معلومات عامة عن الطاقة

1. ما هي الطاقة: يعرف العلماء الطاقة باعتبارها القدرة على القيام بالعمل.
   الحضارة الحديثة ممكنة لأن الأنسان تعلم كيف يغير الطاقة من شكل إلى آخر ثم يستخدمها للقيام بالعمل.
   نستخدم الطاقة لنقل السيارات على طول الطرق والقوارب عبر المياه ، وطهي الطعام على الأفران ، وصنع الثلج في المجمدات ، وإضاءة منازلنا.
2. اشكال الطاقة: توجد العديد من أشكال الطاقة ، ولكنها تقع كلها في فئتين أساسيتين
   الطاقة الكامنة:

   هي الطاقة المخزنة في الكتلة والطاقة من وضع الكتلة.
   أ – الطاقة الكيميائية هي الطاقة المخزنة في روابط الذرات والجزيئات. تعد البطاريات والكتلة الحيوية والبترول والغاز الطبيعي والفحم أمثلة على الطاقة الكيميائية. يتم تحويل الطاقة الكيميائية إلى طاقة حرارية عندما يحرق الناس الخشب في الموقد أو يحرق البنزين في محرك السيارة
   ب- الطاقة الميكانيكية هي الطاقة المخزنة في الأجسام عن طريق الشد. الياي المضغوطة وشرائط المطاط هي أمثلة على الطاقة الميكانيكية المخزنة
   ج- الطاقة النووية هي الطاقة المخزنة في نواة الذرة – الطاقة التي تمسك النواة معا. يمكن إطلاق كميات كبيرة من الطاقة عند دمج النواه أو فصلها.
   د- طاقة الجاذبية هي الطاقة المخزنة في ارتفاع الكائن. الكائن الأعلى والأثقل ، يتم تخزين طاقة الجاذبية. عندما يركب شخص دراجة هوائية على تلة شديدة الانحدار ويتحرك بسرعة ، تتحول طاقة الجاذبية إلى طاقة حركية. الطاقة المائية هي مثال آخر على طاقة الجاذبية ، حيث تدفع المياه الجوفية من خلال التوربينات الكهرومائية لإنتاج الكهرباء.

   الطاقة الحركية:

   هي حركة الأمواج والإلكترونات والذرات والجزيئات والمواد والأشياء
   أ – الطاقة المشعة هي الطاقة الكهرومغناطيسية التي تنتقل في موجات عرضية. تشمل الطاقة الإشعاعية الضوء المرئي والأشعة السينية وموجات الراديو.
   أشعة الشمس هي طاقة مشعة توفر الوقود والدفء الذي يجعل الحياة على الأرض ممكن.
   
   ب – الطاقة الحرارية هي الطاقة التي تأتي من حركة الذرات والجزيئات في المادة. تزداد الحرارة مع زيادة السرعة و الأحتكاك التي تتحرك بها هذه الجسيمات. الطاقة الحرارية الأرضية هي الطاقة الحرارية في باطن الأرض و نراها في البراكين .
   

   ج – طاقة الحركة هي الطاقة المخزنة في حركة الأجسام. و كلما تحرك الجسم بشكل أسرع يتم تخزين المزيد من الطاقة. يتطلب تحريك اي جسم صورة اخري من صور الطاقة، ويتم تحرير الطاقة عند إبطاء الجسم. الرياح هي مثال على طاقة الحركة.
   د – الصوت هو حركة الطاقة من خلال المواد في موجات طولية. يتم إنتاج الصوت عندما تتسبب قوة في اهتزاز كائن ما أو مادة ما مثل الهواء فلا يمكن ان ينتقل الصون مثلأ في الفضاء حيث لأ يوجد مادة أو هواء.
   يتم نقل الطاقة من خلال المادة في موجة. عادة و تكون الطاقة في الصوت أصغر من غيرها من أشكال الطاقة حيث لأ يمكن مثلا استخدام الصوت في توليد الكهرباء بشكل تجاري.
   هـ – الكهرباءهي طاقة يتم الحصول عليها بواسطة جسيمات صغيرة مشحونة تسمى الإلكترونات ، تتحرك عادة عبر سلك. البرق هو مثال على الطاقة الكهربائية في الطبيعة

3. قانون الحفاظ علي الطاقة
   بالنسبة للعلماء ، لا يعني الحفاظ على الطاقة توفير الطاقة. وبدلاً من ذلك ، ينص قانون حفظ الطاقة على أن الطاقة لا يتم إنشاؤها أو تدميرها. عندما يستخدم الناس الطاقة ، لا تختفي. تتغير الطاقة من شكل واحد من الطاقة إلى شكل آخر و من أشكال الطاقة, و اجمالي كمية الطاقة في الكون تبقى كما هي
   محرك سيارة يحرق البنزين ، وتحويل الطاقة الكيميائية في البنزين إلى طاقة ميكانيكية.
   الخلايا الشمسية تقوم بتغيير الطاقة المشعة إلى طاقة كهربائية.
   
4. كفائة تحويل الطاقة
   كفاءة الطاقة هي مقدار الطاقة المفيدة التي يتم الحصول عليها من النظام. ستعمل الماكينة ذات الكفاءة العالية في استخدام الطاقة على تحويل جميع الطاقة الموضوعة في الماكينة إلى عمل مفيد. في الواقع ، فإن تحويل شكل واحد من الطاقة إلى شكل آخر من أشكال الطاقة ينطوي دائمًا على تحويل إلى أشكال قابلة للاستخدام (أو طاقة مفيدة) وأشكال غير صالحة للاستعمال (أو غير مألوفة) من الطاقة.
   مثلا الخلايا الشمسية حاليا كفائتها حوالي 20% فقط, و هذا معناه انها تقوم لتحويل 20% من اشعة الشمس الي طاقة كهربائية يتم الأسفادة بها, اما ال80% فلا يمكن حاليا تحويلهم الي طاقة مفيدة, و مع تطور التكنولوجيا هذه الكفائة ترتفع يوما بعد يوم, مما يعني ان في المستقبل سوف تحتاج الي الواح شمسية اصغر في المساحة للحصول علي نفس كمية الطاقة الكهربائية.
5. ما الفرق بين الطاقة المتجددة و الطاقة الغير متجددة
   الطاقة الغير متجددة

   تأتي معظم طاقاتنا حاليا من مصادر الطاقة غير المتجددة. والفحم والبترول والغاز الطبيعي واليورانيوم هي أمثلة لمصادر الطاقة غير المتجددة. تستخدم مصادر الطاقة غير المتجددة في توليد الكهرباء ، وتدفئة منازلنا ، ولتحريك سياراتنا ، ولصنع المنتجات
   تسمى مصادر الطاقة هذه غير قابلة للتجديد لأن إمداداتها محدودة. البترول على سبيل المثال تشكل منذ ملايين السنين من بقايا النباتات والحيوانات البحرية القديمة و سوف ينفذ في المستقبل مع استمرار استهلاكه.

   الطاقة المتجددة

   تشمل الطاقة الحرارية الأرضية والطاقة الكهرمائية والطاقة الشمسية وطاقة الرياح. وتسمى مصادر الطاقة المتجددة لأنها تتجدد بشكل طبيعي بانتظام.
   يوما بعد يوم تشرق الشمس وتهب الرياح وتتدفق الأنهار. تستخدم مصادر الطاقة المتجددة لتوليد الكهرباء ولتوليد الحرارة.
   التكنولوجيا المتاحة حاليا لأ تسمح باستخدام الطاقات المتجددة في جميع التطبيقات, فلا يمكن مثلا استخدام الطاقة الشمسية كبديل لوقود السيارات و الطائرات.

6. ما هو التيار و الجهد
   الكهرباء هي تدفق الإلكترونات عبر سلك الكهرباء و هذه الحركة تسمي التيار و يقاس بالأمبير Amp
   في حالتها الطبيعية تتحرك الإلكترونات في السلك بحرية بطريقة عشوائية تمامًا. لجعلهم يتحركون معاً في اتجاه واحد ، كل ما عليك فعله هو دفعهم. المصطلح الفني لهذه الدفعة هو الجهد و يقاس بالفولت Volt.
   
   و دون الجهد لا يمكن أن يكون هناك تيار
   يمكنك معرفة مقدار الجهد الموجود بين نقطتين باستخدام جهاز يعرف باسم الفولتميتر ، والذي يحتوي على سلكتين يتم لمسهم بنقاطتين في دائرة الكهرباء لقياس الجهد بين هذه النقاط.
   
7. ما هي انواع التيار الكهربائي
   في الواقع طريقتان مختلفتان لحركة الإلكترونات داخل السلك
   التيار المستمر (DC).

   مع التيار المستمر ، تتحرك الإلكترونات في اتجاه واحد ، من (-) سلبي إلى (+) موجب. إنه تيار مستمر ، يتدفق باستمرار حتى يتم إيقاف تشغيله أو نفاد مصدر الطاقة أو يتوقف عن توليد الطاقة.
   الألواح الشمسية تقوم بتوليد الكهرباء علي هيئة تيار مستمر
   
   كما في الصورة يتدفق التيار المستمر و الألكترونات من السالب إلى الموجب, و تضيء اللمبة عند مرور الألكترونات عليها. تستمر هذه العملية حتى تفقد البطارية شحنتها الكيميائية في النهاية. و في هذا المثال تم تحويل الطاقة الكيميائية الكامنة قي البطارية الي طاقة أضاءة.
   سرعة تدفق الألكترونات في الأسلاك النحاسية حوالي 280000 كيلو متر في الثانية وهو لا يختلف كثيراً عن سرعة الضوء.

   التيار المتردد (AC).

   في التيار المتردد ، تتحرك الألكنرونات في اتجاه واحد لفترة قصيرة جدًا ، ثم يتم عكس اتجاهها.
   يصف العلماء دورة تغيير اتجاهات التير على أنها تردد. يتم قياس التردد بال هيرتز (هرتز).
   ويقال إن التيارات التي تغير اتجاهها كثيرأ في خلال فترة زمنية قصيرة لديها تردد أعلى.
   دورات تردد تيار الكهرباء الحكومية 50 مرة في الثانية في مصر.
   
   . لماذا نستخدم طاقة التيار المتردد في جميع أنحاء العالم؟
   لأته من الأرخص والأسهل ان تصنع الأجهزة الكهربائية التي تعمل بالتيار المتردد, نتيجة سهولة زيادة وتقليل قوة التيار.
   إن مفاتيح الطاقة الخاصة بقوة التيار المتردد هي أيضًا أقل تكلفة في التصنيع.
   و أن أكبر ميزة لـ AC هي أنه يمكنك استخدام الجهد العالي مع التيارات الصغيرة لتقليل الفاقد عند نقل الطاقة لمسافات طويلة بين المدن . انه يمكن نظريا نقل الطاقة بالتيار المباشر ، ولكن الفواقد الكهربائية سوق تكون كبيرة جدا.

8. فوائد و مميزات الطاقة الشمسية

   الطاقة الشمسية لأ تسبب تلوث مثل طاقة من الفحم والبترول.
   الطاقة الشمسية متجددة و لأ تفني!
   الشمس مليئة بالطاقة والطاقة الشمسية التي تأتي من ضوء الشمس إلى الأرض كميتها مهولة في الواقع ، يمكن لأشعة الشمس التي تشرق على الأرض في ساعة واحدة فقط تلبية الطلب العالمي على الطاقة لمدة عام كامل
   لو تم تنفيذ الواح شمسية في مصر علي مساحة 30*30 كيلو متر سوف تلبي جميع احتياجات البلاد من الطاقة طول العام
   

9. كيف تعمل الألواح لتوليد الطاقة

   يختلف مقدار ضوء الشمس الذي يصل إلى الأرض حسب الموقع والوقت من اليوم والوقت من العام والظروف الجوية.
   لقد أنتجت الشمس الطاقة لمليارات من السنين! وهذا يعني أنه تم استخدام الطاقة الشمسية من قبل الناس لمئات السنين لطهي الطعام ، والتدفئة ، وتجفيف الملابس. اليوم ، يتم استخدامها أيضا لتوليد الكهرباء.

   تحول الخلايا الشمسية الضوء من الشمس إلى كهرباء.
   يتم تجميع الخلايا الشمسية لإنشاء الألواح الشمسية.
   يتم وضع الألواح الشمسية على سطح منزلك لجمع أشعة الشمس وتحويلها إلى كهرباء.
   إذا كنت قد رأيت لوحات لامعة كبيرة على سطح المنزل ، فإن هذا المنزل يستخدم الطاقة الشمسية!
   يمكن استخدام الطاقة الشمسية لتشغيل أي شيء في منزلك يحتاج إلى الكهرباء.