Hvad er Hertz i elektricitet?

Du hører udtrykket hertz i elektricitet såvel som når man diskuterer transmission af elektromagnetiske bølger - hvoraf lys og radiobølger er eksempler - og computerprocessorers hastighed. Den fælles faktor i alle disse fænomener er, at de involverer en eller anden type svingning, og hertz-enheden bruges til måling af frekvensen af ​​disse svingninger. Det har en simpel betydning. En hertz er simpelthen en cyklus pr. Sekund. Det er normalt skrevet i sin forkortede form, som er Hz. I stedet for at skrive 100 cyklusser pr. Sekund skriver forskere således 100 Hz.

Den elektricitet, der driver hjem overalt i verden, er kendt som AC - vekselstrøm - elektricitet. I stedet for at flyde direkte mellem et par terminaler svinger vekselstrømmen, og antallet af cyklusser pr. Sekund udtrykkes som hertz. Frekvensen af ​​genereret elektricitet er ikke den samme i alle lande, men det er ensartede 60 Hz i hele Nordamerika. Generelt består elektromagnetisk energi af oscillerende bølgeformer, og frekvensen af ​​svingningerne, udtrykt som Hz, bestemmer strålingens karakteristika.

Hertz er opkaldt efter Heinrich Hertz (1857–1894), en tysk fysiker med kredit for at demonstrere eksistensen af ​​elektromagnetisk stråling. Hans opdagelser bekræftede de teorier, der blev etableret af James Clerk Maxwell og blev anført i de fire berømte ligninger, der fastslog, at lys og varme er elektromagnetiske fænomener.

Undervejs var Hertz også den første forsker, der bekræftede eksistensen af ​​den fotoelektriske effekt og den første til at opdage radiobølger. Ikke en praktisk mand, Hertz troede ikke, at disse præstationer ville have nogen brug i verden, men faktisk lagde de grundlaget for den moderne trådløse tidsalder. På trods af alle hans præstationer ærede den videnskabelige verden Hertz i 1930 ved at navngive frekvensenheden efter ham.

Kraftværker rundt om i verden genererer elektricitet ved elektromagnetisk induktion, et fænomen opdaget af fysiker Michael Faraday og undersøgt af fysikere gennem det 19. århundrede. Grundlaget for dette fænomen er, at en skiftende magnetfilt fremkalder en elektrisk strøm i en leder. Generationsstationer gør brug af dette princip ved hjælp af damp til at rotere en stor ledende spole i et stærkt magnetfelt. På grund af spolens rotation ændrer den genererede elektricitet polaritet med hver rotation af spolen. Det er kendt som vekselstrøm, og frekvensen af ​​polaritetsskiftet, målt i Hz, afhænger af turbinens rotationshastighed.

Den nordamerikanske standard på 60 Hz går tilbage til Nikola Tesla, der konstruerede det første elektriske kraftværk ved Niagara Falls. Tesla opdagede, at 60 Hz var den mest effektive frekvens til energifordeling langs kraftledninger. I Europa og dele af Asien, hvor standardfrekvensen for vekselstrøm er 50 Hz, er eltransmission 15 til 20 procent mindre effektiv.

I enhver form for bølgefænomen er frekvens og bølgelængde gensidige størrelser. Fordi al elektromagnetisk stråling bevæger sig med samme hastighed - lysets hastighed - strålingens frekvens falder, når bølgelængden stiger. Da Max Planck udviklede koncepterne bag kvantefysik, opdagede han, at energien (E) af en bølgepakke af lys - et kvante - er proportional med dens frekvens (f). Ligningen erE​ = ​hf, hvorher Plancks konstant.

Strålingen med den højeste energi er den med den højeste frekvens, og den måles ofte i megahertz (10⁶ Hz), gigahertz (10⁹ Hz) helt op til peta hertz (10¹⁵ Hz). Stråling med frekvenser i petahertz-området kan eksistere i kernerne i sorte huller og kvasarer, men ikke i den daglige jordiske verden af ​​mennesker.