Contenu
- L'origine de l'unité Hertz
- Pourquoi l'électricité générée est-elle cyclique?
- L'unité Hertz dans le rayonnement électromagnétique
Vous entendez le terme hertz en électricité ainsi que lorsque vous parlez de la transmission d'ondes électromagnétiques - dont la lumière et les ondes radio sont des exemples - et de la vitesse des processeurs informatiques. Le facteur commun à tous ces phénomènes est qu’ils impliquent une certaine oscillation, et l’unité hertz est utilisée pour mesurer la fréquence de ces oscillations. Cela a un sens simple. Un hertz est simplement un cycle par seconde. Son généralement écrit dans sa forme abrégée, qui est Hz. Ainsi, au lieu d'écrire 100 cycles par seconde, les scientifiques écrivent 100 Hz.
L’électricité qui alimente les maisons du monde entier est connue sous le nom de courant alternatif - électricité. Plutôt que de circuler directement entre une paire de terminaux, le courant alternatif oscille et le nombre de cycles par seconde est exprimé en hertz. La fréquence de l’électricité produite n’est pas la même dans tous les pays, mais c’est une fréquence uniforme de 60 Hz dans l’ensemble de l’Amérique du Nord. En général, l’énergie électromagnétique est constituée de formes d’ondes oscillantes et la fréquence des oscillations, exprimée en Hz, détermine les caractéristiques du rayonnement.
L'origine de l'unité Hertz
Le hertz doit son nom à un physicien allemand, Heinrich Hertz (1857-1894), reconnu pour avoir démontré l'existence d'un rayonnement électromagnétique. Ses découvertes ont confirmé les théories établies par James Clerk Maxwell et présentées dans les quatre fameuses équations établissant que la lumière et la chaleur sont des phénomènes électromagnétiques.
En cours de route, Hertz a également été le premier chercheur à confirmer l’existence de l’effet photoélectrique et le premier à détecter des ondes radio. Pas un homme pratique, Hertz ne croyait pas que ces réalisations auraient une utilité quelconque dans le monde, mais en fait, elles ont jeté les bases de l'ère moderne du sans fil. En dépit de toutes ses réalisations, le monde scientifique a rendu hommage à Hertz en 1930 en nommant son unité de fréquence.
Pourquoi l'électricité générée est-elle cyclique?
Les centrales du monde entier produisent de l'électricité par induction électromagnétique, un phénomène découvert par le physicien Michael Faraday et étudié par les physiciens au cours du XIXe siècle. La base de ce phénomène est qu’un champ magnétique changeant induit un courant électrique dans un conducteur. Les centrales utilisent ce principe en utilisant de la vapeur pour faire tourner une grande bobine conductrice dans un champ magnétique puissant. En raison de la rotation de la bobine, l'électricité générée change de polarité à chaque rotation de la bobine. C'est ce qu'on appelle le courant alternatif, et la fréquence du décalage de polarité, mesurée en Hz, dépend de la vitesse de rotation de la turbine.
La norme nord-américaine de 60 Hz remonte à Nikola Tesla, qui a conçu la première centrale électrique à Niagara Falls. Tesla a découvert que la fréquence de 60 Hz était la fréquence la plus efficace pour la distribution d'énergie le long des lignes électriques. En Europe et dans certaines régions d’Asie, où la fréquence standard du courant alternatif est de 50 Hz, le transport de l’électricité est de 15 à 20% moins efficace.
L'unité Hertz dans le rayonnement électromagnétique
Dans tout type de phénomène d'onde, la fréquence et la longueur d'onde sont des quantités réciproques. Parce que tout le rayonnement électromagnétique voyage à la même vitesse - la vitesse de la lumière - la fréquence du rayonnement diminue au fur et à mesure que la longueur d'onde augmente. En développant les concepts de la physique quantique, Max Planck a découvert que l’énergie (E) d'un paquet d'ondes de lumière - un quantum - est proportionnel à sa fréquence (F). L'équation est E = hf, où h Plancks est-il constant?
Le rayonnement avec la plus haute énergie est celui avec la plus haute fréquence, et il est souvent mesuré en mégahertz (106 Hz), gigahertz (109 Hz) jusqu’à peta hertz (1015 Hz). Des rayonnements dont les fréquences sont comprises dans la gamme des petahertz peuvent exister dans les noyaux de trous noirs et de quasars, mais pas dans le monde terrestre quotidien des êtres humains.