قانون طاقة الوضع الكهربائي يعتبر قانون طاقة الوضع الكهربائي من أهم القوانين الرياضية والفيزيائية، لأنه يعتمد على موقع الجسم بالنسبة للأجسام الأخرى في نفس النظام المحيط به، لذلك علينا شرحه في التفاصيل من خلال هذه المقالة.
تعريف الطاقة الكامنة
- تُعرَّف الطاقة الكامنة أو الطاقة الكامنة للجسم على أنها الطاقة المخزنة داخل الجسم، والتي تعتمد على الوضع النسبي للجسم فيما يتعلق بالأجسام الأخرى في نفس النظام.
- أيضا، النبضة لديها طاقة كامنة كبيرة عندما يتم ضغطها أو تمديدها، والكرة الفولاذية لديها طاقة كامنة كبيرة عندما تكون على ارتفاعات أعلى من هذا.
- إنه موجود على سطح الأرض، والطاقة الكامنة هي خاصية للنظام بأكمله وليست للأجسام الفردية.
إذا كان من الممكن حساب قانون الطاقة الكامنة عندما ترفع الكتلة مسافة معينة من الأرض، فإن القانون الذي يتم بموجبه حساب الطاقة الكامنة لهذا الجسم هو:
- الطاقة الكامنة = الكتلة × ارتفاع الجسم × التسارع بسبب الجاذبية.
- فيما يتعلق بالنبض، تُحسب قوة النبضة باستخدام قانون هوك، لأن قوة النبضة تتناسب طرديًا مع مقدار الضغط وتمدد النبضة.
- القانون هو: قوة النبضة = قوة النبضة x في هذه الحالة، تسمى قوة الموقع قوة الموقف عن طريق الجاذبية.
- لأن الطاقة التي يكتسبها تعود إلى وضعها الرأسي، كلما زادت كتلة الجسم في جاذبيته.
- السهم يسحب للأمام: في هذه الحالة يسمى طاقة الحالة المرنة، وهي الطاقة التي تحصل عليها نتيجة لتمددها وانضغاطها.
القانون المتعلق بالطاقة الكامنة
عندما يتم رفع كتلة مسافة معينة من الأرض، فإن القانون الذي يتم بموجبه حساب الطاقة الكامنة للجسم هو:
- الطاقة الكامنة = الكتلة × ارتفاع الجسم × التسارع بسبب الجاذبية. بالنسبة للنبض، يتم حساب الطاقة الكامنة باستخدام قانون هوك.
- عندما تكون الطاقة الكامنة متناسبة نسبيًا مع ضغط وتمديد النبضة، والقانون هو: الطاقة الكامنة = حجم النبضة الثابتة xo الامتداد مثالان على الطاقة الكامنة. تظهر الطاقة الكامنة في العديد من الأمثلة في الحياة اليومية، بما في ذلك:
- تسمى الكرة الثابتة على الطاولة طاقة وضع الجاذبية لأن طاقتها تعود إلى وضعها الرأسي، وكلما زادت طاقة الموقع التي تحصل عليها من الجاذبية.
- سهم السحب للسهم في هذه الحالة، يتم الحصول على قوة الموقع المرن نتيجة لتمدده وانضغاطه، وفي حالة المواد المرنة، تزداد قوة الحالة مع التمدد.
- الروابط الكيميائية الموجودة في الذرات نتيجة لعدم تجانس أو تقارب الإلكترونات في الذرة لديها طاقة تحويل كهربائية، والتي يتم التعبير عنها بالكهرباء.
- تخزن أشكال الطاقة المعتمدة على الدولة الأجسام الحاملة للطاقة في أجسامها بعدة طرق قبل إطلاق الطاقة الكامنة.
العلاقة بين الطاقة الحركية وطاقة الوضع الكهربائية
عندما يتحرك الجسم، فإنه يحمل قدرًا معينًا من الطاقة، كما يتضح من حقيقة أن الجسم قادر على إحداث تغيير أو عمل.
تُعرف هذه الطاقة بالطاقة الحركية، وهناك العديد من الأمثلة على الأجسام ذات الطاقة الحركية، مثل الرصاصة السريعة، والمشي، والأشعة الكهرومغناطيسية مثل الضوء.
- حالة الطاقة: لا تمتلك الكرة الثابتة، على سبيل المثال، طاقة حركية، ولكن إذا تم التقاطها وإلقائها في سيارة فإنها ستسبب ضررًا لأن الطاقة مرتبطة بها، ويشير مقدار هذه الطاقة إلى مقدار الضرر الذي حدث.
- تنتج الطاقة الميكانيكية عن حركة الأشياء، أو وجودها في مكان معين، وهو مجموع الطاقة الحركية والطاقة الموضعية، على سبيل المثال، عندما تتحرك السيارة من أعلى تل، تكون طاقتها حركية وحيوية. .
الطاقة الميكانيكية وعلاقتها بالطاقة الكهربائية الكامنة
هذه هي الطريقة التي يتم بها إنتاج الطاقة الميكانيكية من خلال حركة الأشياء أو وجودها في مكان معين، وهي عبارة عن مجموع الطاقة الحركية والطاقة الموضعية.
على سبيل المثال، عندما تصعد السيارة إلى أعلى التل، تكون طاقتها حركية وفورية.
الطاقة الكهرومغناطيسية والطاقة الكهربائية الكامنة
تُعرف أيضًا باسم الطاقة المشعة من الموجات الضوئية والموجات الكهرومغناطيسية وأي شكل من أشكال الضوء الذي يحتوي على الطاقة الكهرومغناطيسية.
وتشمل هذه الأشعة الراديو وأشعة جاما والأشعة السينية وأفران الميكروويف والأشعة فوق البنفسجية.
طاقة الطاقة الكامنة الأيونية
هذه هي الطاقة التي تربط الإلكترونات بنواة الذرات أو الأيونات أو الجزيئات، ومثال على ذلك الطاقة الأيونية الأولية اللازمة لإزالة الإلكترون.
الطاقة الأيونية الثانية المطلوبة لإزالة إلكترونين أكبر من الطاقة الأيونية الأولى.
أشكال أخرى من الطاقة
هناك العديد من أشكال الطاقة الأخرى، بما في ذلك:
طاقة حرارية
- الطاقة الحرارية هي نتيجة اختلاف درجة الحرارة بين نظامين مختلفين ؛ على سبيل المثال، يحتوي فنجان قهوة ساخن على طاقة حرارية من داخل الكوب ومن البيئة المحيطة به.
الطاقة الكيميائية
- يتم إنتاج الطاقة الكيميائية نتيجة التفاعلات الكيميائية بين الذرات أو الجزيئات ؛ مثل الطاقة الكيميائية الموجودة في الخلايا الكهروكيميائية أو البطاريات.
الطاقة النووية
- هذه هي الطاقة التي تنتج عن التغيرات في نواة الذرة، أو من التفاعلات النووية مثل الانشطار النووي، والاندماج النووي، والانحلال النووي.
جهارة الصوت
- لذلك فإن الطاقة التي يتم الحصول عليها من الموجات الصوتية يمكن أن تنتقل عبر الهواء أو أي وسيلة أخرى مثل صوت الإنسان.
تحدث الكثير من تغييرات الطاقة للحصول على شكل يمكنه استخدام الكثير من تغييرات الطاقة، على سبيل المثال:
نقل الطاقة بالتساوي
- يتم تحويل الطاقة الحركية إلى طاقة حرارية، مما يتسبب في إطلاق الجزيئات للطاقة الكيميائية المخزنة، والتي بدورها تتحول إلى طاقة حرارية إضافية وطاقة كهرومغناطيسية تظهر كضوء مرئي.
نقل قوة المحرك
تنشأ شرارة من الطاقة الكهربائية للمحرك، والتي تطلق الطاقة الكيميائية المخزنة في الوقود، وهذا يتسبب في تمدد الوقود والضغط على أجزاء السيارة.
والضغط المستمر والمتزايد على أجزاء السيارة لتدوير العجلات أثناء تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية. دورة الديزل:
يتم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة ميكانيكية بعد سلسلة من التفاعلات مثل دورة رانكين في التوربينات البخارية: حيث تقوم بتحويل أشكال مختلفة من الطاقة إلى طاقة كهربائية بعد سلسلة من التفاعلات مثل:
- الطاقة الكيميائية (طاقة حرارية (طاقة ميكانيكية)).
- الطاقة النووية
- و (الطاقة الحرارية (طاقة ميكانيكية))
- الطاقة الشمسية (طاقة حرارية (طاقة ميكانيكية)
- الطاقة الحرارية الأرضية – دورة برايتون
- الطاقة الحرارية (طاقة ميكانيكية) في توربينات الغاز أو المحركات النفاثة:
- يتضمن تحويل أشكال مختلفة من الطاقة إلى طاقة كهربائية بعد سلسلة من التفاعلات مثل الطاقة الكيميائية والطاقة الحرارية والطاقة الميكانيكية.
تعريف الطاقة الكهربائية
- الطاقة هي القدرة على القيام بعمل أو تطبيق قوة معينة على شيء ما لتحريكه، ويتم تعريف الطاقة الكهربائية على أنها طاقة.
- والتي تنتج من تدفق الشحنات الكهربائية عبر التوربينات المتحركة.
- يمكن تعريفها أيضًا على أنها الطاقة المخزنة بواسطة الجسيمات المشحونة داخل مجال كهربائي وهي المنطقة المحيطة بالجسيم المشحون.
- تستخدم الطاقة الكهربائية قوة التجاذب والتنافر بين الجسيمات المشحونة لتحريكها وإتمام العمل، وهي من الطاقات الأساسية للبشرية جمعاء.
- تصنف الطاقة عمومًا إلى فئتين إما الطاقة الحركية، وهي طاقة الجسم أثناء حركته والتي تزيد من سرعته.
- أو الطاقة الكامنة، وهي الطاقة المخزنة في جسم أو مادة بسبب وضعها أو حالتها.
- عندما يتم تحويلها، يتم إطلاق هذه الطاقة المخزنة، ولكن الطاقة الكهربائية عادة ما تكون في شكل طاقة كامنة.
أخيرًا، يعتمد قانون الطاقة الكهربائية الكامنة على إنتاج الطاقة إلى حد كبير، وهو أحد القوانين المهمة التي تعتمد على كتلة الجسم وسرعته، فضلًا عن علاقتها بقوة الجاذبية الأرضية.