Содержание
- Происхождение единицы Герца
- Почему генерируемая электроэнергия циклична?
- Единица Герца в электромагнитном излучении
Вы слышите термин герц в электричестве, а также при обсуждении передачи электромагнитных волн, примером которых являются свет и радиоволны, и скоростью компьютерных процессоров. Общим фактором во всех этих явлениях является то, что они связаны с колебаниями определенного типа, а единица герца используется для измерения частоты этих колебаний. Это имеет простой смысл. Один герц - это просто один цикл в секунду. Его обычно пишут в сокращенной форме, то есть Гц. Таким образом, вместо того, чтобы писать 100 циклов в секунду, ученые пишут 100 Гц.
Электричество, которое питает дома во всем мире, известно как переменный ток - электричество. Вместо того, чтобы течь непосредственно между парой клемм, переменный ток колеблется, и число циклов в секунду выражается в герцах. Частота генерируемой электроэнергии не одинакова в каждой стране, но она равна 60 Гц по всей Северной Америке. В общем, электромагнитная энергия состоит из колебательных форм волны, а частота колебаний, выраженная в Гц, определяет характеристики излучения.
Происхождение единицы Герца
Герц назван в честь Генриха Герца (1857–1894), немецкого физика, которому приписывают демонстрацию существования электромагнитного излучения. Его открытия подтвердили теории, основанные Джеймсом Клерком Максвеллом и изложенные в четырех знаменитых уравнениях, которые установили, что свет и тепло являются электромагнитными явлениями.
По пути Герц был также первым исследователем, который подтвердил существование фотоэлектрического эффекта и первым, чтобы обнаружить радиоволны. Не практичный человек, Герц не верил, что эти достижения будут иметь какое-либо применение в мире, но на самом деле они заложили основу для современной беспроводной эпохи. За все его достижения научный мир почтил Герца в 1930 году, назвав его единицу частоты.
Почему генерируемая электроэнергия циклична?
Электростанции по всему миру генерируют электричество с помощью электромагнитной индукции, феномен, открытый физиком Майклом Фарадеем и изучаемый физиками в течение 19-го века. Основой этого явления является то, что изменяющееся магнитное поле индуцирует электрический ток в проводнике. Генерирующие станции используют этот принцип, используя пар для вращения большой проводящей катушки в сильном магнитном поле. Из-за вращения катушки генерируемое электричество меняет полярность при каждом вращении катушки. Он известен как переменный ток, и частота сдвига полярности, измеряемая в Гц, зависит от скорости вращения турбины.
Североамериканский стандарт 60 Гц восходит к Никола Тесла, который спроектировал первую электростанцию в Ниагарском водопаде. Тесла обнаружил, что 60 Гц была наиболее эффективной частотой для распределения энергии по линиям электропередачи. В Европе и некоторых частях Азии, где стандартная частота переменного тока составляет 50 Гц, передача электроэнергии на 15–20 процентов менее эффективна.
Единица Герца в электромагнитном излучении
В любом типе волнового явления частота и длина волны являются взаимными величинами. Поскольку все электромагнитное излучение движется с одинаковой скоростью - скоростью света - частота излучения уменьшается с увеличением длины волны. Разрабатывая концепции квантовой физики, Макс Планк обнаружил, что энергия (Е) волнового пакета света - кванта - пропорциональна его частоте (е). Уравнение Е = высокочастотный, где час постоянная Планка.
Излучение с самой высокой энергией - это излучение с самой высокой частотой, которое часто измеряется в мегагерцах (10).6 Гц), гигагерц (109 Гц) вплоть до пета герц (1015 Гц). Излучение с частотами в петахерцовом диапазоне может существовать в ядрах черных дыр и квазаров, но не в повседневном земном мире людей.