Sadržaj
- Podrijetlo Hertz jedinice
- Zašto je generirana električna energija ciklička?
- Hertz jedinica u elektromagnetskom zračenju
Čujete pojam hertz u struji, kao i kada razgovarate o prenošenju elektromagnetskih valova - od kojih su primjerice svjetlosni i radio valovi - i brzini računalnih procesora. Zajednički faktor u svim tim pojavama je da uključuju neke vrste oscilacija, a hertz jedinica koristi se za mjerenje frekvencije ovih oscilacija. Ima jednostavno značenje. Jedan herc je jednostavno jedan ciklus u sekundi. Obično se piše u skraćenom obliku, a to je Hz. Dakle, umjesto da pišu 100 ciklusa u sekundi, znanstvenici pišu 100 Hz.
Struja koja napaja domove širom svijeta poznata je i kao izmjenična struja - izmjenična struja. Umjesto da teče izravno između para terminala, izmjenična struja oscilira, a broj ciklusa u sekundi izražava se kao hertz. Frekvencija proizvedene električne energije nije ista u svakoj zemlji, ali jednoličnih je 60 Hz u cijeloj Sjevernoj Americi. Općenito, elektromagnetska se energija sastoji od oscilirajućih valnih oblika, a frekvencija oscilacija, izražena kao Hz, određuje karakteristike zračenja.
Podrijetlo Hertz jedinice
Hertz je dobio ime po Heinrichu Hertzu (1857.-1894.), Njemačkom fizičaru koji je zaslužan za demonstriranje postojanja elektromagnetskog zračenja. Njegova otkrića potvrdila su teorije koje je uspostavio James Clerk Maxwell i koje su izložene u četiri poznate jednadžbe koje su utvrdile da su svjetlost i toplina elektromagnetski fenomeni.
Uz put, Hertz je bio i prvi istraživač koji je potvrdio postojanje fotoelektričnog efekta i prvi koji je otkrio radio valove. Nije praktičan čovjek, Hertz nije vjerovao da će ta dostignuća imati nikakve koristi u svijetu, ali u stvari su postavili temelje modernom bežičnom dobu. Za sva njegova dostignuća, znanstveni svijet počastio je Hertza 1930. godine imenovanjem jedinice frekvencije nakon njega.
Zašto je generirana električna energija ciklička?
Elektrane širom svijeta proizvode električnu energiju elektromagnetskom indukcijom, fenomenom koji je otkrio fizičar Michael Faraday i proučavao fizičar tijekom 19. stoljeća. Temelj ovog fenomena je da magnetska promjena koja se mijenja mijenja inducira električnu struju u vodiču. Generatorske stanice koriste ovo načelo pomoću pare za zakretanje velike provodne zavojnice u jakom magnetskom polju. Zbog zakretanja zavojnice, generirana električna energija mijenja polaritet sa svakim okretanjem zavojnice. Poznat je kao izmjenična struja, a frekvencija pomaka polariteta, izmjerena u Hz, ovisi o brzini vrtnje turbine.
Sjevernoamerički standard od 60 Hz seže do Nikole Tesle koji je izradio prvu elektranu na Niagarinim vodopadima. Tesla je otkrio da je 60 Hz najučinkovitija frekvencija za raspodjelu energije duž dalekovoda. U Europi i dijelovima Azije, gdje je standardna frekvencija izmjenične struje 50 Hz, prijenos električne energije je 15 do 20 posto manje učinkovit.
Hertz jedinica u elektromagnetskom zračenju
U bilo kojoj vrsti valnih pojava, frekvencija i valna duljina su recipročne količine. Budući da sve elektromagnetsko zračenje putuje istom brzinom - brzinom svjetlosti - frekvencija zračenja opada kako se valna dužina povećava. Razvijajući koncepte koji stoje iza kvantne fizike, Max Planck je otkrio da energija (E) valnog paketa svjetlosti - kvant - proporcionalan je njegovoj frekvenciji (f). Jednadžba je E = HF, gdje h je Plancks konstanta.
Zračenje s najvišom energijom je s najvećom frekvencijom, a ono se često mjeri u megahercima (106 Hz), gigaherc (109 Hz) sve do peta hertza (1015 Hz). Zračenje frekvencijama u rasponu petaherca može postojati u jezgrama crnih rupa i kvazara, ali ne u svakodnevnom zemaljskom svijetu ljudskih bića.