परिचय: विभवमापी (Potentiometer)
विभवमापी एक ऐसा उपकरण है जिसका उपयोग किसी सेल के विद्युत वाहक बल (EMF) को यथार्थतापूर्वक मापने, दो सेलों के EMF की तुलना करने, या किसी सेल का आंतरिक प्रतिरोध ज्ञात करने के लिए किया जाता है। यह एक आदर्श वोल्टमीटर की तरह कार्य करता है क्योंकि यह शून्य विक्षेप की स्थिति में माप लेता है, जिससे यह परिपथ से कोई धारा नहीं लेता।
सिद्धांत (Principle)
विभवमापी का सिद्धांत यह है कि “जब एक समान अनुप्रस्थ काट क्षेत्रफल वाले तार में नियत धारा प्रवाहित होती है, तो तार के किसी भी भाग के सिरों के बीच विभवांतर उस भाग की लंबाई के समानुपाती होता है।”
- V ∝ l
- विभव प्रवणता (Potential Gradient, k): तार की प्रति इकाई लंबाई में विभव पतन को विभव प्रवणता कहते हैं। (k = V/L)
विभवमापी के अनुप्रयोग (Applications)
1. दो सेलों के विद्युत वाहक बल (EMF) की तुलना करना
पहले सेल (EMF E₁) के लिए संतुलन लंबाई (l₁) ज्ञात की जाती है, फिर दूसरे सेल (EMF E₂) के लिए संतुलन लंबाई (l₂) ज्ञात की जाती है।
सूत्र
E₁ = kl₁ और E₂ = kl₂
दोनों समीकरणों का अनुपात लेने पर:
E₁ / E₂ = l₁ / l₂
2. किसी सेल का आंतरिक प्रतिरोध (Internal Resistance) ज्ञात करना
पहले सेल (EMF E) के लिए संतुलन लंबाई (l₁) ज्ञात की जाती है। फिर सेल के साथ समांतर क्रम में एक ज्ञात प्रतिरोध (R) जोड़कर टर्मिनल विभवांतर (V) के लिए संतुलन लंबाई (l₂) ज्ञात की जाती है।
सूत्र
आंतरिक प्रतिरोध (r) का सूत्र है:
r = R ( (l₁ – l₂) / l₂ )
संख्यात्मक उदाहरण
उदाहरण
प्रश्न: एक विभवमापी प्रयोग में, 1.5 V EMF वाले एक सेल के लिए संतुलन लंबाई 300 cm पर प्राप्त होती है। जब इस सेल को एक अज्ञात EMF वाले दूसरे सेल से प्रतिस्थापित किया जाता है, तो संतुलन लंबाई 500 cm हो जाती है। अज्ञात सेल का EMF ज्ञात कीजिए।
हल:
दिया है:
E₁ = 1.5 V
l₁ = 300 cm
l₂ = 500 cm
सूत्र: E₁ / E₂ = l₁ / l₂
1.5 / E₂ = 300 / 500
1.5 / E₂ = 3 / 5
E₂ = (1.5 × 5) / 3
E₂ = 7.5 / 3
E₂ = 2.5 V