Kaj je Hertz v elektriki?

Izraz herc slišite v elektriki, pa tudi pri razpravi o prenosu elektromagnetnih valov - primera so svetloba in radijski valovi - in hitrosti računalniških procesorjev. Skupni dejavnik vseh teh pojavov je, da vključujejo nihanje neke vrste, enota herca pa se uporablja za merjenje frekvence teh nihanj. Ima preprost pomen. En herc je preprosto en cikel na sekundo. Običajno je zapisano v skrajšani obliki, ki je Hz. Tako znanstveniki namesto da bi zapisali 100 ciklov na sekundo, pišejo 100 Hz.

Električna energija, ki napaja domove po vsem svetu, je znana kot AC - izmenični tok - elektrika. Namesto da teče neposredno med parom sponk, izmenični tok niha in število ciklov na sekundo je izraženo kot herc. Pogostost proizvedene električne energije ni enaka v vseh državah, je pa enakomernih 60 Hz po celotni Severni Ameriki. Na splošno je elektromagnetna energija sestavljena iz nihajočih valovnih oblik, frekvenca nihanj, izražena v Hz, pa določa značilnosti sevanja.

Herc je dobil ime po Heinrichu Hertzu (1857–1894), nemškem fiziku, ki je zaslužen za dokazovanje obstoja elektromagnetnega sevanja. Njegova odkritja so potrdila teorije, ki jih je postavil James Clerk Maxwell in jih postavil v štiri slavne enačbe, ki so ugotavljale, da sta svetloba in toplota elektromagnetni pojav.

Na tej poti je bil Hertz tudi prvi raziskovalec, ki je potrdil obstoj fotoelektričnega učinka in prvi odkril radijske valove. Ker ni bil praktičen človek, Hertz ni verjel, da bi ti dosežki imeli kakšno korist na svetu, v resnici pa so postavili temelje sodobni brezžični dobi. Za vse njegove dosežke je znanstveni svet leta 1930 počastil Hertza, tako da je po njem poimenoval frekvenčno enoto.

Elektrarne po vsem svetu proizvajajo elektriko z elektromagnetno indukcijo, pojav, ki ga je odkril fizik Michael Faraday, fiziki pa so ga preučevali v celotnem 19. stoletju. Osnova tega pojava je, da spreminjajoča se magnetna polja inducira električni tok v vodniku. Generatorske postaje to načelo uporabljajo tako, da s pomočjo pare vrtijo veliko prevodno tuljavo v močnem magnetnem polju. Zaradi vrtenja tuljave nastala elektrika spreminja polarnost z vsakim vrtenjem tuljave. Znan je kot izmenični tok, frekvenca premika polarnosti, izmerjena v Hz, pa je odvisna od hitrosti vrtenja turbine.

Severnoameriški standard 60 Hz sega do Nikole Tesle, ki je zasnoval prvo elektrarno na Niagarskih slapovih. Tesla je odkril, da je 60 Hz najučinkovitejša frekvenca za distribucijo energije po daljnovodih. V Evropi in delih Azije, kjer je standardna frekvenca izmeničnega toka 50 Hz, je prenos električne energije 15 do 20 odstotkov manj učinkovit.

Pri vseh vrstah valovnih pojavov sta frekvenca in valovna dolžina vzajemni količini. Ker vsa elektromagnetna sevanja potujejo z enako hitrostjo - svetlobno hitrostjo - se frekvenca sevanja z naraščanjem valovne dolžine zmanjšuje. Pri razvoju konceptov kvantne fizike je Max Planck odkril, da energija (E) valovnega paketa svetlobe - kvant - je sorazmeren njegovi frekvenci (f). Enačba jeE​ = ​hf, kjehje Planckova konstanta.

Sevanje z največjo energijo je sevanje z najvišjo frekvenco in se pogosto meri v megahercih (10⁶ Hz), gigaherci (10⁹ Hz) vse do peta herca (10¹⁵ Hz). Sevanje s frekvencami v območju petahercev lahko obstaja v jedrih črnih lukenj in kvazarjev, ne pa tudi v vsakdanjem zemeljskem svetu ljudi.