Co to jest herc w elektryczności?

Termin herc można usłyszeć w elektryczności, a także przy omawianiu transmisji fal elektromagnetycznych – których przykładem są fale świetlne i radiowe – oraz szybkości procesorów komputerowych. Wspólnym czynnikiem wszystkich tych zjawisk jest to, że wiążą się one z pewnym rodzajem oscylacji, a do pomiaru częstotliwości tych oscylacji używa się jednostki hercowej. Ma proste znaczenie. Jeden herc to po prostu jeden cykl na sekundę. Zwykle zapisuje się go w skróconej formie, którą jest Hz. Tak więc zamiast pisać 100 cykli na sekundę, naukowcy piszą 100 Hz.

Energia elektryczna, która zasila domy na całym świecie, jest znana jako prąd przemienny – prąd przemienny. Zamiast przepływać bezpośrednio między parą zacisków, prąd przemienny oscyluje, a liczba cykli na sekundę jest wyrażona w hercach. Częstotliwość generowanej energii elektrycznej nie jest taka sama we wszystkich krajach, ale w całej Ameryce Północnej wynosi 60 Hz. Ogólnie energia elektromagnetyczna składa się z oscylujących przebiegów fal, a częstotliwość drgań wyrażona w Hz określa charakterystykę promieniowania.

Hertz nosi imię Heinricha Hertza (1857-1894), niemieckiego fizyka, któremu przypisuje się wykazanie istnienia promieniowania elektromagnetycznego. Jego odkrycia potwierdziły teorie ustalone przez Jamesa Clerka Maxwella i ujęte w czterech słynnych równaniach, które ustaliły, że światło i ciepło są zjawiskami elektromagnetycznymi.

Po drodze Hertz był także pierwszym badaczem, który potwierdził istnienie efektu fotoelektrycznego i pierwszym, który wykrył fale radiowe. Nie będąc człowiekiem praktycznym, Hertz nie wierzył, że te osiągnięcia będą miały jakikolwiek pożytek na świecie, ale w rzeczywistości położyły podwaliny pod nowoczesną erę łączności bezprzewodowej. Za wszystkie jego osiągnięcia świat naukowy uhonorował Hertza w 1930 roku, nazywając jego imieniem jednostkę częstotliwości.

Elektrownie na całym świecie wytwarzają energię elektryczną poprzez indukcję elektromagnetyczną, zjawisko odkryte przez fizyka Michaela Faradaya i badane przez fizyków w XIX wieku. Podstawą tego zjawiska jest to, że zmieniające się pole magnetyczne indukuje prąd elektryczny w przewodniku. Stacje generujące wykorzystują tę zasadę, wykorzystując parę do obracania dużej cewki przewodzącej w silnym polu magnetycznym. Ze względu na obrót cewki generowana energia elektryczna zmienia polaryzację z każdym obrotem cewki. Znany jest jako prąd przemienny, a częstotliwość przesunięcia biegunowości, mierzona w Hz, zależy od prędkości obrotowej turbiny.

Północnoamerykański standard 60 Hz pochodzi od Nikoli Tesli, który zaprojektował pierwszą elektrownię w Niagara Falls. Tesla odkrył, że 60 Hz jest najbardziej wydajną częstotliwością do dystrybucji energii wzdłuż linii energetycznych. W Europie i niektórych częściach Azji, gdzie standardowa częstotliwość prądu przemiennego wynosi 50 Hz, przesył energii elektrycznej jest o 15 do 20 procent mniej wydajny.

W każdym typie zjawiska falowego częstotliwość i długość fali są wielkościami odwrotnymi. Ponieważ całe promieniowanie elektromagnetyczne przemieszcza się z tą samą prędkością – prędkością światła – częstotliwość promieniowania spada wraz ze wzrostem długości fali. Opracowując koncepcje fizyki kwantowej, Max Planck odkrył, że energia (mi) paczki falowej światła – kwantowej – jest proporcjonalna do jej częstotliwości (fa). Równanie tomi​ = ​hf, gdziehjest stałą Plancka.

Promieniowanie o najwyższej energii to promieniowanie o najwyższej częstotliwości, często mierzone w megahercach (10⁶ Hz), gigaherc (10⁹ Hz) aż do peta herców (10¹⁵ Hz). Promieniowanie o częstotliwościach w zakresie petaherców może występować w jądrach czarnych dziur i kwazarów, ale nie w codziennym ziemskim świecie istot ludzkich.