Sisältö
Kuulet termiä hertsejä sähkössä sekä keskusteltaessa sähkömagneettisten aaltojen siirrosta - joista esimerkkejä ovat valo- ja radioaallot - ja tietokoneprosessorien nopeudesta. Kaikissa näissä ilmiöissä yleinen tekijä on, että niihin liittyy jonkin tyyppisiä värähtelyjä, ja hertsiyksikköä käytetään näiden värähtelyjen taajuuden mittaamiseen. Sillä on yksinkertainen merkitys. Yksi hertsi on yksinkertaisesti yksi jakso sekunnissa. Se kirjoitetaan yleensä lyhennetyssä muodossa, joka on Hz. Siksi sen sijaan, että kirjoittaisi 100 sykliä sekunnissa, tutkijat kirjoittavat 100 Hz.
Kotien kautta maailman johtava sähkö on nimeltään vaihtovirta-vaihtovirta. Sen sijaan, että se virtaa suoraan pääteparin välillä, vaihtovirta värähtelee, jaksojen lukumäärä sekunnissa ilmaistaan hertseinä. Tuotetun sähkön taajuus ei ole sama kaikissa maissa, mutta se on yhtenäinen 60 Hz koko Pohjois-Amerikassa. Yleensä sähkömagneettinen energia koostuu värähtelevistä aaltomuodoista, ja värähtelyjen taajuus, ilmaistuna Hz: nä, määrittää säteilyn ominaisuudet.
Hertz-yksikön alkuperä
Hertsi on nimetty saksalaisen fyysikon Heinrich Hertzin (1857–1894) mukaan, jolla on tunnustusta sähkömagneettisen säteilyn olemassaolosta. Hänen löytönsä vahvistivat James Clerk Maxwellin perustamat teoriat, jotka esitettiin neljässä kuuluisassa yhtälössä, jotka vahvistivat, että valo ja lämpö ovat sähkömagneettisia ilmiöitä.
Matkan varrella Hertz oli myös ensimmäinen tutkija, joka vahvisti valosähkön olemassaolon ja havaitsi ensimmäisenä radioaaltoja. Ei käytännöllinen mies, Hertz ei uskonut, että näillä saavutuksilla olisi mitään hyötyä maailmassa, mutta itse asiassa he loivat perustan uudelle langattomalle ajalle. Kaikista saavutuksistaan tiedemaailma kunnioitti Hertzia vuonna 1930 nimeämällä taajuusyksikön hänen jälkeensä.
Miksi sähköntuotanto on syklistä?
Voimalaitokset tuottavat sähköä ympäri maailmaa sähkömagneettisella induktiolla. Fyysikko Michael Faraday on löytänyt ilmiön, jota fyysikot ovat tutkineet 1800-luvulla. Tämän ilmiön perustana on, että muuttuva magneettinen indusoi sähkövirran johtimessa. Generaattorit käyttävät tätä periaatetta höyryn avulla kääntääkseen suurta johtavaa kelaa voimakkaassa magneettikentässä. Kelan pyörimisen takia syntyvä sähkö muuttaa polaarisuutta kelan jokaisella pyörimisellä. Sitä kutsutaan vaihtovirtaksi, ja napaisuuden muutoksen taajuus, mitattuna hertseinä, riippuu turbiinin pyörimisnopeudesta.
Pohjois-Amerikan 60 Hz: n standardi juontaa Nikola Teslaan, joka suunnitteli ensimmäisen sähkövoimalan Niagaran putouksella. Tesla havaitsi, että 60 Hz oli tehokkain taajuus energianjakeluun voimalinjoilla. Euroopassa ja Aasian osissa, joissa vakiovirtataajuus on 50 Hz, sähkönsiirto on 15 - 20 prosenttia vähemmän tehokasta.
Hertz-yksikkö sähkömagneettisessa säteilyssä
Minkä tahansa tyyppisissä aaltoilmiöissä taajuus ja aallonpituus ovat vastavuoroisia suuruuksia. Koska kaikki sähkömagneettinen säteily liikkuu samalla nopeudella - valon nopeudella -, säteilyn taajuus laskee aallonpituuden kasvaessa. Max Planck huomasi, että energia ((E) aaltopaketin valo - kvantti - on verrannollinen sen taajuuteen (f). Yhtälö on E = hf, missä h on Plancks vakio.
Suurimman energian säteily on korkeimmalla taajuudella, ja se mitataan usein megahertseinä (106 Hz), gigahertsi (109 Hz) aina petahertsiin (1015 Hz). Säteily petahertsialueen taajuuksilla voi esiintyä mustien reikien ja kvaasarien ytimissä, mutta ei ihmisten jokapäiväisessä maanpäällisessä maailmassa.