Ви чуєте термін герц в електриці, а також при обговоренні передачі електромагнітних хвиль - прикладом яких є світло і радіохвилі - і швидкості комп'ютерних процесорів. Загальним фактором у всіх цих явищах є те, що вони включають коливання певного типу, а одиниця герц використовується для вимірювання частоти цих коливань. Це має просте значення. Один герц - це просто один цикл в секунду. Зазвичай це пишеться в скороченому вигляді, який становить Гц. Таким чином, замість того, щоб писати 100 циклів в секунду, вчені пишуть 100 Гц.
Електроенергія, яка живить будинки у всьому світі, відома як змінна - змінний струм - електрика. Замість того, щоб протікати безпосередньо між парою терміналів, змінний струм коливається, і кількість циклів в секунду виражається у герцах. Частота виробленої електроенергії не однакова в усіх країнах, але вона є рівномірною 60 Гц по всій Північній Америці. Взагалі, електромагнітна енергія складається з коливальних форм хвиль, а частота коливань, виражена як Гц, визначає характеристики випромінювання.
Походження одиниці Герца
Герц названий на честь Генріха Герца (1857–1894), німецького фізика, якому приписується демонстрація існування електромагнітного випромінювання. Його відкриття підтвердили теорії, встановлені Джеймсом Клерком Максвеллом і викладені в чотирьох відомих рівняннях, які встановили, що світло і тепло є електромагнітними явищами.
Попутно Герц був також першим дослідником, який підтвердив існування фотоефекту і першим, хто виявив радіохвилі. Не практичний чоловік, Герц не вірив, що ці досягнення матимуть користь у світі, але насправді вони заклали основу для сучасної ери бездротового зв'язку. Незважаючи на всі його досягнення, науковий світ вшанував Герца в 1930 році, назвавши одиницю частоти на його честь.
Чому вироблена електроенергія є циклічною?
Електростанції по всьому світу виробляють електроенергію за допомогою електромагнітної індукції - явища, виявленого фізиком Майклом Фарадеєм і вивченого фізиками протягом XIX століття. Основою цього явища є те, що змінюється магнітна область індукує електричний струм у провіднику. Генераторні станції використовують цей принцип, використовуючи пару для обертання великої провідної котушки в сильному магнітному полі. Через обертання котушки генерована електроенергія змінює полярність при кожному обертанні котушки. Він відомий як змінний струм, і частота зсуву полярності, виміряна в Гц, залежить від швидкості обертання турбіни.
Північноамериканський стандарт 60 Гц сходить до Ніколи Тесли, який спроектував першу електростанцію на Ніагарському водоспаді. Тесла виявив, що 60 Гц є найбільш ефективною частотою для розподілу енергії по лініях електропередач. В Європі та частині Азії, де стандартна частота змінного струму становить 50 Гц, передача електроенергії на 15-20 відсотків менш ефективна.
Апарат Герца в електромагнітному випромінюванні
У будь-якому типі хвильового явища частота та довжина хвилі є взаємними величинами. Оскільки все електромагнітне випромінювання рухається з однаковою швидкістю - швидкістю світла - частота випромінювання падає зі збільшенням довжини хвилі. Розробляючи концепції квантової фізики, Макс Планк виявив, що енергія (Е) хвильового пакета світла - кванту - пропорційний його частоті (f). Рівняння єЕ = hf, деh- постійна Планка.
Випромінювання з найвищою енергією є випромінюванням з найвищою частотою, і воно часто вимірюється в мегагерцах (106 Гц), гігагерц (109 Гц) аж до пета герц (1015 Гц). Випромінювання з частотами в діапазоні петахгерц може існувати в ядрах чорних дір і квазарів, але не в повсякденному земному світі людей.