في الفيزياء ، الطاقة الكامنة هي الطاقة التي يمتلكها الجسم بسبب موقعه بالنسبة إلى الأجسام الأخرى أو الضغوط داخل نفسه أو شحنته الكهربائية أو عوامل أخرى. تشمل الأنواع الشائعة من الطاقة الكامنة الطاقة الكامنة للجاذبية للكائن الذي يعتمد على كتلته وبعده عن مركز كتلة جسم آخر ، والطاقة الكامنة المرنة لربيع ممتد ، والطاقة الكهربائية المحتملة لشحنة كهربائية في الحقل الكهربائي. وحدة الطاقة في النظام الدولي للوحدات (SI) هي الجول ، التي تحمل الرمز J. تم تقديم مصطلح الطاقة الكامنة بواسطة المهندس والفيزيائي الاسكتلندي وليام رانكين في القرن التاسع عشر ، على الرغم من ارتباطه بمفهوم الإمكانية للفيلسوف اليوناني أرسطو. ترتبط الطاقة الكامنة بالقوى التي تعمل على الجسم بطريقة تعتمد مجموع العمل الذي تقوم به هذه القوى على الجسم على المواقع الأولية والنهائية للجسم في الفضاء. يمكن تمثيل هذه القوى ، التي تسمى القوى المحافظة ، في كل نقطة في الفضاء بواسطة ناقلات يتم التعبير عنها كتدرجات لدالة عددية معينة تسمى المحتملة. منذ عمل القوات المحتملة المؤثرة على جسم يتحرك من بداية إلى نهاية الموقف يتحدد إلا من خلال هذين الموقفين، ولا تعتمد على مسار الجسم، وهناك وظيفة المعروفة باسم الطاقة الكامنة أو المحتملة التي يمكن يتم تقييمها في الموقفين لتحديد هذا العمل.
تُعرَّف طاقة الجاذبية الكامنة لجسم ما على أنها العمل المنجز على الجسم عندما يتم نقل الجسم من اللانهاية إلى النقطة المذكورة. هذا أيضًا يساوي حاصل ضرب جهد الجاذبية وكتلة الجسم. نظرًا لأن كتلة الجسم تكون دائمًا موجبة وإمكانية الجاذبية لأي نقطة تكون سالبة ، فإن طاقة وضع الجاذبية لأي جسم تكون سالبة أيضًا. ما هي الطاقة الكامنة؟ الطاقة الكامنة لجسم ما هي طاقة الجسم بسبب وضع الجسم. يمكن أن يكون للطاقة الكامنة أشكال عديدة. الطاقة الكامنة للجاذبية هي الطاقة الكامنة لجسم له كتلة يكتسب بسبب وضع الجسم. الطاقة المحتملة للكهرباء ، والتي تُعرف أيضًا باسم الطاقة الكامنة الكهروستاتيكية ، هي طاقة الجسم الذي يحتوي على شحنة يتعرض لها بسبب وضعه. الطاقة الكامنة المغناطيسية ، والتي تُعرف أيضًا باسم الطاقة الكامنة الكهروديناميكية ، هي الطاقة التي يختبرها جسم له مجال مغناطيسي بسبب وضعه. يمكن أن تكون طاقة الجاذبية الكامنة سلبية فقط. هناك أشكال أخرى من الطاقة الكامنة مثل الطاقة النووية المحتملة ، وطاقة الوضع الكيميائي ، والطاقة الكامنة المرنة. يمكن أن تحدث الطاقة الكامنة بسبب قوى الاتصال. يتم اختبار هذا النوع من الطاقة الكامنة في الطاقة الكامنة المرنة.
مفهوم الطاقة الكامنة قياس الطاقة الكامنة اشكال طاقة الوضع مفهوم الطاقة الكامنة: يمكن لأي جسم تخزين الطاقة كنتيجة لموقعه، على سبيل المثال، الكرة الثقيلة لآلة الهدم تخزن الطاقة عند الإمساك بها في وضع مرتفع، حيث يشار إلى هذه الطاقة المخزنة في الموضع باسم الطاقة الكامنة. وبالمثل، فإن القوس المسحوب قادر على تخزين الطاقة كنتيجة لموقعه، فعند افتراض موضعه المعتاد (أي عند عدم السحب)، فإنه لا توجد طاقة مخزنة في القوس، ومع ذلك، عندما يتم تغيير موضعه عن موقع التوازن المعتاد، يكون القوس قادرًا على تخزين الطاقة بحكم موقعه، كما يشار إلى هذه الطاقة المخزنة في الموضع باسم الطاقة الكامنة، حيث يمكن تعريف الطاقة الكامنة على أنها الطاقة المخزنة للوضع الذي يمتلكه الجسم. كما يوضح المثالان أعلاه شكلين من الطاقة الكامنة التي ستتم مناقشتها، وهي طاقة وضع الجاذبية وطاقة الوضع المرنة، إذ أن الطاقة الكامنة للجاذبية هي الطاقة المخزنة في جسم ما نتيجة وضعه الرأسي أو ارتفاعه، حيث يتم تخزين الطاقة كنتيجة لجاذبية الأرض للجسم. قياس الطاقة الكامنة: تعتمد طاقة الجاذبية الكامنة للكرة الضخمة لآلة التدمير على متغيرين هما: كتلة الكرة والارتفاع الذي تم رفعها إليه، كما أن هناك علاقة مباشرة بين طاقة الجاذبية الكامنة وكتلة الجسم/، حيث تمتلك الأجسام الأكثر ضخامة طاقة وضع جاذبية أكبر.
ومن حيث الطاقة الكامنة فيمكن تسمية وضع التوازن بوضع الطاقة المحتمَل الصفري، إذ توجد معادلة خاصة للزنبركات تربط كمية الطاقة الكامنة المرنة بكمية التمدد (أو الانضغاط) وثابت الزنبرك، والمعادلة على ذلك هي: PE spring = 0. 5 • k • x 2 للتلخيص، الطاقة الكامنة هي الطاقة المخزنة في جسم ما بسبب موقعه بالنسبة إلى موضع صفري، حيث يمتلك الجسم طاقة وضع الجاذبية إذا تم وضعه على ارتفاع أعلى (أو أقل) من ارتفاع الصفر، كما يمتلك الجسم طاقة كامنة مرنة إذا كان في موضع على وسط مرن غير وضع التوازن. أشكال طاقة الوضع: لا تقتصر على نوع واحد، بل تتنوع وتوجد عدة أشكال منها مع بقاء المفهوم العام ثابتًا، وهذه الأشكال هي: الطاقة الكامنة الثقاليَّة: هي الطاقة الموجودة في جسم ما عند وضعه على ارتفاع عن نقطة مرجعية هي الأرض في معظم الأحيان، إذ يكتسب هذا الجسم طاقة تتناسب طردياً مع كتلته كما في القانون الذي سبق وذكرناه، وعند ترك هذا الجسم ليسقط بتأثير ثقله فإن طاقته الكامنة الثقالية التي اكتسبها ستتحول تدريجيًا إلى طاقة حركية تبلغ ذروتها قبيل ارتطامه بسطح الأرض، حيث تكون طاقة الوضع قد تحولت بشكلٍ كاملٍ إلى طاقة حركية. الطاقة الكامنة المغناطيسية: يتكون المغناطيس من قطبين موجب وسالب، ويؤثر هذان القطبان على المعادن، حيث يجذبها القطب السالب وينفرها القطب الموجب، وإذا كانت مشحونة إيجابًا والعكس صحيح، فكل مغناطيس يولد قطباه حقلًا مغناطيسيًا لمسافة معينة تؤثر على الأجسام المعدنية الموجودة ضمن الحقل، وبذلك نستطيع القول أنَّ الطاقة المخزنة ضمن الحقل المغناطيسي هي طاقة كامنة.
لهذا السبب، فإن حساب الطّاقة الكامنة للجسم هو مجموع (كتلته، وبُعده عن الأرض، شحنتة الكهربائية، وبُعده عن الأجسام الأخرى)، والقوى المرنة الداخلية (أي قوة ميكانيكية داخلية). للتبسيط أكثر، يمكن كتابة المعادلة على النحو التالي: الطاقة الكامنة = mgh؛ m هي الكتلة، وتقاس بالكيلوغرام. g هو التسارع الناتج عن الجاذبية (مربع الثانية/ 9. 8 م على سطح الأرض). h هو الارتفاع، ويقاس بالمتر. اقرأ أيضًا: هل نحن أمام ثورة ستزيد من قدرتنا على تخزين الطاقة الشمسية آلاف المرات؟ علماء يقترحون تفسيرًا جديدً للطاقة المظلمة ترجمة: أزهر البكري تدقيق: محمد نجيب العباسي المصدر
التحويل من كيلووات ساعة إلى جول: الكيلو وات × ساعة =1000 وات × 60 دقيقة × 60 ثانية = 3600000 وات. ثانية = 3600000 جول في الدرس التالي سوف نعطي أمثلة على حساب الطاقة الكهربائية المستهلة في المنازل ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ ـــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــــ
أي أن الطاقة الكهربية المستنفذة = فرق الجهد بين طرفي الموصل × الشحنة الكهربية داخل الموصل. الطاقة الكهربائية = فرق الجهد بين طرفي الموصل × الشحنة الكهربية ولكن التيار الكهربائية = الشحنة الكهربائية / الزمن وبعد التعويض عن الشحنة في الطاقة الكهربائية السباقة سنجد أن الطاقة الكهربية = فرق الجهد × التيار الكهربائي الطاقة الكهربائية = المقاومة × مربع التيار × الزمن ويمكن التعبير عن العلاقات السابقة بالرموز التالية: وحدة قياس الطاقة الكهربائية هي الجول القدرة الكهربائية Electric Power تعريف القدرة الكهربية ( قد) للمولد: بأنها المعدل الزمني لاستعمال الطاقة. أي أن القدرة: قد = الطاقة ÷ الزمن = طا / ز وبالتعويض من علاقات الطاقة السابق ذكرها في علاقة القدرة سنجد أن وحدة قياس القدرة الكهربائية: هي الوات ( وات) Watt تعريف الوات: هو مقدار الطاقة الكهربية المستنفذة من سلك فرق الجهد بين طرفيه واحد فولت ويمر به تيار شدته واحد أمبير لمدة ثانية واحدة. أي الوات = جول / ثانية إذن: جول = وات × ثانية تعريف الكيلووات. ساعة: هي الوحدة العملية التجارية لقياس الطاقة الكهربائية المستهلكة بدلاً من الجول. وهي تساوي عددياً مقدرا الطاقة الكهربية المستهلكة من مصدر قدرته واحدة كيلووات لمدة زمنية مقدارها ساعة واحدة.