Ve fyzice i v elektřině mluvíme potenciální energie. Je to jeden ze dvou hlavních typů energie a je to to, co je zodpovědné za uložení objektu, a to závisí na jeho poloze vzhledem k ostatním objektům. Závisí to také na existenci silového pole v něm a na dalších faktorech. Potenciální energie je široce využívána jak v oblasti fyziky, tak v oblasti elektřiny.
Proto se budeme věnovat tomuto článku, abychom vám řekli vše, co o něm potřebujete vědět.
Hlavní druhy energie
I když se to všechno zdá docela komplikované na pochopení, podívejme se, jaké jsou hlavní druhy energie, které existují.
- Kinetická energie: je spojen s něčím v pohybu. Například lopatky větrného mlýna mají kinetickou energii, když fouká vítr. Pokud má být použit, může být přeměněn na elektřinu. Chcete-li se dozvědět více o tomto typu energie, podívejte se na náš článek na Kinetická energie.
- Potenciální energie: Je to to, co je uloženo v objektu, který je překonán ze své pozice vzhledem k ostatním objektům. Například míč, který je vysoký, má větší potenciální energii než na úrovni země.
Podívejme se, jak může předmět získat energii těmito dvěma způsoby. K tomu si představme dělovou kouli. Než byla dělová koule vypálena, veškerá energie, kterou má, je ve formě potenciální energie. Množství této energie závisí na některých faktorech, jako je poloha vzhledem k jiným objektům. Při výstřelu se veškerá tato energie stává kinetickou, protože hlaveň opouští vysokou rychlostí. Střela uchovává velké množství kinetické energie, ale méně potenciální energie. Jak se zpomaluje, má méně kinetické energie, a když dojde k úplnému zastavení, vrátí se na potenciální energii.
Příklady potenciální energie
Abychom tomu všemu lépe porozuměli, uveďme si příklady. Zamysleme se nad koulemi používanými k demolici budov. Když je míč zcela v klidu a nepoužívá se, má uloženou potenciální energii. Tato energie pochází z místa, kde se nachází vzhledem k ostatním objektům. Když se koule dá do pohybu, pohybuje se jako kyvadlo, aby narazila do části budovy, která má být zbourána. Je to v akci pohybu, kdy míč začíná mít kinetickou energii. Když se pohne a narazí na stěnu, má opět potenciální energii a menší kinetickou energii.
Jak jdeme zvednutím míče do výšky ukládáme stále více a více potenciální energie. Je to proto, že zemská gravitace přitahuje míč tím větší silou, čím je vyšší. Pokud je tedy dělová koule zavěšena ve výšce tří pater, bude mít mnohem více energie než ta, která je tři centimetry vysoká. To vše lze snadno ověřit vzhledem k účinkům, které mají, když jsou současně upuštěny. Proto se říká, že množství potenciální energie objektu závisí na jeho poloze nebo na gravitační síle, která na něj působí.
Druhy potenciální energie
Víme, že předmět může uchovávat tento typ energie a může být přeměněn na jiné typy v závislosti na tom, co se stane dál. Podívejme se, jaké jsou různé typy:
- Gravitační potenciální energie: Je to síla, kterou má objekt v důsledku přitažlivosti Země. Čím vyšší je, tím větší množství má. Není jediný, protože gravitační energie může interagovat s jiným větším objektem.
- Chemická potenciální energie: Je to ten, který ukládá předmět podle toho, jak jsou uspořádány dva atomy a molekuly. Víme, že atomy a molekuly mohou být uspořádány různě v závislosti na stavu samotného objektu. Záleží také na jeho složení. Molekuly mají určité chemické vazby a mohou nebo nemusí způsobit reakci. Například, když jíme, přeměňujeme jídlo na chemickou energii a některé potraviny budou generovat více kalorií než jiné. Totéž platí o palivech, jako je ropa, která jsou schopna uchovat velké množství potenciální energie a následně ji přeměnit na elektřinu a teplo.
- Elektrická potenciální energie: Je to to, co má objekt v závislosti na elektrickém náboji. Může být elektrostatický nebo magnetický. Vozidlo může uchovat určitou elektrostatickou potenciální energii a při dotyku generovat malý výboj.
- Jaderná potenciální energie: To je to, co je v částicích atomového jádra. Spojuje je jaderná síla a když je rozbijeme, způsobíme štěpení jader a vytvoříme obrovskou energii. Tuto energii extrahujeme z radioaktivních prvků, jako je uran a plutonium.
Elektřina a pružnost
Existuje také druh elastické potenciální energie, která má co do činění s elektrickou vlastností hmoty. Elasticita je tendence tělesa obnovit svůj původní tvar poté, co bylo vystaveno deformačním silám. Tyto síly musí být větší než jejich odpor. Příkladem elastické energie je energie, kterou má pružina, když se natahuje. Při návratu do výchozí polohy již tato síla nepůsobí.
Velmi jasným příkladem elastické potenciální energie je luk a šíp. Elastická energie dosahuje maximální hodnoty, když se luk napíná tahem za elastické vlákno. Toto napětí způsobí mírné prohnutí dřeva, ale ještě není rychlost, takže neexistuje kinetická energie. Když tětivu pustíme a šíp začne vystřelovat, pružná energie se přemění na kinetickou energii.
Jak víme, v elektřině uplatňujeme také tento koncept. A může být přeměněn na jiné formy energie, jako je kinetická, světelná, tepelná atd. Všechny tyto možnosti jsou dány jako výsledek univerzálnosti elektromagnetismu.
Doufám, že s těmito informacemi se dozvíte více o potenciální energii, jejích charakteristikách a provozu.