Ceea ce caracterizează mișcarea oscilativă. Perioada și frecvența Cum se măsoară frecvența oscilațiilor în fizică?

Timpul în care are loc o schimbare completă a fem, adică un ciclu de oscilație sau o revoluție completă a vectorului cu rază, se numește perioada de oscilație a curentului alternativ(imaginea 1).

Poza 1. Perioada și amplitudinea unei oscilații sinusoidale. Perioada este timpul unei oscilații; Amplitudinea este cea mai mare valoare instantanee a acesteia.

Perioada este exprimată în secunde și notată cu literă T.

Se folosesc și unități de măsură mai mici ale perioadei: milisecundă (ms) - o miime de secundă și microsecundă (μs) - o milioneme de secundă.

1 ms = 0,001 sec = 10 -3 sec.

1 μs = 0,001 ms = 0,000001 sec = 10 -6 sec.

1000 µs = 1 ms.

Numărul de modificări complete ale f.e.m. sau numărul de rotații ale vectorului rază, adică numărul de cicluri complete de oscilații efectuate prin curent alternativ într-o secundă, se numește Frecvența de oscilație AC.

Frecvența este indicată prin literă f și se exprimă în cicluri pe secundă sau hertzi.

O mie de herți se numește kiloherți (kHz), iar un milion de herți se numește megaherți (MHz). Există, de asemenea, o unitate de gigaherți (GHz) egală cu o mie de megaherți.

1000 Hz = 10 3 Hz = 1 kHz;

1000 000 Hz = 10 6 Hz = 1000 kHz = 1 MHz;

1000 000 000 Hz = 10 9 Hz = 1000 000 kHz = 1000 MHz = 1 GHz;

Cu cât EMF se modifică mai repede, adică cu cât vectorul rază se rotește mai repede, cu atât perioada de oscilație este mai scurtă.Cu cât vectorul rază se rotește mai repede, cu atât frecvența este mai mare. Astfel, frecvența și perioada curentului alternativ sunt mărimi invers proporționale între ele. Cu cât unul dintre ele este mai mare, cu atât celălalt este mai mic.

Relația matematică dintre perioada și frecvența curentului alternativ și a tensiunii este exprimată prin formule

De exemplu, dacă frecvența curentă este de 50 Hz, atunci perioada va fi egală cu:

T = 1/f = 1/50 = 0,02 sec.

Și invers, dacă se știe că perioada curentului este de 0,02 sec, (T = 0,02 sec.), atunci frecvența va fi egală cu:

f = 1/T=1/0,02 = 100/2 = 50 Hz

Frecvența curentului alternativ utilizat pentru iluminat și în scopuri industriale este exact de 50 Hz.

Frecvențele cuprinse între 20 și 20.000 Hz se numesc frecvențe audio. Curenții din antenele stațiilor radio oscilează cu frecvențe de până la 1.500.000.000 Hz sau, cu alte cuvinte, până la 1.500 MHz sau 1,5 GHz. Aceste frecvențe înalte se numesc frecvențe radio sau vibrații de înaltă frecvență.

În cele din urmă, curenții din antenele stațiilor radar, stațiilor de comunicații prin satelit și ale altor sisteme speciale (de exemplu, GLANASS, GPS) fluctuează cu frecvențe de până la 40.000 MHz (40 GHz) și mai mari.

Amplitudinea curentului AC

Se numește cea mai mare valoare pe care o atinge emf sau curentul într-o perioadă amplitudinea emf sau a curentului alternativ. Este ușor de observat că amplitudinea pe scară este egală cu lungimea vectorului rază. Amplitudinile curentului, EMF și tensiunea sunt indicate prin litere, respectiv Eu, Em și Um (imaginea 1).

Frecvența unghiulară (ciclică) a curentului alternativ.

Viteza de rotație a vectorului cu rază, adică modificarea unghiului de rotație într-o secundă, se numește frecvența unghiulară (ciclică) a curentului alternativ și este notă cu litera greacă. ? (omega). Unghiul de rotație al vectorului cu rază la un moment dat față de poziția sa inițială este de obicei măsurat nu în grade, ci în unități speciale - radiani.

Un radian este valoarea unghiulară a unui arc de cerc, a cărui lungime este egală cu raza acestui cerc (Figura 2). Întregul cerc care formează 360° este egal cu 6,28 radiani, adică 2.

Figura 2.

1rad = 360°/2

În consecință, sfârșitul vectorului rază pe parcursul unei perioade acoperă un drum egal cu 6,28 radiani (2). Deoarece într-o secundă vectorul rază face un număr de rotații egal cu frecvența curentului alternativ f, apoi într-o secundă capătul său acoperă un drum egal cu 6,28*f radian. Această expresie care caracterizează viteza de rotație a vectorului rază va fi frecvența unghiulară a curentului alternativ - ? .

? = 6,28*f = 2f

Se numește unghiul de rotație al vectorului rază în orice moment dat față de poziția sa inițială faza AC. Faza caracterizează mărimea EMF (sau curentul) la un moment dat sau, după cum se spune, valoarea instantanee a EMF, direcția acestuia în circuit și direcția schimbării sale; faza indică dacă FEM este în scădere sau în creștere.

Figura 3.

O rotație completă a vectorului rază este de 360°. Odată cu începutul unei noi revoluții a vectorului rază, EMF se modifică în aceeași ordine ca în timpul primei revoluții. În consecință, toate fazele CEM vor fi repetate în aceeași ordine. De exemplu, faza EMF când vectorul rază este rotit cu un unghi de 370° va fi aceeași ca atunci când este rotit cu 10°. În ambele cazuri, vectorul rază ocupă aceeași poziție și, prin urmare, valorile instantanee ale emf vor fi aceleași în fază în ambele cazuri.

O caracteristică a unui proces periodic, egală cu numărul de cicluri complete ale procesului finalizate pe unitatea de timp. Notațiile standard în formule sunt , sau . Unitatea de frecvență în Sistemul Internațional de Unități (SI) este în general herțul ( Hz, Hz). Reciproca frecvenței se numește perioadă. Frecvența, ca și timpul, este una dintre mărimile fizice cele mai precis măsurate: până la o precizie relativă de 10 -17.

Procesele periodice sunt cunoscute în natură cu frecvențe de la ~10 −16 Hz (frecvența revoluției Soarelui în jurul centrului galaxiei) până la ~10 35 Hz (frecvența oscilațiilor câmpului caracteristică celor mai înalte raze cosmice).

Frecvența ciclică

Rată de evenimente discrete

Frecvența evenimentelor discrete (frecvența pulsului) este o mărime fizică egală cu numărul de evenimente discrete care au loc pe unitatea de timp. Unitatea de frecvență a evenimentelor discrete este a doua la minus prima putere ( s -1, s−1), cu toate acestea, în practică, herțul este de obicei folosit pentru a exprima frecvența pulsului.

Frecvența de rotație

Frecvența de rotație este o mărime fizică egală cu numărul de rotații complete pe unitatea de timp. Unitatea de măsură a vitezei de rotație este a doua minus prima putere ( s -1, s−1), rotații pe secundă. Unitățile folosite adesea sunt rotații pe minut, rotații pe oră etc.

Alte cantități legate de frecvență

Aspecte metrologice

Măsurătorile

• Pentru măsurarea frecvenței se folosesc diferite tipuri de frecvențămetre, printre care: pentru măsurarea frecvenței impulsurilor - cele de numărare electronică și condensatoare, pentru determinarea frecvențelor componentelor spectrale - frecvențămetre de rezonanță și heterodină, precum și analizoare de spectru.
• Pentru a reproduce frecvența cu o acuratețe dată, se folosesc diverse măsuri - standarde de frecvență (precizie mare), sintetizatoare de frecvență, generatoare de semnal etc.
• Comparați frecvențele folosind un comparator de frecvență sau folosind un osciloscop folosind modele Lissajous.

Standarde

• Standardul primar de stat al unităților de timp, frecvență și scară națională de timp GET 1-98 - situat la VNIIFTRI
• Standard secundar al unității de timp și frecvență VET 1-10-82- situat în SNIIM (Novosibirsk)

Vezi si

Note

Literatură

• Fink L. M. Semnale, interferențe, erori... - M.: Radio și comunicații, 1984
• Unități de mărimi fizice. Burdun G. D., Bazakutsa V. A. - Harkov: școala Vishcha,
• Manual de fizică. Yavorsky B. M., Detlaf A. A. - M.: Știință,

Legături

Fundația Wikimedia. 2010.

• Autorizare
• Fizică chimică

Vedeți ce este „Frecvența” în alte dicționare:

FRECVENȚĂ- (1) numărul de repetări ale unui fenomen periodic pe unitatea de timp; (2) Frecvența laterală Ch., mai mare sau mai mică decât frecvența purtătoare a generatorului de înaltă frecvență, care apare atunci când (vezi); (3) Numărul de rotații este o valoare egală cu raportul dintre numărul de rotații... ... Marea Enciclopedie Politehnică

Frecvență- frecvența plasmei ionice - frecvența oscilațiilor electrostatice care pot fi observate într-o plasmă a cărei temperatură a electronilor depășește semnificativ temperatura ionilor; această frecvență depinde de concentrația, sarcina și masa ionilor de plasmă.... ... Termenii energiei nucleare

FRECVENȚĂ- FRECVENȚĂ, frecvențe, plural. (speciale) frecvențe, frecvențe, femei. (carte). 1. numai unități distras substantiv a frecventa. Frecvența cazurilor. Frecvența ritmului. Creșterea ritmului cardiac. Frecvența curentă. 2. O cantitate care exprimă unul sau altul grad de mișcare frecventă... Dicționarul explicativ al lui Ushakov

frecvență- s; frecvențe; și. 1. la Frecvent (1 cifră). Monitorizați frecvența de repetare a mișcărilor. Parte necesară pentru plantarea cartofilor. Acordați atenție ritmului pulsului. 2. Numărul de repetări ale mișcărilor identice, oscilații în ce direcție. unitate de timp. Ore de rotație a roților. H... Dicţionar enciclopedic

FRECVENȚĂ- (Frecvență) numărul de perioade pe secundă. Frecvența este reciproca perioadei de oscilație; de exemplu dacă frecvenţa curentului alternativ f = 50 oscilaţii pe secundă. (50 N), apoi perioada T = 1/50 sec. Frecvența se măsoară în herți. Când se caracterizează radiația... ... Dicționar marin

frecvență- armonic, vibrație Dicționar de sinonime rusești. substantiv frecventa density density (despre vegetație)) Dicționar de sinonime rusești. Context 5.0 Informatică. 2012… Dicţionar de sinonime

frecvență- apariția unui eveniment aleatoriu este raportul m/n dintre numărul m de apariții ale acestui eveniment într-o secvență dată de teste (apariția acestuia) și numărul total de n teste. Termenul de frecvență este, de asemenea, folosit pentru a însemna apariția. Intr-o carte veche...... Dicţionar de statistică sociologică

Totul pe planetă are propria sa frecvență. Potrivit unei versiuni, chiar formează baza lumii noastre. Din păcate, teoria este prea complexă pentru a fi prezentată într-o singură publicație, așa că vom considera exclusiv frecvența oscilațiilor ca o acțiune independentă. În cadrul articolului vor fi date definiții ale acestui proces fizic, unitățile sale de măsură și componenta metrologică. Și, în sfârșit, va fi luat în considerare un exemplu de importanță a sunetului obișnuit în viața de zi cu zi. Învățăm ce este el și care este natura lui.

Cum se numește frecvența de oscilație?

Prin aceasta înțelegem o mărime fizică care este folosită pentru a caracteriza un proces periodic, care este egală cu numărul de repetări sau apariții ale anumitor evenimente într-o unitate de timp. Acest indicator este calculat ca raport dintre numărul acestor incidente și perioada de timp în care au avut loc. Fiecare element al lumii are propria sa frecvență de vibrație. Un corp, un atom, un pod rutier, un tren, un avion - toate fac anumite mișcări, care se numesc așa. Chiar dacă aceste procese nu sunt vizibile pentru ochi, ele există. Unitățile de măsură în care se calculează frecvența de oscilație sunt hertzi. Și-au primit numele în onoarea fizicianului de origine germană Heinrich Hertz.

Frecvența instantanee

Un semnal periodic poate fi caracterizat printr-o frecvență instantanee, care, până la un coeficient, este rata de schimbare a fazei. Poate fi reprezentat ca o sumă de componente spectrale armonice care au propriile lor oscilații constante.

Frecvența ciclică

Este convenabil de utilizat în fizica teoretică, în special în secțiunea despre electromagnetism. Frecvența ciclică (numită și radială, circulară, unghiulară) este o mărime fizică care este utilizată pentru a indica intensitatea originii mișcării oscilatorii sau de rotație. Prima este exprimată în rotații sau oscilații pe secundă. La mișcare de rotație frecvența este egală cu modulul vectorial viteză unghiulară.

Acest indicator este exprimat în radiani pe secundă. Dimensiunea frecvenței ciclice este reciproca timpului. În termeni numerici, este egal cu numărul de oscilații sau rotații care au avut loc în numărul de secunde 2π. Introducerea sa pentru utilizare face posibilă simplificarea semnificativă a diversei game de formule din electronică și fizica teoretică. Cel mai popular exemplu de utilizare este calcularea frecvenței ciclice de rezonanță a unui circuit LC oscilator. Alte formule pot deveni semnificativ mai complexe.

Rată de evenimente discrete

Această valoare înseamnă o valoare care este egală cu numărul de evenimente discrete care au loc într-o unitate de timp. În teorie, indicatorul folosit de obicei este al doilea minus prima putere. În practică, Hertz este de obicei folosit pentru a exprima frecvența pulsului.

Frecvența de rotație

Este înțeles ca o mărime fizică care este egală cu numărul de rotații complete care au loc într-o unitate de timp. Indicatorul folosit aici este și al doilea minus prima putere. Pentru a indica munca efectuată, pot fi folosite expresii precum revoluții pe minut, oră, zi, lună, an și altele.

Unități

Cum se măsoară frecvența de oscilație? Dacă luăm în considerare sistemul SI, atunci unitatea de măsură aici este hertzi. A fost introdus inițial de Comisia Electrotehnică Internațională în 1930. Și a 11-a Conferință Generală pentru Greutăți și Măsuri din 1960 a consolidat utilizarea acestui indicator ca unitate SI. Ce a fost prezentat drept „ideal”? Era frecvența când un ciclu este finalizat într-o secundă.

Dar ce rămâne cu producția? Le-au fost atribuite valori arbitrare: kilociclu, megaciclu pe secundă și așa mai departe. Prin urmare, atunci când ridicați un dispozitiv care funcționează la GHz (precum un procesor de computer), vă puteți imagina aproximativ câte acțiuni efectuează. S-ar părea cât de încet trece timpul pentru o persoană. Dar tehnologia reușește să efectueze milioane și chiar miliarde de operațiuni pe secundă în aceeași perioadă. Într-o oră, computerul face deja atât de multe acțiuni încât majoritatea oamenilor nici măcar nu le pot imagina în termeni numerici.

Aspecte metrologice

Frecvența de oscilație și-a găsit aplicația chiar și în metrologie. Dispozitivele diferite au multe funcții:

1. Se măsoară frecvența pulsului. Ele sunt reprezentate de tipurile de contorizare electronică și condensatoare.
2. Se determină frecvența componentelor spectrale. Există tipuri heterodine și rezonante.
3. Se efectuează analiza spectrului.
4. Reproduce frecvența necesară cu o precizie dată. În acest caz, pot fi utilizate diverse măsuri: standarde, sintetizatoare, generatoare de semnalși alte tehnici în această direcție.
5. Se compară indicatorii oscilațiilor obținute, în acest scop se folosește un comparator sau un osciloscop.

Exemplu de lucru: sunet

Tot ce este scris mai sus poate fi destul de greu de înțeles, deoarece am folosit limbajul uscat al fizicii. Pentru a înțelege informațiile furnizate, puteți da un exemplu. Totul va fi descris în detaliu, pe baza unei analize a cazurilor din viața modernă. Pentru a face acest lucru, luați în considerare cel mai faimos exemplu de vibrații - sunetul. Proprietățile sale, precum și caracteristicile implementării vibrațiilor mecanice elastice în mediu sunt direct dependente de frecvență.

Organele auzului uman pot detecta vibrații care variază de la 20 Hz la 20 kHz. Mai mult, cu vârsta, limita superioară va scădea treptat. Dacă frecvența vibrațiilor sonore scade sub 20 Hz (ceea ce corespunde subcontractivului mi), atunci se vor crea infrasunete. Acest tip, care în cele mai multe cazuri nu este audibil pentru noi, oamenii mai pot simți tactil. Când se depășește limita de 20 kiloherți, se generează oscilații, care se numesc ultrasunete. Dacă frecvența depășește 1 GHz, atunci în acest caz vom avea de-a face cu hipersunetul. Dacă luăm în considerare un instrument muzical precum un pian, acesta poate crea vibrații în intervalul de la 27,5 Hz la 4186 Hz. Trebuie luat în considerare faptul că sunetul muzical nu constă numai din frecvența fundamentală - în el sunt amestecate și harmonici și armonici. Toate acestea împreună determină timbrul.

Concluzie

După cum ați avut ocazia să învățați, frecvența vibrațională este o componentă extrem de importantă care permite lumii noastre să funcționeze. Datorită ei, putem auzi, cu ajutorul ei computerele funcționează și se realizează multe alte lucruri utile. Dar dacă frecvența de oscilație depășește limita optimă, atunci poate începe o anumită distrugere. Deci, dacă influențați procesorul astfel încât cristalul său să funcționeze la o performanță de două ori mai mare, acesta va eșua rapid.

Un lucru asemănător se poate spune și cu viața umană, când la frecvențe înalte i se sparg timpanele. În organism vor apărea și alte modificări negative, ceea ce va duce la anumite probleme, chiar la moarte. În plus, datorită particularităților naturii fizice, acest proces se va întinde pe o perioadă destul de lungă de timp. Apropo, luând în considerare acest factor, armata ia în considerare noi oportunități pentru dezvoltarea armelor viitorului.

O caracteristică a unui proces periodic, egală cu numărul de cicluri complete ale procesului finalizate pe unitatea de timp. Notațiile standard în formule sunt , sau . Unitatea de frecvență în Sistemul Internațional de Unități (SI) este în general herțul ( Hz, Hz). Reciproca frecvenței se numește perioadă. Frecvența, ca și timpul, este una dintre mărimile fizice cele mai precis măsurate: până la o precizie relativă de 10 -17.

Procesele periodice sunt cunoscute în natură cu frecvențe de la ~10 −16 Hz (frecvența revoluției Soarelui în jurul centrului galaxiei) până la ~10 35 Hz (frecvența oscilațiilor câmpului caracteristică celor mai înalte raze cosmice).

Frecvența ciclică

Rată de evenimente discrete

Frecvența evenimentelor discrete (frecvența pulsului) este o mărime fizică egală cu numărul de evenimente discrete care au loc pe unitatea de timp. Unitatea de frecvență a evenimentelor discrete este a doua la minus prima putere ( s -1, s−1), cu toate acestea, în practică, herțul este de obicei folosit pentru a exprima frecvența pulsului.

Frecvența de rotație

Frecvența de rotație este o mărime fizică egală cu numărul de rotații complete pe unitatea de timp. Unitatea de măsură a vitezei de rotație este a doua minus prima putere ( s -1, s−1), rotații pe secundă. Unitățile folosite adesea sunt rotații pe minut, rotații pe oră etc.

Alte cantități legate de frecvență

Aspecte metrologice

Măsurătorile

• Pentru măsurarea frecvenței se folosesc diferite tipuri de frecvențămetre, printre care: pentru măsurarea frecvenței impulsurilor - cele de numărare electronică și condensatoare, pentru determinarea frecvențelor componentelor spectrale - frecvențămetre de rezonanță și heterodină, precum și analizoare de spectru.
• Pentru a reproduce frecvența cu o acuratețe dată, se folosesc diverse măsuri - standarde de frecvență (precizie mare), sintetizatoare de frecvență, generatoare de semnal etc.
• Comparați frecvențele folosind un comparator de frecvență sau folosind un osciloscop folosind modele Lissajous.

Standarde

• Standardul primar de stat al unităților de timp, frecvență și scară națională de timp GET 1-98 - situat la VNIIFTRI
• Standard secundar al unității de timp și frecvență VET 1-10-82- situat în SNIIM (Novosibirsk)

Vezi si

Note

Literatură

• Fink L. M. Semnale, interferențe, erori... - M.: Radio și comunicații, 1984
• Unități de mărimi fizice. Burdun G. D., Bazakutsa V. A. - Harkov: școala Vishcha,
• Manual de fizică. Yavorsky B. M., Detlaf A. A. - M.: Știință,

Legături

Fundația Wikimedia. 2010.

Vedeți ce este „Frecvența” în alte dicționare:

FRECVENȚĂ- (1) numărul de repetări ale unui fenomen periodic pe unitatea de timp; (2) Frecvența laterală Ch., mai mare sau mai mică decât frecvența purtătoare a generatorului de înaltă frecvență, care apare atunci când (vezi); (3) Numărul de rotații este o valoare egală cu raportul dintre numărul de rotații... ... Marea Enciclopedie Politehnică

Frecvența plasmei ionice este frecvența oscilațiilor electrostatice care pot fi observate într-o plasmă a cărei temperatură a electronilor depășește semnificativ temperatura ionilor; această frecvență depinde de concentrația, sarcina și masa ionilor de plasmă.... ... Termenii energiei nucleare

FRECVENȚĂ, frecvențe, plural. (speciale) frecvențe, frecvențe, femei. (carte). 1. numai unități distras substantiv a frecventa. Frecvența cazurilor. Frecvența ritmului. Creșterea ritmului cardiac. Frecvența curentă. 2. O cantitate care exprimă unul sau altul grad de mișcare frecventă... Dicționarul explicativ al lui Ushakov

Y; frecvențe; și. 1. la Frecvent (1 cifră). Monitorizați frecvența de repetare a mișcărilor. Parte necesară pentru plantarea cartofilor. Acordați atenție ritmului pulsului. 2. Numărul de repetări ale mișcărilor identice, oscilații în ce direcție. unitate de timp. Ore de rotație a roților. H... Dicţionar enciclopedic

- (Frecvență) numărul de perioade pe secundă. Frecvența este reciproca perioadei de oscilație; de exemplu dacă frecvenţa curentului alternativ f = 50 oscilaţii pe secundă. (50 N), apoi perioada T = 1/50 sec. Frecvența se măsoară în herți. Când se caracterizează radiația... ... Dicționar marin

Armonice, vibrație Dicționar de sinonime rusești. substantiv frecventa density density (despre vegetație)) Dicționar de sinonime rusești. Context 5.0 Informatică. 2012… Dicţionar de sinonime

frecvență- apariția unui eveniment aleatoriu este raportul m/n dintre numărul m de apariții ale acestui eveniment într-o secvență dată de teste (apariția acestuia) și numărul total de n teste. Termenul de frecvență este, de asemenea, folosit pentru a însemna apariția. Intr-o carte veche...... Dicţionar de statistică sociologică