Auzi termenul hertz în energie electrică, precum și când discuti despre transmisia undelor electromagnetice - dintre care undele luminoase și radio sunt exemple - și viteza procesorelor de calculator. Factorul comun în toate aceste fenomene este că acestea implică un tip de oscilație, iar unitatea hertz este utilizată pentru măsurarea frecvenței acestor oscilații. Are un sens simplu. Un hertz este pur și simplu un ciclu pe secundă. De obicei este scris în forma sa prescurtată, care este Hz. Astfel, în loc să scrie 100 de cicluri pe secundă, oamenii de știință scriu 100 Hz.
Electricitatea care alimentează locuințele din întreaga lume este cunoscută sub numele de curent alternativ - curent alternativ. În loc să curgă direct între o pereche de terminale, curentul alternativ oscilează, iar numărul de cicluri pe secundă este exprimat ca hertz. Frecvența energiei electrice generate nu este aceeași în fiecare țară, dar este uniformă la 60 Hz în toată America de Nord. În general, energia electromagnetică constă din forme de undă oscilante, iar frecvența oscilațiilor, exprimată ca Hz, determină caracteristicile radiației.
Originea unității Hertz
Hertzul poartă numele lui Heinrich Hertz (1857–1894), un fizician german, acreditat cu demonstrarea existenței radiațiilor electromagnetice. Descoperirile sale au confirmat teoriile stabilite de James Clerk Maxwell și prezentate în cele patru celebre ecuații care stabileau că lumina și căldura sunt fenomene electromagnetice.
Pe parcurs, Hertz a fost, de asemenea, primul cercetător care a confirmat existența efectului fotoelectric și primul care a detectat unde radio. Nu era un om practic, Hertz nu credea că aceste realizări vor avea vreun folos în lume, dar, de fapt, au pus bazele pentru era modernă a wireless. Pentru toate realizările sale, lumea științifică l-a onorat pe Hertz în 1930 numind unitatea de frecvență după el.
De ce este electricitatea generată ciclică?
Centralele electrice din întreaga lume generează electricitate prin inducție electromagnetică, fenomen descoperit de fizicianul Michael Faraday și studiat de fizicieni de-a lungul secolului al XIX-lea. Baza acestui fenomen este că o schimbare magnetică indusă determină un curent electric într-un conductor. Stațiile electrice utilizează acest principiu prin utilizarea aburului pentru a roti o bobină mare conducătoare într-un câmp magnetic puternic. Datorită rotației bobinei, electricitatea generată schimbă polaritatea cu fiecare rotație a bobinei. Este cunoscut sub numele de curent alternativ, iar frecvența schimbării polarității, măsurată în Hz, depinde de viteza de rotație a turbinei.
Standardul nord-american de 60 Hz se întoarce la Nikola Tesla, care a proiectat prima centrală electrică de la Niagara Falls. Tesla a descoperit că 60 Hz a fost cea mai eficientă frecvență pentru distribuția energiei de-a lungul liniilor electrice. În Europa și părți din Asia, unde frecvența standard a curentului alternativ este de 50 Hz, transportul electricității este cu 15-20% mai puțin eficient.
Unitatea Hertz în radiații electromagnetice
În orice tip de fenomen de undă, frecvența și lungimea de undă sunt cantități reciproce. Deoarece toată radiația electromagnetică se deplasează cu aceeași viteză - viteza luminii - frecvența radiației coboară pe măsură ce lungimea de undă crește. Când a dezvoltat conceptele din spatele fizicii cuantice, Max Planck a descoperit că energia (E) a unui pachet de undă de lumină - o cuantică - este proporțională cu frecvența sa (f). Ecuația esteE = hf, Undeheste constanta lui Planck.
Radiația cu cea mai mare energie este cea cu cea mai mare frecvență și este adesea măsurată în megaherți (106 Hz), gigahertz (109 Hz) până la peta hertz (1015 Hz). Radiațiile cu frecvențe în intervalul petahertz pot exista în nucleele găurilor negre și ale quasarurilor, dar nu și în lumea terestră de zi cu zi a ființelor umane.