Съдържание
- Произходът на звената Херц
- Защо генерираната електрическа енергия е циклична?
- Херцовият модул в електромагнитното излъчване
Чувате термина херц в електричеството, както и когато обсъждате предаването на електромагнитни вълни - от които светлинни и радиовълни са примери - и скоростта на компютърните процесори. Общият фактор за всички тези явления е, че те включват някакъв тип трептения и херцовата единица се използва за измерване на честотата на тези трептения. Тя има просто значение. Един херц е просто един цикъл в секунда. Обикновено се пише в съкратената му форма, което е Hz. По този начин, вместо да пишат 100 цикъла в секунда, учените пишат 100 Hz.
Електричеството, което захранва домовете по целия свят, е известно като променлив ток - променлив ток. Вместо да тече директно между чифт терминали, променливотоковият ток се колебае и броят цикли в секунда се изразява като херц. Честотата на генерираната електроенергия не е еднаква във всяка страна, но е равномерна 60 Hz в Северна Америка. По принцип електромагнитната енергия се състои от осцилиращи форми на вълната, а честотата на трептенията, изразена като Hz, определя характеристиките на излъчването.
Произходът на звената Херц
Херцът е кръстен на Хайнрих Херц (1857–1894), немски физик, който е заслужил да демонстрира съществуването на електромагнитно излъчване. Откритията му потвърждават теориите, установени от Джеймс Клерк Максуел и изложени в четирите известни уравнения, които установяват, че светлината и топлината са електромагнитни явления.
По пътя Херц е и първият изследовател, който потвърди съществуването на фотоелектричния ефект и първият, който открива радиовълните. Не е практичен човек, Херц не вярваше, че тези постижения ще имат някаква полза в света, но всъщност те положиха основите на съвременната безжична епоха. За всичките си постижения научният свят почита Херц през 1930 г., като назовава единицата за честота след него.
Защо генерираната електрическа енергия е циклична?
Електроцентралите по целия свят произвеждат електричество чрез електромагнитна индукция, явление, открито от физика Майкъл Фарадей и изследвано от физиците през 19 век. Основата на това явление е, че променящата се магнитна подадена индуцира електрически ток в проводник. Генериращите станции използват този принцип, като използват пара, за да въртят голяма проводяща намотка в силно магнитно поле. Поради въртенето на бобината, генерираното електричество променя полярността с всяко въртене на бобината. Известен е като променлив ток, а честотата на изместване на полярността, измерена в Hz, зависи от скоростта на въртене на турбината.
Северноамериканският стандарт от 60 Hz се връща към Никола Тесла, който проектира първата електроцентрала в Ниагарския водопад. Тесла откри, че 60 Hz е най-ефективната честота за разпределение на енергия по електропроводи. В Европа и части от Азия, където стандартната честота на променливотоковия ток е 50 Hz, предаването на електричество е с 15 до 20 процента по-малко ефективно.
Херцовият модул в електромагнитното излъчване
Във всеки тип явление на вълната честотата и дължината на вълната са реципрочни величини. Тъй като всички електромагнитни лъчения се движат със същата скорост - скоростта на светлината - честотата на излъчването намалява с увеличаване на дължината на вълната. При разработването на концепциите, стоящи зад квантовата физика, Макс Планк откри, че енергията (E) на вълнов пакет светлина - квантов - е пропорционален на неговата честота (е). Уравнението е E = HF, където з е Планк постоянна.
Излъчването с най-висока енергия е това с най-висока честота и често се измерва в мегагерци (106 Hz), гигагерц (109 Hz) чак до пета херц (1015 Hz). Излъчване с честоти в петагерцовия диапазон може да съществува в ядрата на черните дупки и квазари, но не и във всекидневния земен свят на хората.