A mindennapi életünkben gyakran elfogadjuk a körülöttünk lévő dolgok működését anélkül, hogy igazán megértenénk azok mögött álló fizikai elveket. Egy ilyen példa az elektromos hálózatunk frekvenciája, ami Európában 50 hertz (Hz). De miért pont 50 Hz? Miért nem 60, 40 vagy akár 100 Hz? A válasz egy egyszerű, de hihetetlenül fontos történelmi és technikai döntésben rejlik.
A Hertz (Hz) az SI (nemzetközi mértékegység-rendszer) frekvencia egysége, melyet Heinrich Hertz német fizikusról neveztek el. A frekvencia mértékegységeként 1 Hertz 1 ciklus vagy ismétlődés per másodpercet jelent.
Például, ha egy rádióállomás 100 MHz (megahertz) frekvencián sugároz, az azt jelenti, hogy a rádiójelek 100 millió ciklust végeznek el másodpercenként. Hasonlóképpen, a villamos hálózatokban, melyek frekvenciája tipikusan 50 vagy 60 Hz, az elektronok 50 vagy 60 ciklust végeznek el másodpercenként a vezetékben.
Az órajel frekvenciáját is hertzen mérjük a számítógépekben, tehát ha egy processzor órajele 3 GHz (gigahertz), az azt jelenti, hogy a processzor 3 milliárd ciklust képes végrehajtani másodpercenként.
A Hertz tehát egy nagyon fontos egység az elektromágneses jelek, például a rádió, a televízió, a mobiltelefonok és a számítógépek által használt jelek leírásában.
Az elektromos hálózatunk frekvenciájának megválasztása az ipari forradalom korában, a 19. század végén történt, amikor a villamosenergia-ipar hirtelen robbanásszerűen fejlődött. Akkoriban nem volt egységes szabvány az áram frekvenciájára, és a vállalatok különféle frekvenciákat használtak a saját rendszereikben.
Azonban a villamos mérnökök hamarosan rájöttek, hogy a frekvencia megválasztása nem történhet önkényesen. Túl alacsony frekvencia esetén az áram transzformátorai nagy méretűek és drágák lettek volna, míg túl magas frekvencia esetén a vezetékekben fellépő veszteségek lettek volna jelentősek.
Ezek után két fő frekvencia maradt versenyben: az amerikai 60 Hz és az európai 50 Hz. Az Egyesült Államokban Nikola Tesla és George Westinghouse 60 Hz-es rendszere volt az első, amely széles körben elterjedt. Az ő rendszerük hatékony volt és a technológia gyorsan terjedt.
Európában viszont 50 Hz-es frekvenciát választottak, részben azért, mert a 220 voltos rendszerek, amelyeket akkoriban széles körben használtak, jól működtek ezzel a frekvenciával. Ezenkívül a 50 Hz-es frekvencia lehetővé tette a transzformátorok és a motorok hatékonyabb és gazdaságosabb tervezését.
Azóta is maradtunk a 50 Hz-nél, mert a frekvencia megváltoztatása hatalmas és drága feladat lenne, ami a teljes elektromos infrastruktúra cseréjét igényelné. Tehát, bár a 50 Hz-es frekvencia történelmi okokból alakult ki, ma is fontos szerepet játszik az elektromos hálózatok működésében, és alapvetően meghatározza, hogyan használjuk a villamosenergiát a mindennapi életünkben.