Tartalom
- A Hertz egység eredete
- Miért a generált villamos energia ciklikus?
- A Hertz egység elektromágneses sugárzásban
Hallja a hertz kifejezést az elektromosságban, valamint az elektromágneses hullámok - amelyekre példa a fény- és rádióhullámok - és a számítógépes processzorok sebességének megvitatásakor. Ezen jelenségek közös tényezője, hogy valamilyen típusú oszcillációval járnak, és a hertz egységet használják ezen oszcillációk frekvenciájának mérésére. Ennek egyszerű jelentése van. Egy hertz csak egy ciklus másodpercenként. Általában rövidített formában írják, ami Hz. Így ahelyett, hogy másodpercenként 100 ciklust írnának, a tudósok 100 Hz-et írnak.
Az otthonok világszerte működtetõ áramát váltakozó áramú váltakozó áramú áramnak nevezik. Ahelyett, hogy közvetlenül egy sorkapocs között áramlik, az AC áram oszcillál, és a másodpercenkénti ciklusok számát hertsekben fejezik ki. A generált villamos energia frekvenciája minden országban nem azonos, de Észak-Amerikában egységes 60 Hz. Az elektromágneses energia általában oszcilláló hullámformákból áll, és az oszcillációk frekvenciája Hz-ben kifejezve határozza meg a sugárzás jellemzőit.
A Hertz egység eredete
A hertz nevét Heinrich Hertz (1857–1894) német fizikusnak nevezték el, akinek a hite az elektromágneses sugárzás meglétének bizonyítása. Felismerései megerősítették James Clerk Maxwell által kidolgozott elméleteket, amelyeket a négy híres egyenletben rögzítettek, amelyek megállapították, hogy a fény és a hő elektromágneses jelenség.
Mindeközben Hertz volt az első kutató, aki megerősítette a fotoelektromos hatás fennállását, és elsőként felismerte a rádióhullámokat. Hertz, aki nem gyakorlati ember, nem hitte, hogy ezeknek a teljesítményeknek haszna lenne a világban, ám valójában megteremtették az alapot a modern vezeték nélküli kor számára. A tudományos világ minden eredményéért 1930-ban kitüntette Hertzt azáltal, hogy elnevezte az ő utáni frekvenciaegységet.
Miért a generált villamos energia ciklikus?
A világszerte működő erőművek elektromágneses indukcióval termelnek áramot - ezt a jelenséget Michael Faraday fizikus fedezte fel és a fizikusok a 19. század folyamán tanulmányozták. Ennek a jelenségnek az alapja, hogy a megváltozott mágneses áramvezetést indukál egy vezetőben. A generáló állomások ezt az elvet használják azzal, hogy gőzt használnak egy nagy vezetőképességű tekercs forgatásához erős mágneses mezőben. A tekercs forgása miatt a generált villamos energia megváltoztatja a polaritást a tekercs minden egyes fordulata mellett. Váltóáramnak nevezik, és a polaritás eltolódásának frekvenciája, Hz-ben mérve, a turbina forgási sebességétől függ.
Az észak-amerikai 60 Hz-es szabvány visszajut Nikola Tesla-hoz, aki megtervezte az első villamos erőművet a Niagara-vízesésnél. Tesla felfedezte, hogy a 60 Hz volt a leghatékonyabb frekvencia az energiavezetékek mentén történő energiaelosztáshoz. Európában és Ázsia egyes részein, ahol a normál váltóáram frekvenciája 50 Hz, a villamosenergia-átvitel 15-20 százalékkal kevésbé hatékony.
A Hertz egység elektromágneses sugárzásban
Bármely típusú hullám jelenségnél a frekvencia és a hullámhossz kölcsönös nagyságrendű. Mivel az összes elektromágneses sugárzás ugyanolyan sebességgel halad - a fénysebességgel -, a sugárzás frekvenciája csökken a hullámhossz növekedésével. A kvantumfizika mögött meghúzódó koncepció kidolgozásakor Max Planck rájött, hogy az energia (E) egy fényhullám-csomag - kvantum - arányos a frekvenciájával (f). Az egyenlet: E = HF, ahol h a Plancks állandó.
A legnagyobb energiájú sugárzás a legmagasabb frekvenciájú, és gyakran megahertsekben mérve (106 Hz), gigaherc (109 Hz) egészen a peta hertzig (1015 Hz). A petahertz tartomány frekvenciájú sugárzása létezhet a fekete lyukak és kvazárok magjában, de az emberek mindennapi földi világában nem.