Hvad er Hertz i elektricitet?

Indhold

• Oprindelsen af ​​Hertz-enheden
• Hvorfor er genereret elektricitet cyklisk?
• Hertz-enheden i elektromagnetisk stråling

Du hører udtrykket hertz i elektricitet såvel som når vi diskuterer transmission af elektromagnetiske bølger - hvoraf lys- og radiobølger er eksempler - og hastigheden for computerprocessorer. Den fælles faktor i alle disse fænomener er, at de involverer en eller anden type svingning, og hertz-enheden bruges til at måle frekvensen af ​​disse svingninger. Det har en enkel betydning. Én hertz er simpelthen en cyklus i sekundet. Det er normalt skrevet i sin forkortede form, som er Hz. I stedet for at skrive 100 cyklusser i sekundet skriver forskere 100 Hz.

Den elektricitet, der driver hjem overalt i verden, er kendt som vekselstrøm - vekselstrøm - elektricitet. I stedet for at flyde direkte mellem et par terminaler, veksler vekselstrøm, og antallet af cyklusser pr. Sekund udtrykkes som hertz. Hyppigheden af ​​produceret elektricitet er ikke den samme i alle lande, men det er en ensartet 60 Hz i hele Nordamerika. Generelt består elektromagnetisk energi af svingende bølgeformer, og frekvensen af ​​svingningerne, udtrykt som Hz, bestemmer strålningens karakteristika.

Oprindelsen af ​​Hertz-enheden

Hertz er opkaldt efter Heinrich Hertz (1857–1894), en tysk fysiker med kreditering for at demonstrere eksistensen af ​​elektromagnetisk stråling. Hans opdagelser bekræftede teorier etableret af James Clerk Maxwell og lagde ud i de fire berømte ligninger, der konstaterede, at lys og varme er elektromagnetiske fænomener.

Undervejs var Hertz også den første forsker, der bekræftede eksistensen af ​​den fotoelektriske effekt og den første til at detektere radiobølger. Ikke en praktisk mand, Hertz troede ikke, at disse resultater ville have nogen brug i verden, men faktisk lagde de grundlaget for den moderne trådløse tidsalder. For alle sine resultater hædret den videnskabelige verden Hertz i 1930 ved at navngive frekvensenheden efter ham.

Hvorfor er genereret elektricitet cyklisk?

Kraftstationer rundt omkring i verden genererer elektricitet ved hjælp af elektromagnetisk induktion, et fænomen opdaget af fysiker Michael Faraday og studeret af fysikere gennem hele det 19. århundrede. Grundlaget for dette fænomen er, at en skiftende magnetisk indføring inducerer en elektrisk strøm i en leder. Genereringsstationer gør brug af dette princip ved at bruge damp til at rotere en stor ledende spole i et stærkt magnetfelt. På grund af rotationen af ​​spolen skifter den producerede elektricitet polaritet med hver rotation af spolen. Det er kendt som vekselstrøm, og frekvensen af ​​polaritetsskiftet, målt i Hz, afhænger af turbinens rotationshastighed.

Den nordamerikanske standard på 60 Hz går tilbage til Nikola Tesla, der konstruerede det første elektriske kraftværk ved Niagara Falls. Tesla opdagede, at 60 Hz var den mest effektive frekvens til energifordeling langs kraftledninger. I Europa og dele af Asien, hvor standardfrekvensen for vekselstrøm er 50 Hz, er elektricitetsoverførslen 15 til 20 procent mindre effektiv.

Hertz-enheden i elektromagnetisk stråling

I enhver type bølgefenomen er frekvens og bølgelængde gensidige mængder. Fordi al elektromagnetisk stråling bevæger sig med samme hastighed - lysets hastighed - falder strålingsfrekvensen, når bølgelængden går op. Da han udviklede koncepterne bag kvantefysik, opdagede Max Planck, at energien (E) af en bølgelyspakke - et kvante - er proportional med dens frekvens (f). Ligningen er E = hf, hvor h er Plancks konstant.

Strålingen med den højeste energi er den med den højeste frekvens, og den måles ofte i megahertz (10⁶ Hz), gigahertz (10⁹ Hz) helt op til peta hertz (10¹⁵ Hz). Stråling med frekvenser i petahertz-området kan forekomme i kernerne af sorte huller og kvasarer, men ikke i den daglige jordiske verden for mennesker.