Vsebina
- Izvor enote Hertz
- Zakaj je proizvedena električna energija ciklična?
- Hertzova enota za elektromagnetno sevanje
Izraz hertz slišite v elektriki, pa tudi, ko razpravljate o prenosu elektromagnetnih valov - od katerih so primeri svetlobnih in radijskih valov - in hitrosti računalniških procesorjev. Skupni dejavnik vseh teh pojavov je, da vključujejo nihanje neke vrste, hertzova enota pa se uporablja za merjenje frekvence teh nihanj. Ima preprost pomen. En herc je preprosto en cikel na sekundo. Običajno je napisan v skrajšani obliki, to je Hz. Tako namesto, da bi napisali 100 ciklov na sekundo, znanstveniki napišejo 100 Hz.
Električna energija, ki napaja domove po vsem svetu, je znana kot izmenični tok - izmenični tok. Namesto da teče neposredno med parom sponk, izmenični tok niha in število ciklov na sekundo je izraženo kot hertz. Frekvenca proizvedene električne energije ni enaka v vseh državah, vendar je enotna 60 Hz po celotni Severni Ameriki. Na splošno je elektromagnetna energija sestavljena iz nihajnih valovnih oblik, frekvenca nihanj, izražena kot Hz, pa določa značilnosti sevanja.
Izvor enote Hertz
Hertz je poimenovan po Heinrichu Hertzu (1857–1894), nemškemu fiziku, ki mu je treba pripisati obstoj elektromagnetnega sevanja. Njegova odkritja so potrdila teorije, ki jih je postavil James Clerk Maxwell in zapisane v štirih znanih enačbah, ki so določile, da sta svetloba in toplota elektromagnetni pojavi.
Hkrati je bil Hertz tudi prvi raziskovalec, ki je potrdil obstoj fotoelektričnega učinka in prvi, ki je zaznal radijske valove. Hertz ni bil praktičen človek, ki ni verjel, da bodo ti dosežki imeli koristi v svetu, ampak so dejansko postavili temelje sodobne brezžične dobe. Za vse svoje dosežke je znanstveni svet Hertza leta 1930 počastil tako, da je po njem poimenoval enoto frekvenc.
Zakaj je proizvedena električna energija ciklična?
Elektrarne po vsem svetu proizvajajo električno energijo z elektromagnetno indukcijo, fenomenom, ki ga je odkril fizik Michael Faraday in ga fiziki proučevali v 19. stoletju. Osnova tega pojava je, da spreminjajoči magnetni vložek sproži električni tok v prevodniku. Generirne postaje uporabljajo to načelo s pomočjo pare za vrtenje velike prevodne tuljave v močnem magnetnem polju. Zaradi vrtenja tuljave ustvarjena elektrika spreminja polarnost z vsakim vrtenjem tuljave. Znan je kot izmenični tok, frekvenca premika polarnosti, merjena v Hz, pa je odvisna od hitrosti vrtenja turbine.
Severnoameriški standard 60 Hz sega v Nikola Tesla, ki je izdelal prvo elektrarno na Niagarskih slapovih. Tesla je odkril, da je bila 60 Hz najučinkovitejša frekvenca za distribucijo energije po daljnovodih. V Evropi in delih Azije, kjer je običajna frekvenca izmeničnega toka 50 Hz, je prenos električne energije 15 do 20 odstotkov manj učinkovit.
Hertzova enota za elektromagnetno sevanje
V kateri koli vrsti pojava valov so frekvenca in valovna dolžina vzajemne količine. Ker vsa elektromagnetna sevanja potujejo z isto hitrostjo - svetlobno hitrostjo, se frekvenca sevanja s padajočo valovno dolžino zmanjšuje. Max Planck je pri razvoju konceptov za kvantno fiziko odkril, da energija (E) valovnega svežnja svetlobe - kvant - sorazmerno s svojo frekvenco (f). Enačba je E = hf, kje h je Plancks konstanta.
Sevanje z največjo energijo je tisto z najvišjo frekvenco in se pogosto meri v megahercih (106 Hz), gigaherc (109 Hz) vse do peta hertza (1015 Hz). Sevanje s frekvencami v območju petahercev lahko obstaja v jedrih črnih lukenj in kvazarjev, ne pa v vsakdanjem zemeljskem svetu človeka.