Potentiaalienergia on käsite, joka voidaan yksinkertaisemmin ymmärtää “varastoiduksi energiaksi”. Se on energiaa, joka on varastoitu fyysiseen järjestelmään, yleensä kohteen sijainnin seurauksena. Mahdollisia energiaesimerkkejä ovat painovoima, kimmoisuus, kemia, sähkö ja lämpöenergia.
Yksi tapa selittää energia on, että se jakautuu aina yhteen kahdesta muodosta: potentiaalinen ja kineettinen. Jotkut tutkijat vastustavat tätä selitystä liian yksinkertaistettuna tai keinotekoisena, mutta siitä on hyötyä joidenkin yleisten periaatteiden selittämisessä. Kineettinen energia liittyy liikkeeseen. Potentiaalienergia on kiinteään esineeseen varastoitua energiaa. Tämän ymmärtäminen voi selittää, kuinka energia on edelleen olemassa, vaikka sen vaikutuksia ei voida nähdä.
Yksi helpoimmista potentiaalienergian esimerkeistä on elastinen potentiaalienergia. Tätä voidaan havainnollistaa vetämällä jousi taaksepäin. Koska keulan narun muoto on väliaikaisesti epämuodostunut, se vapauttaessaan yrittää palata alkuperäiseen muotoonsa ja tuottaa siten energiaa, joka liikuttaa nuolta. Kunnes keula vapautetaan, tämä energia on olemassa elastisena potentiaalienergiana.
Toinen yleinen esimerkki potentiaalienergiasta on painovoima. Putoava esine kiihtyy liike -energian ansiosta. Kun kohde osuu maahan, sama määrä energiaa vapautuu törmäyksessä kuin lämpö ja ääni. Kuitenkin ennen kuin esine putoaa, tämä energiamäärä varastoidaan potentiaalienergiaksi.
Painovoiman määrä riippuu sekä kohteen massasta että korkeudesta, jolla se lepää. Jos siirrät kirjan yhdeltä hyllyltä korkeammalle hyllylle, kirjan potentiaalinen energia kasvaa. Voi tuntua hämmentävältä, että sama kirja voi lisätä sen potentiaalista energiaa ilman fyysisiä muutoksia. Potentiaalisen energian lisäys tulee kuitenkin ja vastaa sitä energiaa, jota käytät kirjan nostamiseen korkeammalle.
Kemiallinen potentiaalinen energia on olemassa siinä, miten atomit tai molekyylit muodostuvat. Tämä energia vapautuu ja muuttuu, kun aine osallistuu kemialliseen reaktioon. Esimerkiksi polttoainetta poltettaessa sen kemiallinen potentiaalienergia muuttuu lämmöksi.
Sähköpotentiaalienergiaa on useita muotoja. Lepotilassa sähköisesti varautuneella esineellä on potentiaalienergiaa, joka liittyy muihin lähellä oleviin kohteisiin, jotka ovat myös sähköisesti varautuneita. Tämä vaihtoehto koskee ladattuja esineitä, jotka eivät ole lepotilassa. tässä tilanteessa on magneettista potentiaalienergiaa. Kaikista potentiaalienergiaesimerkkeistä ehkä kaikkein näyttävin on atomivoiman sisällä olevien sähköisesti varautuneiden hiukkasten kautta, joissa on ydinpotentiaalienergiaa.