Що таке Герц в електриці?

Зміст

• Походження одиниці Герца
• Чому генерується електрична енергія є циклічною?
• Агрегат Герца в електромагнітному випромінюванні

Ви чуєте термін герц в електриці, а також, коли обговорюєте передачу електромагнітних хвиль - приклади світла та радіохвилі - швидкість роботи комп'ютерних процесорів. Загальним фактором для всіх цих явищ є те, що вони включають коливання певного типу, і одиниця герца використовується для вимірювання частоти цих коливань. Він має просте значення. Один герц - це просто один цикл в секунду. Її зазвичай пишуть у скороченій формі, що є Гц. Таким чином, замість того, щоб записувати 100 циклів в секунду, вчені записують 100 Гц.

Електрика, яка живить будинки по всьому світу, відома як змінна струм - електричний струм. Замість того, щоб протікати безпосередньо між парою клем, струм змінного струму коливається, а кількість циклів в секунду виражається як герц. Частота виробленої електроенергії однакова у всіх країнах, але вона є рівномірною 60 Гц у всій Північній Америці. Загалом електромагнітна енергія складається з коливальних форм хвиль, а частота коливань, виражена у Гц, визначає характеристики випромінювання.

Походження одиниці Герца

Герц названий на честь Генріха Герца (1857–1894), німецького фізика, якому приписують наявність 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 виявив радіохвилі. Не є практичною людиною, Герц не вірив, що ці досягнення матимуть користь у світі, але насправді вони заклали основу сучасної епохи бездротового зв'язку. За всі його досягнення науковий світ вшанував Герца в 1930 році, назвавши одиницю частоти після нього.

Чому генерується електрична енергія є циклічною?

Електростанції по всьому світу виробляють електроенергію за допомогою електромагнітної індукції - явище, виявлене фізиком Майклом Фарадеєм і вивчене фізиками протягом 19 століття. В основі цього явища лежить те, що змінна магнітна подача індукує електричний струм у провіднику. Генеруючі станції використовують цей принцип, використовуючи пар для обертання великої провідної котушки в сильному магнітному полі. Через обертання котушки вироблена електрика змінює полярність з кожним обертанням котушки. Він відомий як змінний струм, а частота зсуву полярності, виміряна в Гц, залежить від швидкості обертання турбіни.

Північноамериканський стандарт 60 Гц відноситься до Нікола Тесла, який сконструював першу електростанцію на Ніагарському водоспаді. Тесла виявив, що 60 Гц була найбільш ефективною частотою для розподілу енергії по лінії електропередач. В Європі та частинах Азії, де стандартна частота струму змінного струму становить 50 Гц, передача електроенергії на 15-20 відсотків менш ефективна.

Агрегат Герца в електромагнітному випромінюванні

У будь-якому типі явища хвилі частота і довжина хвилі є взаємними величинами. Оскільки всі електромагнітні випромінювання рухаються з однаковою швидкістю - швидкістю світла - частота випромінювання зменшується в міру збільшення довжини хвилі. Розробляючи концепції квантової фізики, Макс Планк виявив, що енергія (Е) хвильового пакета світла - кванту - пропорційний його частоті (f). Рівняння є Е = hf, де год є постійною Планка.

Випромінювання з найвищою енергією - це те, що має найвищу частоту, і його часто вимірюють у мегагерцах (10⁶ Гц), гігагерц (10⁹ Гц) аж до пета герца (10¹⁵ Гц). Випромінювання з частотами в діапазоні петагерців може існувати в ядрах чорних дір і квазарів, але не в повсякденному земному світі людини.