אתה שומע את המונח הרץ בחשמל כמו גם כאשר דנים בהעברת גלים אלקטרומגנטיים - מהם גלי אור ורדיו הם דוגמאות - ומהירותם של מעבדי המחשב. הגורם הנפוץ בכל התופעות הללו הוא שהן כרוכות בתנודה מסוג כלשהו, ויחידת הרץ משמשת למדידת תדירות התנודות הללו. יש לזה משמעות פשוטה. הרץ אחד הוא פשוט מחזור אחד לשנייה. זה בדרך כלל כתוב בצורתו המקוצרת, שהיא הרץ. לפיכך, במקום לכתוב 100 מחזורים בשנייה, מדענים כותבים 100 הרץ.
החשמל המניע בתים ברחבי העולם מכונה AC - זרם חילופין - חשמל. במקום לזרום ישירות בין זוג מסופים, זרם זרם חיל האוויר מתנודד ומספר המחזורים לשנייה מתבטא בהרץ. תדירות החשמל המופק אינה זהה בכל מדינה, אך זהו 60 הרץ אחיד בכל צפון אמריקה. באופן כללי, אנרגיה אלקטרומגנטית מורכבת מצורות גל מתנודדות, ותדירות התנודות, המתבטאת בהרץ, קובעת את מאפייני הקרינה.
מקור יחידת הרץ
הרץ נקרא על שמו של היינריך הרץ (1857–1894), פיסיקאי גרמני שזוכה להוכחת קיומה של קרינה אלקטרומגנטית. תגליותיו אישרו את התיאוריות שקבע ג'יימס פקיד מקסוול והוצבו בארבע המשוואות המפורסמות שקבעו כי אור וחום הם תופעות אלקטרומגנטיות.
בדרך, הרץ היה גם החוקר הראשון שאישר את קיומו של האפקט הפוטואלקטרי והראשון שזיהה גלי רדיו. לא איש מעשי, הרץ לא האמין שהישגים אלה יועילו לשימוש בעולם, אך למעשה הם הניחו את היסודות לעידן האלחוטי המודרני. על אף הישגיו, העולם המדעי כיבד את הרץ בשנת 1930 בכך שהוא מכנה את יחידת התדר על שמו.
מדוע חשמל מחולל הוא מחזורי?
תחנות כוח ברחבי העולם מייצרות חשמל באמצעות אינדוקציה אלקטרומגנטית, תופעה שהתגלה על ידי הפיזיקאי מייקל פאראדיי ונחקרה על ידי פיזיקאים לאורך המאה ה -19. הבסיס של תופעה זו הוא שמגנט משתנה המניע זרם חשמלי במוליך. תחנות ייצור משתמשות בעקרון זה באמצעות קיטור לסיבוב סליל מוליך גדול בשדה מגנטי חזק. בגלל סיבוב הסליל, החשמל שנוצר משנה את הקוטביות בכל סיבוב של הסליל. זה ידוע כזרם חילופין, ותדירות הסטת הקוטביות, הנמדדת בהרץ, תלויה במהירות הסיבוב של הטורבינה.
התקן הצפון אמריקאי של 60 הרץ חוזר לניקולה טסלה, אשר תכנן את תחנת הכוח החשמלית הראשונה במפלי הניאגרה. טסלה גילה כי 60 הרץ הוא התדר היעיל ביותר להפצת אנרגיה לאורך קווי חשמל. באירופה ובחלקים מאסיה, בהם התדר הסטנדרטי של זרם זרם חילופין הוא 50 הרץ, העברת החשמל יעילה פחות בין 15 ל -20 אחוזים.
יחידת הרץ בקרינה אלקטרומגנטית
בכל סוג של תופעת גל, תדר ואורך גל הם כמויות הדדיות. מכיוון שכל הקרינה האלקטרומגנטית נעה באותה מהירות - מהירות האור - תדר הקרינה יורד ככל שאורך הגל עולה. כאשר פיתח את המושגים שמאחורי הפיזיקה הקוונטית, גילה מקס פלאנק שהאנרגיה (ה) של חבילת גל - קוונטית - פרופורציונאלית לתדר שלה (f). המשוואה היאה = hf, איפהחהוא הקבוע של פלאנק.
הקרינה עם האנרגיה הגבוהה ביותר היא זו בתדירות הגבוהה ביותר, והיא נמדדת לעתים קרובות במגה הרץ (106 הרץ), ג'יגה הרץ (109 הרץ) עד פטה הרץ (1015 הרץ). קרינה עם תדרים בטווח של פטרץ עשויה להתקיים בליבות של חורים שחורים וקוואזרים, אך לא בעולם הארצי היומיומי של בני האדם.