تسمع مصطلح hertz في الكهرباء وكذلك عند مناقشة إرسال الموجات الكهرومغناطيسية - والتي من أمثلةها الضوء وموجات الراديو - وسرعة معالجات الكمبيوتر. العامل المشترك في كل هذه الظواهر هو أنها تنطوي على نوع من التذبذب ، ويتم استخدام وحدة الهرتز لقياس تردد هذه التذبذبات. لها معنى بسيط. واحد هرتز هو مجرد دورة واحدة في الثانية. عادة ما تكون مكتوبة بصيغتها المختصرة ، وهي هرتز. وهكذا ، بدلاً من كتابة 100 دورة في الثانية ، يكتب العلماء 100 هرتز.
تُعرف الكهرباء التي تزود المنازل في جميع أنحاء العالم باسم التيار المتردد - التيار المتردد - الكهرباء. بدلاً من التدفق مباشرة بين زوج من المحطات ، يتذبذب تيار التيار المتردد ، ويتم التعبير عن عدد الدورات في الثانية بالهرتز. يختلف تواتر توليد الكهرباء في كل بلد ، لكنه موحد 60 هرتز في جميع أنحاء أمريكا الشمالية. بشكل عام ، تتكون الطاقة الكهرومغناطيسية من أشكال موجية متذبذبة ، ويحدد تردد التذبذبات ، معبرًا عنه بالهرتز ، خصائص الإشعاع.
أصل وحدة هيرتز
سمي هيرتز على اسم هاينريش هيرتز (1857-1894) ، وهو فيزيائي ألماني يُنسب إليه الفضل في إثبات وجود الإشعاع الكهرومغناطيسي. أكدت اكتشافاته النظريات التي وضعها جيمس كلارك ماكسويل ووضعت في المعادلات الأربع الشهيرة التي أثبتت أن الضوء والحرارة ظاهرتان كهرومغناطيسية.
على طول الطريق ، كان Hertz أيضًا أول باحث يؤكد وجود التأثير الكهروضوئي وأول من اكتشف موجات الراديو. لم يكن هيرتز رجلاً عمليًا ، ولم يعتقد أن هذه الإنجازات سيكون لها أي فائدة في العالم ، لكنها في الواقع أرست الأساس لعصر اللاسلكي الحديث. على الرغم من كل إنجازاته ، كرم العالم العلمي هيرتز في عام 1930 بتسمية وحدة التردد على اسمه.
لماذا يتم توليد الكهرباء بشكل دوري؟
تولد محطات الطاقة حول العالم الكهرباء عن طريق الحث الكهرومغناطيسي ، وهي ظاهرة اكتشفها الفيزيائي مايكل فاراداي ودرسها الفيزيائيون طوال القرن التاسع عشر. أساس هذه الظاهرة هو أن المجال المغناطيسي المتغير يحث على تيار كهربائي في الموصل. تستفيد محطات التوليد من هذا المبدأ باستخدام البخار لتدوير ملف موصل كبير في مجال مغناطيسي قوي. بسبب دوران الملف ، تتغير الكهرباء المولدة قطبية مع كل دوران للملف. يُعرف باسم التيار المتردد ، ويعتمد تواتر انزياح القطبية ، المقاس بالهرتز ، على سرعة دوران التوربين.
يعود معيار أمريكا الشمالية البالغ 60 هرتز إلى نيكولا تيسلا ، الذي صمم أول محطة طاقة كهربائية في شلالات نياجرا. اكتشف تسلا أن 60 هرتز كان التردد الأكثر كفاءة لتوزيع الطاقة على طول خطوط الكهرباء. في أوروبا وأجزاء من آسيا ، حيث التردد القياسي لتيار التيار المتردد هو 50 هرتز ، يكون نقل الكهرباء أقل كفاءة بنسبة 15 إلى 20 بالمائة.
وحدة هيرتز في الإشعاع الكهرومغناطيسي
في أي نوع من ظاهرة الموجة ، يكون التردد وطول الموجة كميات متبادلة. نظرًا لأن كل الإشعاع الكهرومغناطيسي ينتقل بنفس السرعة - سرعة الضوء - ينخفض تردد الإشعاع مع ارتفاع الطول الموجي. عند تطوير المفاهيم الكامنة وراء فيزياء الكم ، اكتشف ماكس بلانك أن الطاقة (ه) لحزمة موجية من الضوء - كمية - يتناسب مع ترددها (F). المعادلةه = hf، أينحهو ثابت بلانك.
الإشعاع ذو أعلى طاقة هو أعلى تردد ، وغالبًا ما يتم قياسه بالميغاهرتز (106 هرتز) ، جيجاهيرتز (109 هرتز) وصولاً إلى بيتا هرتز (1015 هرتز). قد يوجد إشعاع بترددات في نطاق بيتاهيرتز في نوى الثقوب السوداء والكوازارات ، ولكن ليس في العالم الأرضي اليومي للبشر.