電気のヘルツという用語は、電磁波の伝送(光や電波がその一例です)やコンピュータープロセッサの速度について話し合うときにも耳にします。 これらすべての現象に共通する要因は、それらが何らかのタイプの振動を伴うことであり、ヘルツ単位はこれらの振動の周波数の測定に使用されます。 それは単純な意味を持っています。 1ヘルツは単に1秒あたり1サイクルです。 通常、Hzという省略形で記述されます。 したがって、科学者は1秒あたり100サイクルを書き込む代わりに、100Hzを書き込みます。
世界中の家庭に電力を供給する電気は、AC –交流–電気として知られています。 AC電流は、1対の端子間を直接流れるのではなく、振動し、1秒あたりのサイクル数はヘルツで表されます。 発電される電気の周波数はすべての国で同じではありませんが、北米全体で均一な60Hzです。 一般に、電磁エネルギーは振動する波形で構成され、Hzで表される振動の周波数が放射の特性を決定します。
ヘルツユニットの起源
ヘルツは、電磁放射の存在を実証したとされているドイツの物理学者、ハインリヒヘルツ(1857–1894)にちなんで名付けられました。 彼の発見は、ジェームズクラークマクスウェルによって確立された理論を確認し、光と熱が電磁現象であることを確立した4つの有名な方程式に示されました。
その過程で、ヘルツは光電効果の存在を確認した最初の研究者であり、電波を最初に検出した研究者でもありました。 実用的な人間ではないHertzは、これらの成果が世界で役立つとは考えていませんでしたが、実際、彼らは現代のワイヤレス時代の基礎を築きました。 彼のすべての業績に対して、科学界は1930年にヘルツにちなんで周波数の単位に名前を付けることでヘルツを称えました。
なぜ発電は循環的ですか?
世界中の発電所は、物理学者のマイケルファラデーによって発見され、19世紀を通じて物理学者によって研究された現象である電磁誘導によって発電します。 この現象の基礎は、変化する磁場が導体に電流を誘導することです。 発電所は、蒸気を使用して強い磁場の中で大きな導電性コイルを回転させることにより、この原理を利用しています。 コイルが回転するため、コイルが回転するたびに発生する電気の極性が変化します。 それは交流として知られており、Hzで測定される極性シフトの周波数はタービンの回転速度に依存します。
北米の標準である60Hzは、ナイアガラフォールズで最初の発電所を設計したニコラテスラにまでさかのぼります。 テスラは、60Hzが電力線に沿ったエネルギー分配に最も効率的な周波数であることを発見しました。 AC電流の標準周波数が50Hzであるヨーロッパおよびアジアの一部では、送電の効率が15〜20パーセント低下します。
電磁放射のヘルツ単位
どのタイプの波動現象でも、周波数と波長は逆数です。 すべての電磁放射は同じ速度(光速)で移動するため、波長が上がると放射の周波数は下がります。 量子物理学の背後にある概念を開発するとき、マックスプランクはエネルギー(E)光の波束–量子–はその周波数に比例します(f). 方程式はE = hf、 どこhプランク定数です。
エネルギーが最も高い放射線は周波数が最も高い放射線であり、メガヘルツで測定されることがよくあります(106 Hz)、ギガヘルツ(109 Hz)ペタヘルツまで(1015 Hz)。 ペタヘルツ範囲の周波数の放射線は、ブラックホールやクエーサーのコアに存在する可能性がありますが、人間の日常の地球世界には存在しません。