Heinrich Hertz: Jeden zo zakladateľov elektrodynamiky a tvorca základov moderného chápania rádiových frekvencií

Heinrich Hertz: Jeden zo zakladateľov elektrodynamiky a tvorca základov moderného chápania rádiových frekvencií
Elektrolab Pridal  Elektrolab
  72 zobrazení
2
 0
História elektroniky

Hertz (Hz) je odvodenou jednotkou frekvencie v sústave SI (Medzinárodná sústava jednotiek), ktorá vyjadruje, koľko pravidelných dejov sa odohrá za časový úsek jednej sekundy. Jeden hertz jednoducho znamená "raz za sekundu", alebo 100 Hz znamená "stokrát za sekundu". Táto jednotka sa používa na opis ľubovoľného periodického deja - napríklad ľudské srdce môže biť s frekvenciou 1,2 Hz (žiže 1.2 údera za sekundu). Meno hertz bolo prijaté organizáciou CGPM (Conférence générale des poids et mesures) v roku 1960, nahradilo predchádzajúce meno tejto jednotky, cyklov za sekundu (cycles per second - cps), spolu s jej príslušnými násobkami (kilocykly, megacykly a tak ďalej). Vo svete elektrotechniky a fyziky existuje mnoho zákonov a termínov, ktoré priamo súvisia s ľuďmi, ktorí založili danú myšlienku, termín alebo objav v danej oblasti. Jedným z termínov, ktorý sa objavuje pomerne často, je termín hertz. O jednotke hertz teraz už vieme, ale kto je ten človek, ktorý stál za jej objavom?

Heinrich Rudolf Hertz, slávny nemecký fyzik a matematik, sa zaslúžil o objav rádiových vĺn - keď nadviazal na objavy Jamesa Clerka Maxwella o elektromagnetickom žiarení. Prirovnaním týchto energetických vĺn k samotnému svetlu tak Hertz pripravil pôdu pre naše moderné chápanie rádiových vĺn. Ako sa k tomu však dostal?

Začiatky a vzdelanie

Heinrich Hertz sa ako jeden z neskoších zakladateľov elektrodynamiky narodil 22. februára 1857 v Hamburgu, v rodine advokáta a senátora Gustava Ferdinanda Hertza. Ako najstaršie z piatich detí začal svoju cestu za vzdelaním vo svojich šiestich rokoch - k čomu ho poháňala jeho matka, ktorá trvala na tom, aby bol vždy najlepším žiakom v triede.

Vďaka tomuto tlaku mladý Hertz vynikal v škole Richarda Langeho. Lange bol sám o sebe nadaný vedec a hodinár, ktorý svoju posadnutosť presnosťou prenášal aj na svojich študentov. Jeho zručnosti v práci s drevom, kreslení a cudzích jazykoch čoskoro zažiarili vďaka tomuto učeniu, ktoré mu bolo vštepené. Obľuboval aj arabčinu a najmä technické skicovanie, ktoré študoval popri formálnych kurzoch.

Jeho vzdelanie bolo teda vzhľadom na jeho vek neuveriteľne všestranné. Keďže prejavoval značný talent a záujem v toľkých oblastiach, bolo preňho pomerne ťažké sa usadiť. Rovnako aj výber študijného odboru na univerzite bol pre neho náročný. Umenie a hudba sa mu nezdali dostatočné pre jeho ďalšie vzdelávanie, aj keď prírodné vedy boli jeho veľkou vášňou čo by nutne  znamenalo vzdať sa praktickej oblasti inžinierstva.

Hertz sa teda rozhodol pre druhý z nich - krátko po zložení maturitných skúšok začiatkom roka 1875 sa presťahoval do Frankfurtu, kde si nakoniec zabezpečil miesto v stavebníctve. V nasledujúcom roku sa po hlave vrhol do svojej inžinierskej práce.

Prechod na univerzitu

Hoci pochádzal z akademického prostredia, mal pomerne značné problémy s univerzitným prostredím a izoláciou. Jeho skúsenosti mu pomohli sformovať svoj názor, že súkromné štúdium - v porovnaní s verejným výskumom - je sebecké a nenapĺňajúce.

S omylom o potopených nákladoch, ktorý ho veľmi ťažil, pokračoval v štúdiu inžinierstva. Tento postup odštartovalo krátke pôsobenie na drážďanskej polytechnike, po ktorom nasledovala ročná vojenská služba a pokračovanie v štúdiu na mníchovskej Technische Hochschule.

Hertzove univerzitné časy bez akýchkoľvek pochybností dokázali, že inžinierstvo nie je jeho vysneným povolaním. Inžinierstvo sa mu teraz  po tom všetkom zdalo všedné, bezduché a rozhodne obyčajné. Jeho znva oživená láska k matematike však bola jeho svetlou nádejou.

S otcovým požehnaním (a finančnou podporou) sa zapísal na Mníchovskú univerzitu a pracoval na kariére výskumníka. Práve tu sa popri jeho bádateľskej povahe rozvíjalo aj jeho vedecké myslenie. V roku 1877 sa dychtivo rozvetvil a študoval mnohé témy, pričom sa zdokonaľoval v matematických zručnostiach.

Čoskoro sa presťahoval späť do Berlína a počas štúdia u Gustava Kirchhoffa a Hermanna von Helmholtza prvýkrát prenikol do sveta, s ktorým si ho v súčasnosti spájame. Hertz sa pustil do výskumu elektrickej zotrvačnosti, vyriešil praktický problém a za svoje úsilie získal v roku 1879 cenu filozofickej fakulty.

Po odmietnutí dlhodobého štúdia ceny v oblasti Maxwellových teoretických predpokladov napísal prácu O indukcii v otáčajúcich sa guľôčkach, ktorá sa zameriavala na elektromagnetickú indukciu súvisiacu s magnetickými poľami. V práci skúmal, ako sa v magnetických poliach správa kruhový disk otáčajúci sa okolo svojej osi symetrie.

Hertz použil obvod striedavého prúdu rezistor - indukčnosť - kondenzátor (RLC).

Táto práca sa stala jeho dizertačnou prácou 1880 a jej dokončenie trvalo len tri mesiace. Po úspešnom absolvovaní ústnych skúšok získal doktorát s vyznamenaním na Berlínskej univerzite.

Výskumná kariéra a významné úspechy

Keď sa stal Helmholtzovým asistentom v berlínskom Fyzikálnom inštitúte, začal Hertz publikovať 15 prác na rôzne témy. Venoval sa elektrine, katódovým lúčom a novým prístrojom. V rokoch 1880 až 1883 sa Hertz postupne odvrátil od súkromných prednášok a začal sa venovať rozvíjajúcej sa oblasti matematickej fyziky. Začal pôsobiť na univerzite v Kieli - napísal tri práce o meteorológii, elektromagnetických jednotkách a teoretických podrobnostiach Maxwellových zistení.

Neskôr sa vrátil na Technische Hochschule ako profesor v roku 1885 - na ktorej sa neskôr uskutočnili jeho najzásadnejšie objavy. V novembri 1886 sa vrátil späť a hlboko sa ponoril do Maxwellových teórií. Dostal za úlohu generovať a detegovať elektromagnetické žiarenie prostredníctvom prístroja, na čo potreboval vysielač. Jeho úlohou bolo navrhnúť a otestovať tento prístroj.

Dobová fotografia Hertzovho experimentu.

Tento prístroj mal tri základné komponenty:

  • Vysokonapäťová indukčná cievka
  • Kondenzátor pozostávajúci z kondenzátora a Leydenskej nádoby
  • Iskrište, ktoré je obklopené malými guľôčkami opačnej polarity

Hertz vytvoril experimentálny obvod pomocou tenkého kruhového kúska medeného drôtu, mosadznej guľôčky a špicatého konca drôtu. Skrutkovací mechanizmus zabezpečil, aby sa drôt mohol veľmi tesne priblížiť k mosadznej guli.Pri spárovaní iskrišťa s medeným prijímačom bolo cieľom vysielača určiť, nakoľko sa perióda kmitania elektrického prúdu zhoduje s periódou kmitania vysielača. Iskry prechádzali cez malú medzeru medzi guľou a bodom drôtu, čím sa potvrdila prítomnosť elektromagnetizmu.

Potom zistil, že rýchlosť tohto vyžarovania sa rovná rýchlosti svetla. Jeho odrazové a lomové vlastnosti boli tiež identické. Z toho vyplýva, že svetlo bolo formou elektromagnetického žiarenia - čím sa ukončila desaťročia trvajúca diskusia vo vedeckej komunite. Na jeho počesť sa jednotka elektromagnetickej frekvencie s jedným cyklom za sekundu stala známou ako "hertz". Tieto kľúčové zistenia umožnili Marconimu vynájsť rádio a zrod bezdrôtového telegrafu.

Ďalším objavom bol fotoelektrický efekt - keď materiál po absorbovaní elektromagnetického žiarenia vyžaruje elektricky nabité častice. Hertz v roku 1887 dokázal, že svetlo pri dopade na dve nabité kovové elektródy mení iskrivé napätie. Táto zmena napätia ovplyvnila niekoľko ďalších experimentov. Nakoniec vedci zistili vzťah medzi kinetickou energiou elektrónov a frekvenciou svetelných vĺn.

Hertzove poznatky a poznatky jeho nasledovníkov sa dnes uplatňujú v mnohých oblastiach. Elektrotechnika, fyzika a ďalšie odvetvia významne využili jeho vynálezy a rovnice o kontaktnej mechanike. V súlade s tým po sebe zanechal takýto nevyspytateľný odkaz uznávaný široko ďaleko. Hoci Heinrich Hertz zomrel v roku 1894, dodnes zostáva základnou postavou, pričom jeho učenie sa stalo základom minulého, súčasného i budúceho vzdelávania.

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok?

Máte aj vy zaujímavú konštrukciu, alebo článok a chceli by ste sa o to podeliť s viac ako 250.000 čitateľmi? Tak neváhajte a dajte nám vedieť, radi ju uverejníme a to vrátane obrazových a video príloh. Rovnako uvítame aj autorov teoretických článkov, či autorov zaujímavých videí z oblasti elektroniky / elektrotechniky.

Kontaktujte nás!


Páčil sa Vám článok? Pridajte k nemu hodnotenie, alebo podporte jeho autora.
 

     

Komentáre k článku

Zatiaľ nebol pridaný žiadny komentár k článku. Pridáte prvý? Berte prosím na vedomie, že za obsah komentára je zodpovedný užívateľ, nie prevádzkovateľ týchto stránok.
Pre komentovanie sa musíte prihlásiť.

Vyhľadajte niečo na našom blogu

PCBWay Promo
PCBWay Promo
PCBWay Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Minalox.sk Promo
Webwiki Button