ప్రకారము ఆ నిరోధకము గుండా వున్న వోల్టేజ్ కు దామాషా పద్ధతిలో సమానము . పొటెన్షిఒమీటర్ వలయములో తెలియని వోల్టేజ్ ను తెలిసిన వోల్టేజ్ తో సంతులనము చేయడము ద్వారా పనిచేస్తుంది కాథోడ్ కిరణముల విద్యుత్ వైవిధ్య కిరాణ ప్రసార నేత్ర పరిశోధక పరికరము (ఒస్సిల్లోస్కోప్) వోల్టేజ్ ను అధికము చేసి దాంతో ఎలక్ట్రాన్ కిరణాలను తిన్నని మార్గము గుండా దారి మళ్లించి విక్షేపనను కల్గిస్తుంది . ఆ విక్షేపము వోల్టేజ్ కు దామాషా పద్ధతిలో సమానము .

సాధారణ వోల్టేజ్ లు

కాంతి విద్యుధ్ఘటములలో సర్వ సాధారణ వోల్టేజ్ 1.5 వోల్ట్లు (ప్రత్యక్ష విద్యుత్ ), ఆటోమోబైల్ విద్యుధ్ఘటములకు సర్వ సాధారణ వోల్టేజ్ 12 వోల్ట్లు (ప్రత్యక్ష్య విద్యుత్ ).

వినియోగదారులకు విద్యుత్ సంస్థలు పంపిణీ చేయు సాధారణ విద్యుత్ 110-120 వోల్ట్లు లేక 220-240 వోల్ట్లు (ప్రత్యామ్నాయ విద్యుత్). విద్యుత్ కర్మాగారముల నుండి విద్యుత్ సరఫరా చేయు కరెంట్ తీగలలో గల వోల్టేజ్ వినియోగ వోల్టేజ్ల కన్న కొన్ని వందల రేట్లు ఎక్కువగా వుంటుంది .మామూలుగా (110-1200 KV) దాకా వుంటుంది ..

ధూమ శకట వాహన శ్రేణికి సరఫరా చేసే విద్యుత్ భారాన్ని మోయు పంక్తులలో సాధారణంగా 12-50 KV వరకు విద్యుత్ వుంటుంది .

విద్యుత్ సామర్థ్యానికి గాల్వనీ సంభావ్యతకు పోలిక

ఒక ప్రవాహక పదార్థం లోపల రుణావేశము కల్గిన పరమాణువు ( ఎలక్ట్రాన్ )యొక్క శక్తిని సగటు విద్యుత్ సామర్ధ్యమే కాకుండా, అది వున్న నిర్దిష్ట ఉష్ణ, అణు వాతావరణం కూడా ప్రభావితము చేస్తుంది.ఒక వోల్టామీటర్ను రెండు విబిన్నమైన ప్రవాహకముల మద్య కలిపినప్పుడు అది స్థిరవిద్యుత్ యొక్క సంభావ్య వ్యత్యాసం మాత్రమే కాకుండా ఉష్ణగతిక శాస్త్రము ద్వారా ప్రభావితమవుతున్న మరేదో పరిమాణమును కొలుస్తుంది.ఒక వోల్టామీటర్ ద్వారా కొలవబడ్డ పరిమాణం యొక్క విలువ రుణావేశము కల్గిన పరమాణువుల ఎలక్ట్రాన్ల (ఫెర్మి వరుస) విద్యుత్ సంభావ్యత వ్యత్యాసమును ఒక్క పరిమాణము కల్గిన ఆవేశముతో విభాగించినప్పుడు వచ్చే విలువకు పూర్తిగా రుణాత్మకంగా వుంటుంది .అసలైన స్థిర విద్యుత్ సంభావ్యతను (వోల్టామీటర్ చే కొలబడలేనిది ) కొన్నిసార్లు గాల్వనీ సంభావ్యత అంటారు. ఈ వోల్టేజు విద్యుత్ సంభావ్యత అను బావనాలు కొంచము అస్పష్టతకు దారితీస్తాయి ఆచరణలో ఇవి రెండు సందర్భానుసారంగా ఒకటి ఇంకొక దాన్ని సూచిస్తుంది.