Hallja a hertz kifejezést az elektromosságban, valamint az elektromágneses hullámok - amelyekre példaként a fény- és rádióhullámok példáját képezik - átvitelének és a számítógépes processzorok sebességének tárgyalásakor. Mindezen jelenségek közös tényezője, hogy valamilyen típusú oszcillációval járnak, és a hertz egységet használják ezen rezgések frekvenciájának mérésére. Egyszerű jelentése van. Egy hertz egyszerűen egy ciklus másodpercenként. Általában rövidített formában írják, ami Hz. Így ahelyett, hogy másodpercenként 100 ciklust írnának, a tudósok 100 Hz-t írnak.
Az az áram, amely világszerte működteti a házakat, váltakozó áramú váltakozó áram néven ismert. Ahelyett, hogy közvetlenül egy terminálpár között áramolna, az AC áram oszcillál, és a másodpercenkénti ciklusok számát hertzben fejezzük ki. A termelt villamos energia frekvenciája nem minden országban azonos, de Észak-Amerikában egységes 60 Hz. Általánosságban elmondható, hogy az elektromágneses energia rezgő hullámalakokból áll, és a rezgések Hz-ben kifejezett frekvenciája határozza meg a sugárzás jellemzőit.
A Hertz egység eredete
A hertz Heinrich Hertz (1857–1894) német fizikusról kapta a nevét, aki az elektromágneses sugárzás létezésének bizonyításával rendelkezik. Felfedezései megerősítették a James Clerk Maxwell által felállított elméleteket, és a négy híres egyenletben lefektették, amelyek megállapították, hogy a fény és a hő elektromágneses jelenség.
Útközben Hertz volt az első kutató, aki megerősítette a fotoelektromos hatás létezését, és elsőként észlelte a rádióhullámokat. Nem gyakorlati ember, Hertz nem hitte, hogy ezeknek az eredményeknek bármi haszna is lenne a világon, de valójában megalapozták a modern vezeték nélküli korszakot. A tudományos világ minden eredményéért 1930-ban megtisztelte Hertzet azzal, hogy róla nevezte el a frekvencia mértékegységét.
Miért ciklikus a termelt villamos energia?
Világszerte az erőművek elektromágneses indukcióval állítják elő az áramot, ezt a jelenséget Michael Faraday fizikus fedezte fel, és a fizikusok a 19. század folyamán tanulmányozták. Ennek a jelenségnek az az alapja, hogy a változó mágneses reszelő elektromos áramot indukál a vezetőben. A generáló állomások ezt az elvet alkalmazzák azzal, hogy gőzzel forgatják el a nagy vezető tekercset egy erős mágneses mezőben. A tekercs forgása miatt a keletkező elektromosság a tekercs minden egyes forgatásával megváltoztatja a polaritást. Váltakozó áramnak nevezik, és a polaritáseltolódás frekvenciája, Hz-ben mérve, a turbina forgási sebességétől függ.
Az észak-amerikai 60 Hz-es szabvány Nikola Teslához nyúlik vissza, aki a Niagara-vízesés első elektromos erőművét tervezte. A Tesla felfedezte, hogy a 60 Hz volt a leghatékonyabb frekvencia az energiaelosztáshoz az elektromos vezetékek mentén. Európában és Ázsia egyes részein, ahol a váltakozó áram normál frekvenciája 50 Hz, az áramátvitel 15-20 százalékkal kevésbé hatékony.
A Hertz-egység az elektromágneses sugárzásban
Bármilyen típusú hullámjelenségben a frekvencia és a hullámhossz kölcsönös mennyiség. Mivel minden elektromágneses sugárzás azonos sebességgel halad - a fénysebességgel -, a hullámhossz növekedésével a sugárzás frekvenciája csökken. A kvantumfizika fogalmainak kidolgozása során Max Planck felfedezte, hogy az energia (E) egy hullám fénycsomag - egy kvantum - arányos a frekvenciájával (f). Az egyenlet azE = HF, holhPlanck állandója.
A legnagyobb energiájú sugárzás a legnagyobb frekvenciájú, és gyakran megahertzben (106 Hz), gigahertz (109 Hz) egészen peta hertzig (1015 Hz). A petahertz-tartományú frekvenciájú sugárzás létezhet a fekete lyukak és a kvazárok magjában, de az emberek mindennapi földi világában nem.