القوة الدافعة الكهربائية

📅 آخر تحديث: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
✍️ نُشر في: ٢٦ يوليو ٢٠٢٦
📷 يحتوي على 79 صور
الموسوعة الحرة

في الكهرومغناطيسية والإلكترونيات ، تُعرف القوة الدافعة الكهربائية ( emf أو EMF ) [ 1 ] [ 2 ] أو الكهرومغناطيسية ، ويُرمز لها بـهـ{\displaystyle {\mathcal {E}}}القوة الدافعة الكهربائية هي نقل الطاقة إلى دائرة كهربائية لكل وحدة شحنة كهربائية ، وتُقاس بالفولت . تُوفر أجهزة تُسمى المحولات الكهربائية قوة دافعة كهربائية [ 3 ] عن طريق تحويل أشكال أخرى من الطاقة إلى طاقة كهربائية . [ 3 ] كما تُنتج أنواع أخرى من المعدات الكهربائية قوة دافعة كهربائية، مثل البطاريات التي تُحوّل الطاقة الكيميائية ، والمولدات التي تُحوّل الطاقة الميكانيكية . [ 4 ] ويتحقق تحويل الطاقة هذا من خلال قوى فيزيائية تُطبّق شغلاً فيزيائياً على الشحنات الكهربائية . ومع ذلك، فإن القوة الدافعة الكهربائية بحد ذاتها ليست قوة فيزيائية، [ 5 ] وقد استبعدت معايير ISO / IEC هذا المصطلح لصالح جهد المصدر أو توتر المصدر (يُشار إليه بـ ⁠يوs{\displaystyle U_{\mathrm {s} }}) . [ 6 ] [ 7 ]

يمكن اعتبار القوة الدافعة الكهربائية بمثابة العمل الميكانيكي الذي تقوم به المضخة على الماء ، مما ينتج عنه فرق في الضغط (مماثل للجهد الكهربائي) . [ 8 ]

في الحث الكهرومغناطيسي ، يمكن تعريف القوة الدافعة الكهربائية حول حلقة مغلقة من موصل بأنها الشغل الكهرومغناطيسي الذي سيُبذل على شحنة كهربائية أولية (مثل الإلكترون ) إذا دارت دورة واحدة حول الحلقة. [ 9 ]

بالنسبة للأجهزة ثنائية الأطراف التي تُنمذج كدائرة مكافئة لثيفينين ، يمكن قياس القوة الدافعة الكهربائية المكافئة كجهد الدائرة المفتوحة بين الطرفين. ويمكن لهذه القوة الدافعة الكهربائية أن تُولّد تيارًا كهربائيًا إذا تم توصيل دائرة خارجية بالطرفين، وفي هذه الحالة يصبح الجهاز مصدر الجهد لتلك الدائرة.

على الرغم من أن القوة الدافعة الكهربائية تؤدي إلى جهد كهربائي ويمكن قياسها كجهد كهربائي وقد يطلق عليها أحيانًا بشكل غير رسمي "جهد كهربائي"، إلا أنها ليست نفس الظاهرة (انظر §  التمييز مع فرق الجهد ).

ملخص

تشمل الأجهزة التي يمكنها توليد القوة الدافعة الكهربائية الخلايا الكهروكيميائية ، والأجهزة الكهروحرارية ، والخلايا الشمسية ، والثنائيات الضوئية ، والمولدات الكهربائية ، والمحاثات ، والمحولات ، وحتى مولدات فان دي غراف . [ 10 ] [ 11 ] في الطبيعة، تتولد القوة الدافعة الكهربائية عند حدوث تقلبات في المجال المغناطيسي عبر سطح ما. على سبيل المثال، يؤدي تغير المجال المغناطيسي للأرض أثناء العاصفة المغناطيسية الأرضية إلى توليد تيارات في الشبكة الكهربائية ، حيث تتحرك خطوط المجال المغناطيسي وتقطع الموصلات.

في البطارية، يتم فصل الشحنات الذي يُولّد فرق جهد ( فولتية ) بين طرفيها عن طريق تفاعلات كيميائية عند الأقطاب الكهربائية ، حيث تُحوّل هذه التفاعلات طاقة الوضع الكيميائية إلى طاقة وضع كهرومغناطيسية. [ 12 ] [ 13 ] ويمكن اعتبار الخلية الفولتية بمثابة "مضخة شحن" ذات أبعاد ذرية عند كل قطب كهربائي، أي:

يمكن اعتبار مصدر القوة الدافعة الكهربائية (الكيميائي) بمثابة مضخة شحنات تعمل على نقل الشحنات الموجبة من نقطة ذات جهد منخفض عبر داخله إلى نقطة ذات جهد عالٍ.  ... وبوسائل كيميائية أو ميكانيكية أو غيرها، يؤدي مصدر القوة الدافعة الكهربائية شغلاً.ددبليو{\textstyle \mathrm {d} W}على تلك الشحنة لنقلها إلى الطرف ذي الجهد العالي. القوة الدافعة الكهربائيةهـ{\textstyle {\mathcal {E}}}يُعرَّف المصدر بأنه العملددبليو{\textstyle \mathrm {d} W}يتم الدفع لكل عملية شحندq{\displaystyle \mathrm {d} q}.​​هـ=ددبليودq{\displaystyle \textstyle {\mathcal {E}}={\frac {\mathrm {d} W}{\mathrm {d} q}}}[ 14 ]​​

في المولد الكهربائي، يُولّد مجال مغناطيسي متغير مع الزمن داخل المولد مجالًا كهربائيًا عبر الحث الكهرومغناطيسي ، مما يُحدث فرق جهد بين طرفي المولد. يحدث فصل الشحنات داخل المولد نتيجة تدفق الإلكترونات من أحد الطرفين إلى الآخر، إلى أن يتولد، في حالة الدائرة المفتوحة، مجال كهربائي يمنع استمرار فصل الشحنات. يُعاكس الجهد الكهربائي الناتج عن فصل الشحنات القوة الدافعة الكهربائية. عند توصيل حمل كهربائي ، يُمكن لهذا الجهد أن يُولّد تيارًا. المبدأ العام الذي يحكم القوة الدافعة الكهربائية في هذه الآلات الكهربائية هو قانون فاراداي للحث الكهرومغناطيسي .

تاريخ

في عام 1801، قدّم أليساندرو فولتا مصطلح "القوة الدافعة الكهربائية" لوصف العنصر الفعال في البطارية (التي اخترعها حوالي عام 1798). [ 15 ] ويُطلق على هذا المصطلح في اللغة الإنجليزية اسم "القوة الدافعة الكهربائية".

في حوالي عام 1830، أثبت مايكل فاراداي أن التفاعلات الكيميائية عند كل من سطحي التماس بين القطبين الكهربائيين والإلكتروليت تُشكل "مصدر القوة الدافعة الكهربائية" للخلية الفولتية. أي أن هذه التفاعلات هي التي تُحرك التيار، وليست مصدرًا لا نهائيًا للطاقة كما اعتقدت النظرية القديمة البالية . [ 16 ] في حالة الدائرة المفتوحة، يستمر فصل الشحنات حتى يصبح المجال الكهربائي الناتج عن الشحنات المفصولة كافيًا لإيقاف التفاعلات. قبل ذلك بسنوات، كان أليساندرو فولتا ، الذي قاس فرق جهد التلامس عند سطح التماس بين المعدنين (بين القطبين الكهربائيين) في خلاياه، يعتقد خطأً أن التلامس وحده (دون الأخذ في الاعتبار التفاعل الكيميائي) هو مصدر القوة الدافعة الكهربائية. فهي مستقلة عن حجم الخلية، ولكنها تعتمد على طبيعة الإلكتروليت المستخدم.

الرموز ووحدات القياس

يُرمز عادةً للقوة الدافعة الكهربائية (emf) بالرمزهـ{\displaystyle {\mathcal {E}}}(الرمز "E"). يُمثل الطاقة التي يوفرها مصدر ما لكل وحدة شحنة كهربائية. الوحدة القياسية للقوة الدافعة الكهربائية في النظام الدولي للوحدات (SI) هي الفولت (V) .

في جهاز بدون مقاومة داخلية ، إذا كانت الشحنة الكهربائيةq{\displaystyle q}يكتسب المرور عبر ذلك الجهاز طاقةدبليو{\displaystyle W}عن طريق الشغل، فإن القوة الدافعة الكهربائية الصافية لهذا الجهاز هي الطاقة المكتسبة لكل وحدة شحنة :دبليوq{\displaystyle \textstyle {\tfrac {W}{q}}}. على غرار مقاييس الطاقة الأخرى لكل شحنة، تستخدم القوة الدافعة الكهربائيةوحدة الفولت في النظام الدولي للوحدات ، والتي تعادل الجول (وحدة الطاقة في النظام الدولي للوحدات) لكل كولوم (وحدة الشحنة في النظام الدولي للوحدات). [ 17 ]

القوة الدافعة الكهربائية في الوحدات الكهروستاتيكية هي الستات فولت (في نظام وحدات السنتيمتر غرام ثانية يساوي في المقدار إرج لكل وحدة شحنة كهروستاتيكية).

التعريفات الرسمية

داخل مصدر للقوة الدافعة الكهربائية (مثل البطارية) في دائرة مفتوحة، يحدث فصل للشحنات بين الطرف السالب N والطرف الموجب P. وهذا يؤدي إلى مجال كهرساكن.هـoصهـن جأنارجuأنات{\displaystyle {\boldsymbol {E}} _ {\mathrm {فتح\ دائرة} }}يشير ذلك إلى الاتجاه من النقطة P إلى النقطة N ، بينما يجب أن تكون القوة الدافعة الكهربائية للمصدر قادرة على توليد تيار من النقطة N إلى النقطة P عند توصيلها بدائرة كهربائية. وقد دفع هذا ماكس أبراهام [ 18 ] إلى تقديم مفهوم المجال غير الكهروستاتيكيهـ′{\displaystyle {\boldsymbol {E}}'}وهو موجود فقط داخل مصدر القوة الدافعة الكهربائية. في حالة الدائرة المفتوحة ،هـ′=-هـoصهـن جأنارجuأنات{\displaystyle {\boldsymbol {E}}'=-{\boldsymbol {E}} _ {\mathrm {open\ Circuit} }}بينما عندما يكون المصدر متصلاً بدائرة كهربائية، يكون المجال الكهربائيهـ{\displaystyle {\boldsymbol {E}}}التغييرات داخل المصدر ولكنهـ′{\displaystyle {\boldsymbol {E}}'}يبقى الوضع كما هو في الأساس. في حالة الدائرة المفتوحة، يلغي المجال الكهروستاتيكي المحافظ الناتج عن فصل الشحنات القوى المولدة للقوة الدافعة الكهربائية تمامًا. [ 19 ] معبرًا عنه رياضيًا: هـsouرجهـ=∫شمالPهـ′⋅دℓ=-∫شمالPهـoصهـن جأنارجuأنات⋅دℓ=VP-Vشمال ،{\displaystyle {\mathcal {E}}_{\mathrm {source} }=\int _{N}^{P}{\boldsymbol {E}}'\cdot \mathop {} \!\mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=-\int _{N}^{P}{\boldsymbol {E}}_{\mathrm {open\ circuit} }\cdot \mathop {} \!\mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=V_{P}-V_{N}\ ,}

أينهـoصهـن جأنارجuأنات{\displaystyle {\boldsymbol {E}}_{\mathrm {open\ circuit} }}هو المجال الكهروستاتيكي المحافظ الناتج عن فصل الشحنات المرتبط بالقوة الدافعة الكهربائية،دℓ{\displaystyle \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}}يمثل عنصرًا من المسار من المحطة الطرفية N إلى المحطة الطرفية P ، ⋅ويرمز (معامل الضرب النقطي) إلى الضرب النقطي للمتجهات ، وV{\displaystyle V}يمثل الجهد الكهربائي القياسي. [ 20 ] هذه القوة الدافعة الكهربائية هي الشغل المبذول على شحنة وحدة بواسطة المجال غير الكهروستاتيكي للمصدر.هـ′{\displaystyle {\boldsymbol {E}}'}عندما تنتقل الشحنة من القطب الشمالي إلى القطب الموجب .

عندما يتم توصيل المصدر بحمل، فإن قوته الدافعة الكهربائية تكون فقط هـsouرجهـ=∫شمالPهـ′⋅دℓ ،{\displaystyle {\mathcal {E}}_{\mathrm {source} }=\int _{N}^{P}{\boldsymbol {E}}'\cdot \mathop {} \!\mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\ ,} ولم تعد لها علاقة بسيطة بالمجال الكهربائيهـ{\displaystyle {\boldsymbol {E}}}داخله.

في حالة المسار المغلق في وجود مجال مغناطيسي متغير ، يكون تكامل المجال الكهربائي حول الحلقة المغلقة (الثابتة)ج{\displaystyle C}قد تكون غير صفرية. عندئذٍ، تكون " القوة الدافعة الكهربائية المستحثة " (والتي تسمى غالبًا "الجهد المستحث") في الحلقة كما يلي: [ 21 ]هـج=∮جهـ⋅دℓ=-دΦجدت=-ددت∮جأ⋅دℓ ،{\displaystyle {\mathcal {E}}_{C}=\oint _{C}{\boldsymbol {E}}\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=-{\frac {\mathrm {d} \Phi _{C}}{\mathrm {d} t}}=-{\frac {\mathrm {d} }{\mathrm {d} t}}\oint _{C}{\boldsymbol {A}}\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\ ,}

أينهـ{\displaystyle {\boldsymbol {E}}}يمثل المجال الكهربائي بأكمله، المحافظ وغير المحافظ، والتكامل حول منحنى مغلق اختياري ولكنه ثابت.ج{\displaystyle C}والتي يمر من خلالها تدفق مغناطيسي متغير مع الزمنΦج{\displaystyle \Phi _{C}}، وأ{\displaystyle {\boldsymbol {A}}}يمثل الجهد الشعاعي . لا يُساهم المجال الكهروستاتيكي في القوة الدافعة الكهربائية الكلية حول الدائرة لأن الجزء الكهروستاتيكي من المجال الكهربائي محافظ (أي أن الشغل المبذول ضد المجال حول مسار مغلق يساوي صفرًا، وفقًا لقانون كيرشوف للجهد ، وهو قانون صحيح طالما بقيت عناصر الدائرة في حالة سكون وتم تجاهل الإشعاع). [ 22 ] أي أن "القوة الدافعة الكهربائية المستحثة" (مثل القوة الدافعة الكهربائية لبطارية موصولة بحمل) ليست "جهدًا" بمعنى فرق في الجهد الكهربائي القياسي.

إذا كانت الحلقةج{\displaystyle C}هو موصل يحمل التيارأنا{\displaystyle I}في اتجاه التكامل حول الحلقة، ويكون التدفق المغناطيسي ناتجًا عن هذا التيار، لدينا أنΦب=لأنا{\displaystyle \Phi _{B}=LI}، حيثل{\displaystyle L}يمثل معامل الحث الذاتي للحلقة. إذا احتوت الحلقة، بالإضافة إلى ذلك، على ملف يمتد من النقطة 1 إلى النقطة 2، بحيث يتركز التدفق المغناطيسي بشكل كبير في تلك المنطقة، فمن المعتاد الإشارة إلى تلك المنطقة على أنها محث ، واعتبار أن قوتها الدافعة الكهربائية تتركز في تلك المنطقة. عندئذٍ، يمكننا النظر في حلقة مختلفة.ج′{\displaystyle C'}يتكون هذا من موصل ملفوف من 1 إلى 2، وخط وهمي يمتد أسفل مركز الملف من 2 إلى 1. التدفق المغناطيسي، والقوة الدافعة الكهربائية، في الحلقةج′{\displaystyle C'}هو نفسه تقريبًا ما هو موجود في الحلقة ⁠ج{\displaystyle C}⁠ : هـج=هـج′=-دΦج′دت=-لدأنادت=∮جهـ⋅دℓ=∫12هـجoندuجتoر⋅دℓ-∫12هـجهـنتهـر لأنانهـ⋅دℓ .{\displaystyle {\mathcal {E}}_{C}={\mathcal {E}}_{C'}=-{\frac {\mathrm {d} \Phi _{C'}}{\mathrm {d} t}}=-L{\frac {\mathrm {d} I}{\mathrm {d} t}}=\oint _{C}{\boldsymbol {E}}\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=\int _{1}^{2}{\boldsymbol {E}}_{\mathrm {conductor} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}-\int _{1}^{2}{\boldsymbol {E}}_{\mathrm {center\ line} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\ .}

بالنسبة لموصل جيد،هـجoندuجتoر{\displaystyle {\boldsymbol {E}}_{\mathrm {conductor} }}وهي ضئيلة، لذلك لدينا، بتقريب جيد، لدأنادت=∫12هـجهـنتهـر لأنانهـ⋅دℓ=V1-V2 ،{\displaystyle L{\frac {\mathrm {d} I}{\mathrm {d} t}}=\int _{1}^{2}{\boldsymbol {E}}_{\mathrm {center\ line} }\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}=V_{1}-V_{2}\ ,} أينV{\displaystyle V}يمثل الجهد الكهربائي القياسي على طول الخط المركزي بين النقطتين 1 و 2.

وبالتالي، يمكننا ربط ذلك بانخفاض فعال في الجهد.لدأنا/دت{\displaystyle L\mathop {} \!\mathrm {d} I/\mathrm {d} t}باستخدام محث (على الرغم من أن فهمنا الأساسي للقوة الدافعة الكهربائية المستحثة يعتمد على الجهد الشعاعي بدلاً من الجهد القياسي)، ونعتبره عنصر حمل في قانون كيرشوف للجهد، ∑هـsouرجهـ=∑لoأد هـلهـمهـنتsvoلتأزهـ درoصs،{\displaystyle \sum {\mathcal {E}}_{\mathrm {source} }=\sum _{\mathrm {load\ elements} }\mathrm {voltage\ drops} ,}

حيث لا يُعتبر الجهد الكهربائي المستحث الآن مصدراً للجهد الكهربائي. [ 23 ]

يمكن توسيع هذا التعريف ليشمل مصادر ومسارات عشوائية للقوة الدافعة الكهربائيةج{\displaystyle C}يتحرك بسرعةv{\displaystyle {\boldsymbol {v}}}عبر المجال الكهربائيهـ{\displaystyle {\boldsymbol {E}}}والمجال المغناطيسيب{\displaystyle {\boldsymbol {B}}}⁠ : [ 24 ]هـ=∮ج[هـ+v×ب]⋅دℓ+1q∮جهـووهـجتأناvهـ جحهـمأناجأل وoرجهـs ⋅ دℓ+1q∮جهـووهـجتأناvهـ تحهـرمأل وoرجهـs ⋅ دℓ ،{\displaystyle {\begin{aligned}{\mathcal {E}}&=\oint _{C}\left[{\boldsymbol {E}}+{\boldsymbol {v}}\times {\boldsymbol {B}}\right]\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\\&\qquad +{\frac {1}{q}}\oint _{C}\mathrm {Effective\ chemical\ forces\ \cdot } \ \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\\&\qquad \qquad +{\frac {1}{q}}\oint _{C}\mathrm {Effective\ thermal\ forces\ \cdot } \ \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}\ ,\end{aligned}}}

وهي معادلة مفاهيمية في المقام الأول، لأن تحديد "القوى الفعالة" أمر صعب. المصطلح∮ج[هـ+v×ب]⋅دℓ{\displaystyle \oint _{C}\left[{\boldsymbol {E}}+{\boldsymbol {v}}\times {\boldsymbol {B}}\right]\cdot \mathrm {d} {\boldsymbol {\ell }}} يُطلق عليه غالبًا اسم "القوة الدافعة الكهربائية الحركية".

في الديناميكا الحرارية (الكهروكيميائية)

عند ضربها بمقدار الشحنةدسؤال{\displaystyle \mathrm {d} Q}المجال الكهرومغناطيسيهـ{\displaystyle {\mathcal {E}}}ينتج عنه مصطلح عمل ديناميكي حراريهـدسؤال{\displaystyle {\mathcal {E}}\mathop {} \!\mathrm {d} Q}يُستخدم ذلك في الصيغة الرياضية لتغير طاقة جيبس ​​عند تمرير الشحنة في البطارية: دجي=-Sدتي+VدP+هـدسؤال ،{\displaystyle \mathrm {d} G=-S\mathop {} \!\mathrm {d} T+V\mathop {} \!\mathrm {d} P+{\mathcal {E}}\mathop {} \!\mathrm {d} Q\ ,} أينجي{\displaystyle G}هي طاقة جيبس ​​الحرة،S{\displaystyle S}هي الإنتروبيا ،V{\displaystyle V}حجم النظام،P{\displaystyle P}ضغطها، وتي{\displaystyle T}هي درجة حرارتها المطلقة .

المزيج(هـ،سؤال){\displaystyle ({\mathcal {E}},Q)}يُعد مثالاً على زوج من المتغيرات المترافقة . عند ضغط ثابت، تُنتج العلاقة المذكورة أعلاه علاقة ماكسويل التي تربط التغير في جهد الخلية المفتوحة بدرجة الحرارة.تي{\displaystyle T}(كمية قابلة للقياس) لتغير الإنتروبياS{\displaystyle S}عند تمرير الشحنة بشكل متساوي الحرارة والضغط . يرتبط هذا الأخير ارتباطًا وثيقًا بإنتروبيا التفاعل الكهروكيميائي الذي يمنح البطارية طاقتها. علاقة ماكسويل هذه هي: [ 25 ](∂هـ∂تي)سؤال=-(∂S∂سؤال)تي{\displaystyle \left({\frac {\partial {\mathcal {E}}}{\partial T}}\right)_{Q}=-\left({\frac {\partial S}{\partial Q}}\right)_{T}}

إذا دخل مول واحد من الأيونات في المحلول (على سبيل المثال، في خلية دانييل، كما هو موضح أدناه) فإن الشحنة عبر الدائرة الخارجية هي: Δسؤال=-ن0F0،{\displaystyle \Delta Q=-n_{0}F_{0},}

أينن0{\displaystyle n_{0}}يمثل عدد الإلكترونات لكل أيون، وF0{\displaystyle F_{0}}يمثل ثابت فاراداي ، وتشير الإشارة السالبة إلى تفريغ الخلية. بافتراض ثبات الضغط والحجم، ترتبط الخصائص الديناميكية الحرارية للخلية ارتباطًا وثيقًا بسلوك قوتها الدافعة الكهربائية وفقًا لما يلي: [ 25 ]

Δح=-ن0F0(هـ-تيدهـدتي)،{\displaystyle \Delta H=-n_{0}F_{0}\left({\mathcal {E}}-T{\frac {\mathrm {d} {\mathcal {E}}}{\mathrm {d} T}}\right)\,,}

أينΔح{\displaystyle \Delta H}هي إنثالبي التفاعل . جميع الكميات على اليمين قابلة للقياس المباشر. بافتراض ثبات درجة الحرارة والضغط:

Δجي=-ن0F0هـ{\displaystyle \Delta G=-n_{0}F_{0}{\mathcal {E}}}

والتي تستخدم في اشتقاق معادلة نرنست .

التمييز مع اختلاف محتمل

على الرغم من أن فرق الجهد الكهربائي (الفولتية) يسمى أحيانًا القوة الدافعة الكهربائية، [ 26 ] [ 27 ] [ 28 ] [ 29 ] [ 30 ] فهما مفهومان متميزان رسميًا:

  • فرق الجهد هو مصطلح أكثر عمومية يشمل القوة الدافعة الكهربائية.
  • القوة الدافعة الكهربائية هي سبب فرق الجهد.
  • في دائرة كهربائية تتكون من مصدر جهد ومقاومة، يكون مجموع الجهد المطبق من المصدر بالإضافة إلى انخفاض الجهد الأومي عبر المقاومة مساوياً للصفر. لكن المقاومة لا تُولّد قوة دافعة كهربائية، بل مصدر الجهد هو الوحيد الذي يُولّدها.
    • بالنسبة للدائرة التي تستخدم مصدر طاقة البطارية، فإن القوة الدافعة الكهربائية ناتجة فقط عن القوى الكيميائية الموجودة في البطارية.
    • بالنسبة للدائرة الكهربائية التي تستخدم مولدًا كهربائيًا، فإن القوة الدافعة الكهربائية ناتجة فقط عن القوى المغناطيسية المتغيرة مع الزمن داخل المولد.
  • يتوافق كل من القوة الدافعة الكهربائية التي تبلغ 1 فولت وفرق الجهد الذي يبلغ 1 فولت مع 1 جول لكل كولوم من الشحنة.

في حالة الدائرة المفتوحة، تُنشئ الشحنة الكهربائية التي تم فصلها بواسطة آلية توليد القوة الدافعة الكهربائية مجالًا كهربائيًا يُعاكس آلية الفصل. على سبيل المثال، يتوقف التفاعل الكيميائي في الخلية الفولتية عندما يكون المجال الكهربائي المُعاكس عند كل قطب قويًا بما يكفي لإيقاف التفاعلات. ويمكن لمجال مُعاكس أكبر أن يعكس التفاعلات في ما يُسمى بالخلايا العكوسة . [ 31 ] [ 32 ]

تُحدث الشحنة الكهربائية المنفصلة فرق جهد كهربائي يُمكن قياسه (في كثير من الحالات) باستخدام مقياس الفولتميتر بين طرفي الجهاز، عندما لا يكون موصولًا بحمل. مقدار القوة الدافعة الكهربائية للبطارية (أو أي مصدر آخر) هو قيمة جهد الدائرة المفتوحة هذا. عند شحن البطارية أو تفريغها، لا يُمكن قياس القوة الدافعة الكهربائية مباشرةً باستخدام الجهد الخارجي لأن جزءًا من الجهد يُفقد داخل المصدر. [ 27 ] ومع ذلك، يُمكن استنتاجها من قياس التيار.أنا{\displaystyle I}والفرق المحتملV{\displaystyle V}بشرط أن تكون المقاومة الداخليةR{\displaystyle R}تم قياسها بالفعل: هـ=Vحمولة+أناR.{\displaystyle {\mathcal {E}}=V_{\text{load}}+IR\,.}

لا يُعدّ "فرق الجهد" مرادفًا لـ"القوة الدافعة الكهربائية المستحثة" (والتي تُسمى غالبًا "الجهد المستحث"). ففرق الجهد (الفرق في الجهد الكهربائي القياسي) بين نقطتين A وB لا يعتمد على المسار الذي نسلكه من A إلى B. فلو قاس الفولتميتر دائمًا فرق الجهد بين A و B ، لما كان لموقع الفولتميتر أي تأثير. مع ذلك، من الممكن تمامًا أن يعتمد قياس الفولتميتر بين النقطتين A و B على موقعه، في حال وجود مجال مغناطيسي متغير مع الزمن. على سبيل المثال، لنفترض وجود ملف لولبي لا نهائي الطول يستخدم تيارًا مترددًا لتوليد تدفق مغناطيسي متغير داخله. يوجد خارج الملف اللولبي مقاومان متصلان على شكل حلقة حوله. المقاومة الموجودة على اليسار هي100  أوم، والمقاومة الموجودة على اليمين هيمقاومتها 200  أوم ، وهي متصلة من الأعلى والأسفل عند النقطتين A و B. الجهد المستحث، وفقًا لقانون فاراداي، هوV{\displaystyle V}، لذا فإن التيارأنا=V/(100+200){\displaystyle I=V/(100+200)}لذلك ، فإن الجهد عبر المقاومة 100 أوم هي100 أنا{\displaystyle 100\ I}والجهد عبر المقاومة 200 أوم هي200 أنا{\displaystyle 200\ I}ومع ذلك ، فإن المقاومتين متصلتان من كلا الطرفين، ولكنVأب{\displaystyle V_{AB}}القياس باستخدام الفولتميتر على يسار الملف اللولبي ليس هو نفسهVأب{\displaystyle V_{AB}}تم القياس باستخدام الفولتميتر الموجود على يمين الملف اللولبي. [ 33 ] [ 34 ]

جيل

مصادر كيميائية

يتطلب مسار التفاعل النموذجي أن تعبر المواد المتفاعلة الأولية حاجز طاقة، ثم تدخل في حالة وسيطة، لتخرج في النهاية في حالة طاقة أقل. إذا تضمن التفاعل فصل الشحنات، فقد ينتج عن فرق الطاقة هذا قوة دافعة كهربائية. انظر بيرغمان وآخرون [ 35 ] وحالة الانتقال .
خلية جلفانية تستخدم جسرًا ملحيًا

شغل سؤال كيفية توليد البطاريات (الخلايا الجلفانية) للقوة الدافعة الكهربائية العلماء طوال معظم القرن التاسع عشر. وفي عام 1889، حدد والتر نيرنست [ 36 ] "موقع القوة الدافعة الكهربائية" بشكل أساسي عند نقاط التماس بين الأقطاب الكهربائية والإلكتروليت . [ 16 ]

ترتبط الذرات في الجزيئات أو المواد الصلبة بروابط كيميائية ، مما يُثبّت الجزيء أو المادة الصلبة (أي يُقلّل من طاقتها ). عند تقريب جزيئات أو مواد صلبة ذات طاقة عالية نسبيًا، قد يحدث تفاعل كيميائي تلقائي يُعيد ترتيب الروابط ويُقلّل من الطاقة الحرة للنظام. [ 37 ] في البطاريات، تحدث أنصاف تفاعلات مترافقة، غالبًا ما تشمل المعادن وأيوناتها، حيث يكتسب أحد الأقطاب الموصلة إلكترونات (يُسمى "الاختزال")، بينما يفقد قطب آخر إلكترونات (يُسمى "الأكسدة") ( تفاعلات الأكسدة والاختزال ). لا يمكن أن يحدث التفاعل الكلي التلقائي إلا إذا تحركت الإلكترونات عبر سلك خارجي بين الأقطاب. الطاقة الكهربائية المنبعثة هي الطاقة الحرة المفقودة من نظام التفاعل الكيميائي.

على سبيل المثال، تتكون خلية دانييل من مصعد من الزنك (جامع للإلكترونات) يتأكسد عند ذوبانه في محلول كبريتات الزنك. يترك الزنك الذائب إلكتروناته في القطب وفقًا لتفاعل الأكسدة (تشير الرموز السفلية ( s ) إلى القطب الصلب؛ وتشير ( aq ) إلى المحلول المائي): Zن(s)→Zن(أq)2++2هـ- {\displaystyle \mathrm {Zn_{(s)}\rightarrow Zn_{(aq)}^{2+}+2e^{-}\ } }

يُعد كبريتات الزنك هو الإلكتروليت في نصف الخلية هذا. وهو محلول يحتوي على كاتيونات الزنك .Zن2+{\displaystyle \mathrm {Zn} ^{2+}}، وأنيونات الكبريتاتSيا42-{\displaystyle \mathrm {SO} _{4}^{2-}}برسوم تتوازن إلى الصفر.

في نصف الخلية الآخر، تنتقل كاتيونات النحاس الموجودة في محلول كبريتات النحاس إلى مهبط النحاس حيث ترتبط به أثناء اكتسابها للإلكترونات من قطب النحاس عن طريق تفاعل الاختزال: جu(أq)2++2هـ-→جu(s) {\displaystyle \mathrm {Cu_{(aq)}^{2+}+2e^{-}\rightarrow Cu_{(s)}\ } }

مما يُخلّف نقصًا في الإلكترونات على مهبط النحاس. ويُنشئ الفرق بين فائض الإلكترونات على المصعد ونقص الإلكترونات على المهبط فرق جهد كهربائي بين القطبين. (يمكن الاطلاع على مناقشة مفصلة للعملية المجهرية لانتقال الإلكترونات بين القطب والأيونات في الإلكتروليت في كونواي.) [ 38 ] الطاقة الكهربائية المنبعثة من هذا التفاعل (213  كيلوجول لكليمكن أن تُعزى كمية الزنك (65.4  غرام ) في الغالب إلى207  كيلو جول من الترابط الأضعف (مقدار أصغر من طاقة التماسك) للزنك، الذي يحتوي على مدارات 3d و 4s ممتلئة، مقارنة بالنحاس، الذي يحتوي على مدار غير ممتلئ متاح للترابط.

إذا تم توصيل المهبط والمصعد بموصل خارجي، فإن الإلكترونات تمر عبر تلك الدائرة الخارجية (المصباح الكهربائي في الشكل)، بينما تمر الأيونات عبر الجسر الملحي للحفاظ على توازن الشحنات حتى يصل المصعد والمهبط إلى حالة التوازن الكهربائي عند جهد صفر فولت، حيث يتحقق التوازن الكيميائي في الخلية. خلال هذه العملية، يذوب مصعد الزنك بينما يُطلى قطب النحاس بالنحاس. [ 39 ] يجب أن يُغلق الجسر الملحي الدائرة الكهربائية مع منع أيونات النحاس من الانتقال إلى قطب الزنك والاختزال هناك دون توليد تيار خارجي. وهو ليس مصنوعًا من الملح، بل من مادة قادرة على امتصاص الكاتيونات والأنيونات (ملح متفكك) في المحاليل. يُعادل تدفق الكاتيونات الموجبة الشحنة على طول الجسر تدفق نفس العدد من الشحنات السالبة في الاتجاه المعاكس.

إذا تمت إزالة المصباح الكهربائي (دائرة مفتوحة) فإن القوة الدافعة الكهربائية بين الأقطاب الكهربائية تتعارض مع المجال الكهربائي الناتج عن فصل الشحنات، وتتوقف التفاعلات.

بالنسبة لهذه الكيمياء الخلوية المحددة، عند298  كلفن (درجة حرارة الغرفة)، القوة الدافعة الكهربائيةهـ{\displaystyle {\mathcal {E}}}يكون1.0934  فولت ، بمعامل حراري قدرهدهـ/دتي{\displaystyle \mathrm {d} {\mathcal {E}}/\mathrm {d} T}= ​−4.53 × 10 −4  فولت/ك . [ 25 ]

الخلايا الفولتية

طوّر فولتا الخلية الفولتية حوالي عام 1792، وقدّم عمله في 20 مارس 1800. [ 40 ] حدّد فولتا بشكل صحيح دور الأقطاب الكهربائية المختلفة في توليد الجهد، لكنه أغفل بشكل خاطئ أي دور للإلكتروليت. [ 41 ] رتّب فولتا المعادن في "سلسلة توتر"، "أي بترتيب يجعل أي عنصر في القائمة موجبًا عند ملامسته للعنصر الذي يليه، وسالبًا عند ملامسته للعنصر الذي يسبقه". [ 42 ] في المخطط التوضيحي لهذه الدائرة، يُستخدم عادةً رمز (- | | -) للإشارة إلى أن القطب 1 طويل والقطب 2 قصير، مما يدل على هيمنة القطب 1. ينص قانون فولتا حول القوى الدافعة الكهربائية المتعاكسة للأقطاب الكهربائية على أنه، باستخدام عشرة أقطاب (على سبيل المثال، الزنك وتسعة مواد أخرى)، يمكن إنشاء 45 تركيبة فريدة من الخلايا الفولتية (10 × 9/2).

القيم النموذجية

تكون القوة الدافعة الكهربائية الناتجة عن الخلايا الأولية (التي تُستخدم لمرة واحدة) والخلايا الثانوية (القابلة لإعادة الشحن) عادةً في حدود بضعة فولتات. والقيم المذكورة أدناه هي قيم اسمية، لأن القوة الدافعة الكهربائية تتغير تبعًا لحجم الحمل وحالة شحن الخلية.

القوة الكهرومغناطيسية والتركيب الكيميائي للخلايا في العديد من الخلايا الفولتية الشائعة
الاسم الشائعالقوة الدافعة الكهربائية (بالفولت)كيمياء الخلية
المصعدمذيب، إلكتروليتالكاثود
النيكل والكادميوم1.2الكادميومالماء، هيدروكسيد البوتاسيومNiO(OH)
هيدريد النيكل المعدني1.2ميشمتال (ممتص للهيدروجين)الماء، هيدروكسيد البوتاسيومالنيكل
كربون الزنك1.5الزنكالماء، أو كلوريد الأمونيوم أو كلوريد الزنكالكربون، ثاني أكسيد المنغنيز
الرصاص الحمضي2.1يقودالماء، حمض الكبريتيكثاني أكسيد الرصاص
أيون الليثيوم3.6–3.7جرافيتمذيب عضوي، أملاح الليثيومLiCoO 2
خلية الزئبق1.35الزنكالماء، أو هيدروكسيد الصوديوم أو البوتاسيومHgO

مصادر كيميائية أخرى

وتشمل المصادر الكيميائية الأخرى خلايا الوقود .

الحث الكهرومغناطيسي

الحث الكهرومغناطيسي هو توليد مجال كهربائي متداول بواسطة مجال مغناطيسي متغير مع الزمن. يمكن توليد المجال المغناطيسي المتغير مع الزمن إما بحركة مغناطيس بالنسبة لدائرة كهربائية، أو بحركة دائرة كهربائية بالنسبة لدائرة أخرى (يجب أن تحمل إحداهما على الأقل تيارًا كهربائيًا)، أو بتغيير التيار الكهربائي في دائرة ثابتة. يُعرف تأثير تغيير التيار الكهربائي على الدائرة نفسها بالحث الذاتي، بينما يُعرف تأثيره على دائرة أخرى بالحث المتبادل .

بالنسبة لدائرة معينة، يتم تحديد القوة الدافعة الكهربائية المستحثة كهرومغناطيسيًا فقط من خلال معدل تغير التدفق المغناطيسي عبر الدائرة وفقًا لقانون فاراداي للحث .

تتولد قوة دافعة كهربائية في ملف أو موصل عند حدوث أي تغيير في التدفق المغناطيسي . وبحسب طريقة حدوث هذا التغيير، يوجد نوعان: عندما يُحرَّك الموصل في مجال مغناطيسي ثابت لإحداث تغيير في التدفق المغناطيسي، تُستحث القوة الدافعة الكهربائية سكونيًا . وتُعرف هذه القوة الدافعة الكهربائية الناتجة عن الحركة بالقوة الدافعة الكهربائية الحركية . أما عندما ينشأ التغيير في التدفق المغناطيسي من تغيير في المجال المغناطيسي المحيط بالموصل الثابت، فتتولد القوة الدافعة الكهربائية ديناميكيًا. وتُعرف هذه القوة الدافعة الكهربائية الناتجة عن مجال مغناطيسي متغير مع الزمن بالقوة الدافعة الكهربائية للمحول .

إمكانيات الاتصال

عندما تتلامس مادتان صلبتان مختلفتان، يتطلب التوازن الديناميكي الحراري أن يكون لأحدهما جهد كهربائي أعلى من الآخر. يُسمى هذا الجهد بجهد التلامس . [ 43 ] ينتج عن تلامس المعادن المختلفة ما يُعرف أيضًا بالقوة الدافعة الكهربائية للتلامس أو جهد غالفاني . غالبًا ما يُعبّر عن مقدار فرق الجهد هذا كفرق في مستويات فيرمي في المادتين الصلبتين عندما تكونان في حالة تعادل كهربائي، حيث يصف مستوى فيرمي (وهو اسم للجهد الكيميائي لنظام إلكتروني [ 44 ] [ 45 ] ) الطاقة اللازمة لنقل إلكترون من الجسم إلى نقطة مشتركة (مثل الأرض). [ 46 ] إذا كانت هناك ميزة طاقية في نقل إلكترون من جسم إلى آخر، فسيحدث هذا الانتقال. يتسبب الانتقال في فصل الشحنات، حيث يكتسب أحد الجسمين إلكترونات ويفقد الآخر إلكترونات. يُحدث انتقال الشحنات هذا فرقًا في الجهد بين الجسمين، مما يُلغي جزئيًا الجهد الناتج عن التلامس، وفي النهاية يتحقق التوازن. عند الاتزان الديناميكي الحراري، تتساوى مستويات فيرمي (طاقة إزالة الإلكترون متطابقة)، وينشأ جهد كهروستاتيكي داخلي بين الجسمين. يُشار إلى الفرق الأصلي في مستويات فيرمي، قبل التلامس، بالقوة الدافعة الكهربائية. [ 47 ] لا يستطيع جهد التلامس توليد تيار ثابت عبر حمل متصل بأطرافه، لأن هذا التيار يتطلب انتقال شحنة. لا توجد آلية لاستمرار هذا الانتقال، وبالتالي الحفاظ على التيار، بمجرد الوصول إلى حالة الاتزان.

قد يتساءل المرء عن سبب عدم ظهور جهد التلامس في قانون كيرشوف للجهد كأحد مساهمات مجموع فروق الجهد. والإجابة المعتادة هي أن أي دائرة كهربائية لا تقتصر على ثنائي أو وصلة معينة فحسب، بل تشمل أيضًا جميع جهود التلامس الناتجة عن الأسلاك وما إلى ذلك في جميع أنحاء الدائرة. ومجموع جميع جهود التلامس يساوي صفرًا، لذا يمكن تجاهلها في قانون كيرشوف. [ 48 ] [ 49 ]

الخلية الشمسية

الدائرة المكافئة للخلية الشمسية ، مع إهمال المقاومات الطفيلية.

يمكن فهم آلية عمل الخلية الشمسية من خلال دائرتها المكافئة . تُنتج الفوتونات ذات الطاقة الأكبر من فجوة النطاق لأشباه الموصلات أزواجًا متحركة من الإلكترونات والفجوات . يحدث فصل الشحنات نتيجةً لوجود مجال كهربائي مسبق مرتبط بوصلة pn . ينشأ هذا المجال الكهربائي من جهد داخلي ، ناتج عن جهد التلامس بين المادتين المختلفتين في الوصلة. يؤدي فصل الشحنات بين الفجوات الموجبة والإلكترونات السالبة عبر ثنائي p-n إلى جهد أمامي ، يُسمى الجهد الضوئي ، بين طرفي الثنائي المُضاءين، [ 50 ] وهو ما يدفع التيار عبر أي حمل متصل. يُشار أحيانًا إلى الجهد الضوئي بالقوة الدافعة الكهربائية الضوئية ، للتمييز بين التأثير والسبب.

العلاقة بين التيار والجهد في الخلية الشمسية

فقدان للتيار الداخليأناSح+أناد{\displaystyle I_{\mathrm {SH} }+I_{\mathrm {D} }}الحد من التيار الكليأنا{\displaystyle I}متاح للدائرة الخارجية. يؤدي فصل الشحنات الناتج عن الضوء في النهاية إلى توليد تيار أمامي.أناSح{\displaystyle I_{\mathrm {SH} }}من خلال المقاومة الداخلية للخليةRSح{\displaystyle R_{\mathrm {SH} }}في الاتجاه المعاكس للتيار الناتج عن الضوءأنال{\displaystyle I_{\mathrm {L} }}بالإضافة إلى ذلك ، يميل الجهد المستحث إلى تحيز الوصلة انحيازًا أماميًا ، مما يؤدي عند الجهود العالية بما يكفي إلى تيار إعادة التركيبأناد{\displaystyle I_{\mathrm {D} }}في الصمام الثنائي المقابل للتيار الناتج عن الضوء.

عندما يتم توصيل خرج الدائرة بدائرة قصر، يصبح جهد الخرج صفراً، وبالتالي يكون الجهد عبر الصمام الثنائي في أدنى قيمة له. لذا، ينتج عن توصيل الدائرة بدائرة قصر أصغر قيمة لـأناSح+أناد{\displaystyle I_{\mathrm {SH} }+I_{\mathrm {D} }}الخسائر، وبالتالي الحد الأقصى لتيار الخرج، والذي يساوي تقريبًا التيار الناتج عن الضوء في الخلايا الشمسية عالية الجودة .أنال{\displaystyle I_{\mathrm {L} }}⁠ . [ 51 ] يتم الحصول على نفس التيار تقريبًا للجهود الأمامية حتى النقطة التي يصبح فيها توصيل الثنائي مهمًا.

يمكن تبسيط التيار الذي يوفره الصمام الثنائي المضاء للدائرة الخارجية (بناءً على افتراضات معينة) إلى: أنا=أنال-أنا0(هـVمVتي-1) .{\displaystyle I=I_{\mathrm {L} }-I_{0}\left(e^{\frac {V}{mV_{\mathrm {T} }}}-1\right)\ .}

أنا0{\displaystyle I_{0}}هو تيار التشبع العكسي . هناك معياران يعتمدان على تصميم الخلية الشمسية، وإلى حد ما على الجهد نفسه، وهما عامل المثالية .م{\displaystyle m}والجهد الحراري ​​Vتي=كتيq{\displaystyle V_{\mathrm {T} }={\tfrac {kT}{q}}}، وهو ما يتعلق بـ26  ملي فولت عند درجة حرارة الغرفة . [ 51 ]

القوة الدافعة الكهربائية الضوئية للخلايا الشمسية

جهد خرج الخلية الشمسية لتيارين مستحثين ضوئيا I L معبر عنه كنسبة إلى تيار التشبع العكسي I 0 [ 52 ] وباستخدام عامل مثالية ثابت m يساوي 2. [ 53 ] القوة الدافعة الكهربائية هي الجهد عند نقطة تقاطع المحور y.

ينتج عن حل العلاقة المبسطة بين التيار والجهد للثنائي المضاء أعلاه للحصول على جهد الخرج ما يلي: V=مVتيln⁡(أنال-أناأنا0+1) ،{\displaystyle V=mV_{\mathrm {T} }\ln \left({\frac {I_{\mathrm {L} }-I}{I_{0}}}+1\right)\ ,} والتي يتم التخطيط لها ضدأنا/أنا0{\displaystyle I/I_{0}}في الشكل.

القوة الدافعة الكهربائية الضوئية للخلايا الشمسيةهـصورة{\displaystyle {\mathcal {E}}_{\text{photo}}}له نفس قيمة جهد الدائرة المفتوحةVoج{\displaystyle V_{\mathrm {oc} }}، والذي يتم تحديده عن طريق تصفير تيار الخرجأنا{\displaystyle I}⁠ : هـصورة=Voج=مVتيln⁡(أنالأنا0+1) .{\displaystyle {\mathcal {E}}_{\text{photo}}=V_{\mathrm {oc} }=mV_{\mathrm {T} }\ln \left({\frac {I_{\mathrm {L} }}{I_{0}}}+1\right)\ .}

يعتمد ذلك بشكل لوغاريتمي على التيار الناتج عن الضوءأنال{\displaystyle I_{\mathrm {L} }}وهي النقطة التي يكون فيها جهد الانحياز الأمامي للوصلة كافيًا تمامًا لموازنة التيار الأمامي مع التيار الناتج عن الضوء. بالنسبة لوصلات السيليكون، لا يتجاوز هذا الجهد عادةً أكثر من ذلك بكثير.0.5  فولت . [ 54 ] بينما يمكن أن يتجاوز ذلك بالنسبة لألواح السيليكون عالية الجودة0.7  فولت في ضوء الشمس المباشر. [ 55 ]

عند تشغيل حمل مقاوم، يمكن تحديد جهد الخرج باستخدام قانون أوم ، وسيكون بين قيمة جهد الدائرة القصيرة (صفر فولت) وجهد الدائرة المفتوحة .Voج{\displaystyle V_{\mathrm {oc} }}[ 56 ] عندما تكون تلك المقاومة صغيرة بما يكفي بحيثأنا≈أنال{\displaystyle I\approx I_{\mathrm {L} }}(في الجزء شبه العمودي من المنحنيين الموضحين)، تعمل الخلية الشمسية كمولد تيار كهربائي أكثر من كونها مولد جهد كهربائي، [ 57 ] حيث يكون التيار المسحوب ثابتًا تقريبًا ضمن نطاق من جهود الخرج. وهذا يختلف عن البطاريات، التي تعمل كمولدات جهد كهربائي.

مصادر أخرى تولد المجال الكهرومغناطيسي

  • يمكن اعتبار المحول الذي يربط دائرتين مصدراً للقوة الدافعة الكهربائية لإحدى الدائرتين، تماماً كما لو كان ناتجاً عن مولد كهربائي؛ وهذا هو أصل مصطلح "القوة الدافعة الكهربائية للمحول".
  • لتحويل الموجات الصوتية إلى إشارات جهد كهربائي :
  • تشمل الأجهزة التي تستخدم درجة الحرارة لإنتاج القوى الدافعة الكهربائية المزدوجات الحرارية والمزدوجات الحرارية . [ 58 ]
  • أي محول طاقة كهربائية يحول الطاقة الفيزيائية إلى طاقة كهربائية.

انظر أيضاً

مراجع

  1. ↑ "EMF" . قاموس التراث الأمريكي للغة الإنجليزية، الطبعة الثالثة . هوتون ميفلين. 1992.
  2. ↑ "EMF" . قاموس أكسفورد الإنجليزي .
  3. 1 2 تيبلر ، بول أ. (يناير 1976). الفيزياء . نيويورك، نيويورك: دار نشر وورث، ص 803. ISBN  978-0-87901-041-6.
  4. ↑ ستيوارت، جوزيف ف. (2001). نظرية الكهرومغناطيسية المتوسطة . سنغافورة، ريفر إيدج، نيوجيرسي: وورلد ساينتيفيك. ص 389. ISBN  978-981-02-4470-5. OCLC 47127179 . 
  5. ↑ ماثيوز، مايكل ر. (2014-07-03). الدليل الدولي للبحوث في تدريس التاريخ والفلسفة والعلوم . سبرينغر. ص 142. ISBN  978-94-007-7654-8[ فولتا] ذكر أن نوعًا جديدًا من "القوة" كان يؤثر على الشحنات، ويفصلها ويبقيها منفصلة، ​​وأطلق على هذا الفعل اسم القوة الدافعة الكهربائية، وهو الاسم الذي لا يزال يُستخدم حتى اليوم.
  6. ↑ "IEC 60050 - المصطلحات الكهروتقنية الدولية - تفاصيل رقم IEV 131-12-22: "جهد المصدر"" . www.electropedia.org . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-12-2022 .
  7. ↑ "IEC 80000-6:2022" . المنظمة الدولية للتوحيد القياسي . تم الاطلاع عليه بتاريخ 19-12-2022 .
  8. ↑ لانغمير، إيرفينغ (1916). "العلاقة بين جهود التلامس والفعل الكهروكيميائي" . معاملات الجمعية الكهروكيميائية الأمريكية . 29. الجمعية: 175.
  9. ↑ كوك، ديفيد م. (2003). نظرية المجال الكهرومغناطيسي . كوريير دوفر. ص 157. ISBN  978-0-486-42567-2.
  10. ↑ ليرنر، لورانس م. (1997). الفيزياء للعلماء والمهندسين . دار نشر جونز وبارتليت. الصفحات 724-727 . ISBN  978-0-7637-0460-5.
  11. ↑ تيبلر، بول أ.؛ موسكا، جين (2007). الفيزياء للعلماء والمهندسين ( الطبعة السادسة). ماكميلان. ص 850. ISBN   978-1-4292-0124-7.
  12. ↑ هالبرن، ألفين م.؛ إيرلباخ، إريك (1998). ملخص شوم لنظرية ومسائل الفيزياء للمبتدئين II . ماكجرو هيل بروفيشنال. ص 138. ISBN  978-0-07-025707-8.
  13. ↑ ليرمان ، روبرت ل. (1998). الفيزياء بطريقة سهلة . سلسلة بارونز التعليمية. ص 274. ISBN  978-0-7641-0236-3. جهد تفاعل الشحنة المنفصلة . القوة الدافعة الكهربائية
  14. ↑ سينغ، كونغبام تشاندرا ماني (2009). "§3.16 القوة الدافعة الكهربائية لمصدر" . الفيزياء الأساسية . برنتيس هول الهند. ص 152. ISBN  978-81-203-3708-4.
  15. ^ فولتا ، أليساندرو (1801). "De l'électricité dite galvanique" . أناليس دي تشيمي . شي فوكس، باريس.
  16. 1 2 كاجوري، فلوريان (1899). تاريخ الفيزياء في فروعها الأولية: بما في ذلك تطور المختبرات الفيزيائية . شركة ماكميلان. الصفحات 218-219 . مركز القوة الدافعة الكهربائية. 
  17. ^ فالكنبرج ، فان (1995). الكهرباء الأساسية . التعلم سينجاج. ص 1 – 46. ISBN  978-0-7906-1041-2.
  18. ↑ أبراهام، م.؛ بيكر، ر. (1932). النظرية الكلاسيكية للكهرباء والمغناطيسية . بلاكي وأولاده. ص 116-122 . 
  19. ↑ غريفيث ، ديفيد ج. (1999). مقدمة في الديناميكا الكهربائية ( الطبعة الثالثة). بيرسون/أديسون-ويسلي. ص 293. ISBN   978-0-13-805326-0.
  20. ↑ يُحتسب فقط المجال الكهربائي الناتج عن فصل الشحنات بفعل القوة الدافعة الكهربائية. بينما تمتلك الخلية الشمسية مجالًا كهربائيًا ناتجًا عن جهد التلامس، فإن هذا المكون من المجال الكهربائي لا يُدرج في التكامل. يُحتسب فقط المجال الكهربائي الناتج عن فصل الشحنات بفعل طاقة الفوتون.
  21. ↑ أولينيك، ريتشارد ب.؛ أبوستول، توم م.؛ جودستين، ديفيد ل. (1986). ما وراء الكون الميكانيكي: من الكهرباء إلى الفيزياء الحديثة . مطبعة جامعة كامبريدج. ص 245. ISBN  978-0-521-30430-6.
  22. ↑ ماكدونالد، كيرك ت. (2012). "انخفاض الجهد، فرق الجهد، والقوة الدافعة الكهربائية" (ملف PDF) . أمثلة فيزيائية . جامعة برينستون.
  23. ↑ فاينمان، آر بي؛ لايتون، آر بي؛ ساندز، إم. (1964). محاضرات فاينمان في الفيزياء، المجلد الثاني، الفصل 22. أديسون ويسلي.
  24. ↑ كوك، ديفيد م. (2003). نظرية المجال الكهرومغناطيسي . كوريير دوفر. ص 158. ISBN  978-0-486-42567-2.
  25. 1 2 3 فين، كولين بي بي (1992). الفيزياء الحرارية . مطبعة سي آر سي. ص 163. ISBN  978-0-7487-4379-7.
  26. ↑ فوجيل، م. (2002). أساسيات الكهرباء . جمعية البحث والتعليم. ص 76. ISBN  978-0-87891-420-3.
  27. 1 2 هاليداي، ديفيد؛ ريسنيك، روبرت؛ ووكر، جيرل (2008). أساسيات الفيزياء ( الطبعة السادسة). وايلي. ص 638. ISBN   978-0-471-75801-3.
  28. ↑ فريمان، روجر ل. (2005). أساسيات الاتصالات السلكية واللاسلكية ( الطبعة الثانية). وايلي. ص 576. ISBN   978-0-471-71045-5.
  29. ↑ كروفت، تيريل (1917). الكهرباء العملية . ماكجرو هيل. ص 533 . 
  30. ↑ لوب، ليونارد ب. (2007). أساسيات الكهرباء والمغناطيسية (إعادة طبع من وايلي 1947، الطبعة الثالثة). ريد بوكس. ص 86. ISBN   978-1-4067-0733-5.
  31. ↑ وارن، جيه آر دبليو؛ بيترز، إيه بي إتش (1996). الديناميكا الحرارية الكيميائية الموجزة ( الطبعة الثانية). مطبعة سي آر سي. ص 123. ISBN   978-0-7487-4445-9.
  32. ↑ جلاستون، صموئيل (2007). الديناميكا الحرارية للكيميائيين (طبعة مُعاد طباعتها من طبعة دي. فان نوستراند (1964) ). دار ريد بوكس ​​للنشر. ص 301. ISBN   978-1-4067-7322-4.
  33. ↑ شادويتز، ألبرت (1975). المجال الكهرومغناطيسي ( الطبعة الأولى). شركة ماكجرو هيل للنشر. الصفحات 396-398 . ISBN   0-07-056368-3.
  34. ↑ ماكدونالد، كيرك ت. (2010). "مفارقة الدائرة الكهربائية لليوين" (ملف PDF) . أمثلة فيزيائية . جامعة برينستون.
  35. ↑ ريش، نيكولاس (2002). "الجزيئات - الروابط والتفاعلات" . في: ل. بيرغمان وآخرون (محررون). مكونات المادة: الذرات والجزيئات والنوى والجسيمات . مطبعة سي آر سي. رقم ISBN  978-0-8493-1202-1.
  36. ^ نيرنست والتر (1889). "Die elektromotorische Wirksamkeit der Ionen". Z. فيز. الكيمياء. 4 : 129.
  37. ↑ يمكن للقارئ الشجاع أن يجد نقاشًا مستفيضًا حول الكيمياء الكهربائية العضوية في كتاب أماتور، كريستيان (2000). "المفاهيم الأساسية" . في هينينغ لوند؛ أولي هاميريش (محرران). الكيمياء الكهربائية العضوية ( الطبعة الرابعة). مطبعة سي آر سي. رقم ISBN  978-0-8247-0430-8.
  38. ↑ كونواي، بي إي (1999). "عوامل الطاقة المتعلقة بجهد القطب" . المكثفات الفائقة الكهروكيميائية . سبرينغر. ص 37. ISBN  978-0-306-45736-4.
  39. ↑ تيلي ، آر جيه دي (2004). فهم المواد الصلبة . وايلي. ص 267. ISBN  978-0-470-85275-0.
  40. ↑ موتليه، بول فلوري (2008). التاريخ الببليوغرافي للكهرباء والمغناطيسية (طبعة مُعاد طباعتها من طبعة 1892). دار ريد بوكس ​​للنشر. ص 247. ISBN   978-1-4437-2844-7.
  41. ↑ كراغ، هيلج (2000). "الارتباك والجدل: نظريات القرن التاسع عشر حول البطارية الفولتية" (ملف PDF) . نوفا فولتيانا: دراسات عن فولتا وعصره . جامعة بافيا. مؤرشف من الأصل (ملف PDF) بتاريخ 20 مارس 2009.
  42. ↑ كومينغ، لينوس (2008). مقدمة في نظرية الكهرباء (طبعة مُعاد طباعتها من طبعة 1885). بيبليوبازار. ص 118. ISBN   978-0-559-20742-6.
  43. ↑ تريج، جورج ل. (1995). تجارب بارزة في فيزياء القرن العشرين (طبعة مُعاد طباعتها من طبعة كرين، روساك وشركاه 1975 ). كوريير دوفر. ص 138 وما بعدها . ISBN   978-0-486-28526-9.
  44. ↑ روكيت، أنجوس (2007). "انتشار وانجراف حاملات الشحنة" . علم مواد أشباه الموصلات . نيويورك، نيويورك: سبرينغر ساينس. ص 74 وما بعدها . ISBN  978-0-387-25653-5.
  45. ↑ كيتل، تشارلز (2004). "الجهد الكيميائي في المجالات الخارجية" . الفيزياء الإحصائية الابتدائية (إعادة طبع طبعة وايلي 1958 ). كورير دوفر. ص 67. ISBN   978-0-486-43514-5.
  46. ↑ هانسون، جورج و. (2007). أساسيات الإلكترونيات النانوية . برنتيس هول. ص 100. ISBN  978-0-13-195708-4.
  47. ↑ ساتو، نوريو (1998). "الأقطاب الضوئية لأشباه الموصلات" . الكيمياء الكهربائية عند الأقطاب المعدنية وأشباه الموصلات ( الطبعة الثانية). إلسيفير. ص 110 وما بعدها . ISBN   978-0-444-82806-4.
  48. ↑ كيمبي، ريتشارد س. (2006). الفوتونيات والليزر . وايلي. ص 176. ISBN  978-0-471-71974-8.
  49. ↑ نيمن ، دونالد أ. (2002). فيزياء أشباه الموصلات والأجهزة ( الطبعة الثالثة). ماكجرو هيل بروفيشنال. ص 240. ISBN   978-0-07-232107-4.
  50. ↑ دير، إس إم (2000) [1999]. "§3.1 الخلايا الشمسية" . المكونات والمواد الإلكترونية: المبادئ والتصنيع والصيانة (الطبعة الخامسة المعاد طباعتها، 2007 ). الهند: شركة تاتا ماكجرو هيل للنشر المحدودة . ص 283. ISBN   0-07-463082-2.
  51. 1 2 أراوجو، جيراردو ل. (1994). "§2.5.1 تيار الدائرة القصيرة وجهد الدائرة المفتوحة" . في إدواردو لورينزو (محرر). الطاقة الشمسية: هندسة الأنظمة الكهروضوئية . بروجينزا لجامعة البوليتكنيكا مدريد. ص 74. ISBN  978-84-86505-55-4.
  52. ↑ نيلسون، جيني (2003). فيزياء الخلايا الشمسية . مطبعة إمبريال كوليدج. ص 8. ISBN  978-1-86094-349-2.
  53. ↑ عمليًا، عند الفولتيات المنخفضة، تكون قيمة m  ≈ 2، بينما عند الفولتيات العالية، تكون قيمة m  ≈ 1. انظر أراوجو، المرجع السابق. ISBN 84-86505-55-0الصفحة 72
  54. ↑ نورثروب، روبرت ب. (2005). "§6.3.2 الخلايا الكهروضوئية" . مقدمة في الأجهزة والقياسات . مطبعة سي آر سي. ص 176. ISBN  978-0-8493-7898-0.
  55. ↑ "جهد الدائرة المفتوحة" .
  56. ↑ نيلسون، جيني (2003). فيزياء الخلايا الشمسية . مطبعة إمبريال كوليدج. ص 6. ISBN  978-1-86094-349-2.
  57. ↑ نيلسون، جيني (2003). فيزياء الخلايا الشمسية . مطبعة إمبريال كوليدج. ص 7. ISBN  978-1-86094-349-2.
  58. ↑ جون س. ريغدن، محرر. (1996). موسوعة ماكميلان للفيزياء . نيويورك: ماكميلان.

للمزيد من القراءة

  • جورج ف. باركر، " حول قياس القوة الدافعة الكهربائية ". وقائع الجمعية الفلسفية الأمريكية المنعقدة في فيلادلفيا لتعزيز المعرفة المفيدة، الجمعية الفلسفية الأمريكية. 19 يناير 1883.
  • أندرو غراي، "القياسات المطلقة في الكهرباء والمغناطيسية"، القوة الدافعة الكهربائية . ماكميلان وشركاه، 1884.
  • تشارلز ألبرت بيركنز، "موجز الكهرباء والمغناطيسية"، قياس القوة الدافعة الكهربائية . هنري هولت وشركاه، 1896.
  • جون ليفينغستون روتجرز مورغان، "عناصر الكيمياء الفيزيائية"، القوة الدافعة الكهربائية . ج. وايلي، 1899.
  • "Abhandlungen zur Thermodynamik، von H. Helmholtz. Hrsg. von Max Planck". (ترجمة "أوراق للديناميكا الحرارية، على H. هيلمهولتز. Hrsg. بواسطة ماكس بلانك".) لايبزيغ، دبليو إنجلمان، من أوستوالد المؤلف الكلاسيكي لسلسلة العلوم الدقيقة. نتيجة جديدة. رقم 124، 1902.
  • ثيودور ويليام ريتشاردز وجوستافوس إدوارد بير الابن، "القوة الدافعة الكهربائية للحديد في ظل ظروف متغيرة، وتأثير الهيدروجين المحصور". سلسلة منشورات مؤسسة كارنيجي في واشنطن، 1906. LCCN 07-3935 
  • هنري س. كارهارت، "القوة الكهروحرارية في الخلايا الكهربائية، القوة الكهروحرارية بين معدن ومحلول أحد أملاحه". نيويورك، شركة دي. فان نوستراند، 1920. LCCN 20-20413 
  • هازل روسوتي ، "التطبيقات الكيميائية لقياس الجهد". لندن، برينستون، نيوجيرسي، فان نوستراند، 1969. ISBN 0-442-07048-9إل سي سي إن 69-11985 
  • نابيندو إس. تشودري، 1973. "قياسات القوة الدافعة الكهربائية على الخلايا التي تحتوي على إلكتروليت صلب من بيتا-ألومينا" . مذكرة فنية لوكالة ناسا، D-7322.
  • جون أو. إم. بوكريس؛ أموليا ك. ن. ريدي (1973). "الكهرباء" . الكيمياء الكهربائية الحديثة: مقدمة في مجال متعدد التخصصات (  الطبعة الثانية). سبرينغر. ISBN 978-0-306-25002-6.
  • روبرتس، دانا (1983). "كيف تعمل البطاريات: نظير جاذبي". المجلة الأمريكية للفيزياء 51 ( 9): 829. Bibcode : 1983AmJPh..51..829R . doi : 10.1119/1.13128 .
  • جي دبليو بيرنز وآخرون، "وظائف وجداول مرجعية لدرجة الحرارة والقوة الدافعة الكهربائية لأنواع المزدوجات الحرارية المصنفة حسب الأحرف بناءً على معيار ITS-90". غايثرسبيرغ، ماريلاند  : وزارة التجارة الأمريكية، المعهد الوطني للمعايير والتكنولوجيا، واشنطن، مكتب الإشراف على الوثائق، مكتب الطباعة الحكومي الأمريكي، 1993.
  • نوريو ساتو (1998). "الأقطاب الضوئية لأشباه الموصلات" . الكيمياء الكهربائية عند الأقطاب المعدنية وأشباه الموصلات (  الطبعة الثانية). إلسيفير. ص  326 وما بعدها . ISBN 978-0-444-82806-4.
  • هاي، فام نام؛ أوهيا، شينوبو؛ تاناكا، ماساكي؛ بارنز، ستيوارت E.؛ ميكاوا ، ساداميتشي (2009-03-08). “القوة الدافعة الكهربائية والمقاومة المغناطيسية الضخمة في تقاطعات النفق المغناطيسي”. طبيعة . 458 (7237): 489– 92. بيب كود : 2009Natur.458..489H . دوى : 10.1038 / طبيعة07879 . بميد 19270681 . S2CID 4320209 .