Sisu
- Hertzi üksuse päritolu
- Miks on toodetud elekter tsükliline?
- Hertsiseade elektromagnetilise kiirguse osas
Te kuulete mõistet hertz nii elektris kui ka elektromagnetiliste lainete - mille näideteks on valgus- ja raadiolained - ja arvutiprotsessorite kiiruse üle arutamisel. Kõigi nende nähtuste ühine tegur on see, et need hõlmavad teatud tüüpi võnkumisi ja nende võnkumiste sageduse mõõtmiseks kasutatakse hertsiseadet. Sellel on lihtne tähendus. Üks herts on lihtsalt üks tsükkel sekundis. Tavaliselt kirjutatakse selle lühendatud kujul, mis on Hz. Seega kirjutavad teadlased 100 tsükli sekundis kirjutamise asemel 100 Hz.
Elektrit, mis kogu maailmas kodusid vallandab, nimetatakse vahelduvvoolu elektriks. Selle asemel, et otse klemmide vahel voolata, kõigub vahelduvvool ja tsüklite arvu sekundis väljendatakse hertsides. Genereeritud elektrienergia sagedus pole kõigis riikides ühesugune, kuid kogu Põhja-Ameerikas on see ühtlane 60 Hz. Üldiselt koosneb elektromagnetiline energia võnkuvatest lainekujudest ja kiirguse karakteristikud määravad võnkesageduse, väljendatuna Hz-ga.
Hertzi üksuse päritolu
Herts on oma nime saanud Saksa füüsiku Heinrich Hertzi (1857–1894) järgi, kellel on tunnustatud elektromagnetilise kiirguse olemasolu. Tema avastused kinnitasid James Clerk Maxwelli loodud teooriaid, mis olid esitatud neljas kuulsas võrrandis, mis kinnitasid, et valgus ja kuumus on elektromagnetilised nähtused.
Hertz oli ka esimene uurija, kes kinnitas fotoelektrilise efekti olemasolu ja tuvastas esimesena raadiolained. Pole praktiline mees, kuid Hertz ei uskunud, et neil saavutustel oleks maailmas mingit kasu, kuid tegelikult panid nad aluse tänapäevasele juhtmevabale ajajärgule. Kõigi saavutuste eest austas teadusmaailm Hertzit 1930. aastal, nimetades tema järel sagedusühikut.
Miks on toodetud elekter tsükliline?
Kogu maailma elektrijaamad toodavad elektrienergiat elektromagnetilise induktsiooni abil - nähtus, mille füüsik Michael Faraday avastas ja mida füüsikud on uurinud kogu 19. sajandi vältel. Selle nähtuse alus on see, et muudetud magnetväljaga indutseeritakse juhis elektrivool. Generaatorjaamad kasutavad seda põhimõtet, kasutades suurt juhtiva mähise pöörlemiseks tugevas magnetväljas auru kasutades auru. Mähise pöörlemise tõttu muudab tekitatud elekter polaarsust iga mähise pöörlemisega. Seda nimetatakse vahelduvvooluks ja polaarsuse nihke sagedus, mõõdetuna hertsides, sõltub turbiini pöörlemiskiirusest.
Põhja-Ameerika standard 60 Hz ulatub tagasi Nikola Tesla juurde, kes ehitas Niagara juga esimese elektrijaama. Tesla avastas, et elektriliinide pikemal energia jaotamisel on kõige tõhusam sagedus 60 Hz. Euroopas ja Aasia osades, kus vahelduvvoolu standardsagedus on 50 Hz, on elektri edastamine 15 kuni 20 protsenti vähem tõhus.
Hertsiseade elektromagnetilise kiirguse osas
Igasuguse laine nähtuse korral on sagedus ja lainepikkus vastastikused suurused. Kuna kogu elektromagnetiline kiirgus liigub sama kiirusega - valguse kiirusega -, siis kiirguse sagedus väheneb, kui lainepikkus tõuseb. Kvantfüüsika kontseptsioonide väljatöötamisel avastas Max Planck, et energia (E) valguse lainepaketi - kvanti - väärtus on võrdeline selle sagedusega (f). Võrrand on E = hf, kus h on Plancks konstantne.
Suurima energiakiirgusega kiirgus on kõrgeima sagedusega ja seda mõõdetakse sageli megahertsides (106 Hz), gigahertsi (109 Hz) kuni peta hertsini (1015 Hz). Kiirgus petahertside sagedusega võib esineda mustade aukude ja kvaasarite südamikes, kuid mitte inimeste igapäevases maapealses maailmas.