¿Qué es Hertz en electricidad?

Escuchas el término hercios en la electricidad, así como cuando se habla de la transmisión de ondas electromagnéticas, de las cuales la luz y las ondas de radio son ejemplos, y la velocidad de los procesadores de computadora. El factor común en todos estos fenómenos es que involucran algún tipo de oscilación, y la unidad de hercios se usa para medir la frecuencia de estas oscilaciones. Tiene un significado simple. Un hercio es simplemente un ciclo por segundo. Por lo general, se escribe en su forma abreviada, que es Hz. Por lo tanto, en lugar de escribir 100 ciclos por segundo, los científicos escriben 100 Hz.

La electricidad que alimenta a los hogares en todo el mundo se conoce como CA (corriente alterna). En lugar de fluir directamente entre un par de terminales, la corriente alterna oscila y el número de ciclos por segundo se expresa en hercios. La frecuencia de la electricidad generada no es la misma en todos los países, pero es uniforme de 60 Hz en toda América del Norte. En general, la energía electromagnética consiste en formas de onda oscilantes y la frecuencia de las oscilaciones, expresada en Hz, determina las características de la radiación.

El hercio lleva el nombre de Heinrich Hertz (1857–1894), un físico alemán al que se le atribuye la demostración de la existencia de radiación electromagnética. Sus descubrimientos confirmaron las teorías establecidas por James Clerk Maxwell y expuestas en las cuatro famosas ecuaciones que establecían que la luz y el calor son fenómenos electromagnéticos.

En el camino, Hertz también fue el primer investigador en confirmar la existencia del efecto fotoeléctrico y el primero en detectar ondas de radio. No era un hombre práctico, Hertz no creía que estos logros tuvieran alguna utilidad en el mundo, pero de hecho, sentaron las bases para la era inalámbrica moderna. Por todos sus logros, el mundo científico honró a Hertz en 1930 al nombrar la unidad de frecuencia en su honor.

Las centrales eléctricas de todo el mundo generan electricidad por inducción electromagnética, un fenómeno descubierto por el físico Michael Faraday y estudiado por los físicos a lo largo del siglo XIX. La base de este fenómeno es que un campo magnético cambiante induce una corriente eléctrica en un conductor. Las estaciones generadoras hacen uso de este principio mediante el uso de vapor para hacer girar una gran bobina conductora en un fuerte campo magnético. Debido a la rotación de la bobina, la electricidad generada cambia de polaridad con cada rotación de la bobina. Se conoce como corriente alterna y la frecuencia del cambio de polaridad, medida en Hz, depende de la velocidad de rotación de la turbina.

El estándar norteamericano de 60 Hz se remonta a Nikola Tesla, quien diseñó la primera central eléctrica en las Cataratas del Niágara. Tesla descubrió que 60 Hz era la frecuencia más eficiente para la distribución de energía a lo largo de las líneas eléctricas. En Europa y partes de Asia, donde la frecuencia estándar de la corriente alterna es de 50 Hz, la transmisión de electricidad es de un 15 a un 20 por ciento menos eficiente.

En cualquier tipo de fenómeno de onda, la frecuencia y la longitud de onda son cantidades recíprocas. Debido a que toda la radiación electromagnética viaja a la misma velocidad, la velocidad de la luz, la frecuencia de la radiación disminuye a medida que aumenta la longitud de onda. Al desarrollar los conceptos detrás de la física cuántica, Max Planck descubrió que la energía (mi) de un paquete de ondas de luz - un cuanto - es proporcional a su frecuencia (F). La ecuación esmi​ = ​hf, dóndehes la constante de Planck.

La radiación con la energía más alta es la que tiene la frecuencia más alta y, a menudo, se mide en megahercios (10⁶ Hz), gigahercios (10⁹ Hz) hasta peta hertz (10¹⁵ Hz). La radiación con frecuencias en el rango de los petahercios puede existir en los núcleos de los agujeros negros y los cuásares, pero no en el mundo terrestre cotidiano de los seres humanos.