Kas ir hercs elektrībā?

Jūs dzirdat terminu hercis elektrībā, kā arī apspriežot elektromagnētisko viļņu pārraidi - kuru piemēri ir gaismas un radioviļņi - un datoru procesoru ātrumu. Visu šo parādību kopīgais faktors ir tas, ka tās ietver kāda veida svārstības, un šo svārstību biežuma mērīšanai izmanto hercu vienību. Tam ir vienkārša nozīme. Viens hercs ir vienkārši viens cikls sekundē. Parasti to raksta saīsinātā formā, kas ir Hz. Tādējādi, tā vietā, lai rakstītu 100 ciklus sekundē, zinātnieki raksta 100 Hz.

Elektroenerģija, kas visā pasaulē nodrošina māju, ir pazīstama kā maiņstrāvas maiņstrāva. Tā vietā, lai plūstētu tieši starp spaiļu pāri, maiņstrāva svārstās, un ciklu skaits sekundē tiek izteikts kā hercs. Saražotās elektroenerģijas frekvence nav vienāda visās valstīs, bet visā Ziemeļamerikā tā ir vienāda 60 Hz. Parasti elektromagnētiskā enerģija sastāv no svārstīgām viļņu formām, un svārstību biežums, kas izteikts kā Hz, nosaka starojuma īpašības.

Hercs ir nosaukts vācu fiziķa Heinriha Herca (1857–1894) vārdā, kurš ir pierādījis elektromagnētiskā starojuma esamību. Viņa atklājumi apstiprināja Džeimsa Klerka Maksvela izveidotās teorijas un izklāstīja četrus slavenos vienādojumus, kas noteica, ka gaisma un siltums ir elektromagnētiskas parādības.

Pa ceļam Hercs bija arī pirmais pētnieks, kurš apstiprināja fotoelektriskā efekta esamību un pirmais, kurš atklāja radioviļņus. Hercs nebija praktisks cilvēks, un viņš neticēja, ka šiem sasniegumiem pasaulē būs kaut kas noderīgs, taču patiesībā tie lika pamatus mūsdienu bezvadu laikmetam. Par visiem viņa sasniegumiem zinātnes pasaule 1930. gadā godināja Hercu, nosaucot frekvences mērvienību viņa vārdā.

Spēkstacijas visā pasaulē ražo elektrību, izmantojot elektromagnētisko indukciju, fenomenu atklāja fiziķis Maikls Faradejs un visu 19. gadsimtu pētīja fiziķi. Šīs parādības pamats ir tāds, ka mainīgā magnētiskā iesniegtā viela elektriskajā strāvā izraisa vadītāju. Ģenerācijas stacijas izmanto šo principu, izmantojot tvaiku, lai spēcīgā magnētiskajā laukā pagrieztu lielu vadošu spoli. Spoles rotācijas dēļ radītā elektrība maina polaritāti ar katru spoles rotāciju. To sauc par maiņstrāvu, un polaritātes nobīdes frekvence, mērot Hz, ir atkarīga no turbīnas rotācijas ātruma.

Ziemeļamerikas 60 Hz standarts attiecas uz Nikolu Teslu, kurš projektēja pirmo elektrisko elektrostaciju Niagāras ūdenskritumā. Tesla atklāja, ka 60 Hz ir visefektīvākā enerģijas sadales frekvence pa elektropārvades līnijām. Eiropā un Āzijas daļās, kur maiņstrāvas standarta frekvence ir 50 Hz, elektrības pārraide ir par 15 līdz 20 procentiem mazāk efektīva.

Jebkura veida viļņu parādībās frekvence un viļņa garums ir savstarpēji lielumi. Tā kā viss elektromagnētiskais starojums pārvietojas ar tādu pašu ātrumu - gaismas ātrumu -, viļņa garumam palielinoties, starojuma frekvence samazinās. Izstrādājot kvantu fizikas jēdzienus, Makss Planks atklāja, ka enerģija (Egaismas viļņa paketes - kvanta - ir proporcionāla tās frekvencei (f). Vienādojums irE​ = ​hf, kurhir Plancka konstante.

Radiācija ar vislielāko enerģiju ir tā, kurai ir visaugstākā frekvence, un to bieži mēra megahercos (10⁶ Hz), gigaherci (10⁹ Hz) līdz peta hercam (10¹⁵ Hz). Radiācija ar frekvencēm petahercu diapazonā var pastāvēt melno caurumu un kvazāru kodolos, bet ne ikdienas cilvēku zemes pasaulē.