Χερτζ
Το 1887 ο Χάινριχ Χερτς σκοτείνιασε μια αίθουσα διαλέξεων στην Καρλσρούη και παρακολουθούσε έναν συρμάτινο δακτύλιο με ένα μικροσκοπικό διάκενο. Όταν στην άλλη άκρη της αίθουσας τριζοβολούσε ο σπινθήρας του ταλαντωτή, στο διάκενο του δακτυλίου πηδούσε ένας δικός του σπινθήρας, μήκους κλασμάτων του χιλιοστού. Έτσι ανιχνεύθηκε για πρώτη φορά ένα ηλεκτρομαγνητικό κύμα. Ο ίδιος ο Χερτς θεωρούσε το πείραμα έλεγχο της θεωρίας του Μάξγουελ και δεν έβλεπε σε αυτό καμία πρακτική χρησιμότητα.
Πάνω από σαράντα χρόνια αργότερα η μονάδα συχνότητας πήρε το όνομά του. Ένα χερτζ είναι μία ταλάντωση ανά δευτερόλεπτο. Το ρεύμα στην πρίζα κάνει 50 ή 60 ταλαντώσεις το δευτερόλεπτο, η χορδή λα 440 και το σήμα Wi‑Fi περίπου 2,4 δισεκατομμύρια.
| Σύμβολο | Hz |
| Ορισμός | μία ταλάντωση ανά δευτερόλεπτο · s⁻¹ · μόνο για περιοδικά φαινόμενα |
| Τιμές αναφοράς | Δν(¹³³Cs) — 9 192 631 770 Hz · στο 1 Hz η γωνιακή συχνότητα είναι 2π rad/s · 1 Hz — 60 rpm |
| Εισήχθη | 1930, IEC · στο SI από το 1960, αντί για τους «κύκλους ανά δευτερόλεπτο» |
| Πρότυπα | ISO 80000-3 · IEC 60050 · SI Brochure 9th ed. |
| Τυπικές τιμές | 50 Hz — ηλεκτρικό δίκτυο · 440 Hz — η νότα λα · 2,4 GHz — Wi‑Fi |
01 · Ορισμός
Πόσες φορές το δευτερόλεπτο
Η συχνότητα f δείχνει πόσες φορές το δευτερόλεπτο επαναλαμβάνεται ένα φαινόμενο. Ένα εκκρεμές, μια χορδή, το ρεύμα σε ένα σύρμα, ένα κύμα φωτός — οτιδήποτε επιστρέφει στην ίδια κατάσταση σε ίσα χρονικά διαστήματα. Ένα τέτοιο διάστημα ονομάζεται περίοδος T. Η συχνότητα και η περίοδος είναι αντίστροφες: με περίοδο 0,02 s η συχνότητα είναι 50 Hz.
Σε ένα κύμα, η συχνότητα συνδέεται με το μήκος κύματος μέσω της ταχύτητας. Τα ραδιοκύματα και το φως διαδίδονται με ταχύτητα c, γι' αυτό ένα κύμα 2,4 GHz έχει μήκος 12,5 cm. Ο ήχος είναι πιο αργός, και η νότα λα έχει μήκος κύματος περίπου 78 cm.
Πώς βρίσκουμε τη συχνότητα περιστροφής χωρίς να αγγίξουμε τον δίσκο
Ένας δίσκος με λευκό σημάδι γυρίζει στο σκοτάδι και φαίνεται μόνο τις στιγμές που αναβοσβήνει η λάμπα δεξιά. Αν οι αναλαμπές συμπίπτουν με τις περιστροφές, το σημάδι βρίσκεται κάθε φορά στην ίδια θέση και μοιάζει ακίνητο. Αν οι αναλαμπές είναι λίγο πιο αραιές, το σημάδι σέρνεται αργά προς τα εμπρός· αν είναι λίγο πιο πυκνές, προς τα πίσω. Ο ρυθμιστής ορίζει τη συχνότητα των αναλαμπών. Ο τρίτος ρότορας γυρίζει με άγνωστη συχνότητα: βρείτε την.
Μετακινήστε αργά τον ρυθμιστή και παρακολουθήστε το σημάδι.
Οι στροφές των κινητήρων γράφονται συνήθως σε rpm — στροφές ανά λεπτό. Για να βρούμε χερτζ, διαιρούμε τα rpm με το 60. Ένας ανεμιστήρας στις 1440 rpm κάνει 24 στροφές το δευτερόλεπτο, ένας σκληρός δίσκος στις 7200 rpm 120. Ένας ασύγχρονος κινητήρας σε δίκτυο 50 Hz γυρίζει λίγο πιο αργά από 3000 rpm, και με δύο ζεύγη πόλων περίπου στις 1450.
Πού θα πηδήσει ο σπινθήρας στον δακτύλιο
Αριστερά, ένα επαγωγικό πηνίο τροφοδοτεί τον ταλαντωτή του Χερτς: δύο ράβδοι με σφαίρες και ένα διάκενο σπινθήρα ανάμεσά τους. Το μήκος του ταλαντωτή καθορίζει το μήκος κύματος, που είναι περίπου διπλάσιο από τον ίδιο τον ταλαντωτή. Η γαλάζια γραμμή είναι το ηλεκτρικό πεδίο κατά μήκος της αίθουσας, και η φωτεινότητα των λωρίδων δείχνει το πλάτος του. Δεξιά, στον τοίχο, βρίσκεται ένα φύλλο ψευδαργύρου. Ανακλά το κύμα, και στην αίθουσα σχηματίζονται δεσμοί όπου δεν υπάρχει πεδίο. Ένας συρμάτινος δακτύλιος σε βάση είναι ο δέκτης. Ο σπινθήρας στο διάκενό του εξαρτάται από δύο πράγματα: από το πεδίο σε εκείνο το σημείο και από το αν η περίμετρος του δακτυλίου συμπίπτει με το μήκος κύματος. Μπορείτε να σύρετε τον δακτύλιο στη σκηνή. Δεξιά υπάρχει ένας μεγεθυντικός φακός στο διάκενο του δακτυλίου και ένας μετρητής σπινθήρων.
Ο δακτύλιος κινείται κατά μήκος της αίθουσας. Δείτε πού ανάβει σπινθήρας στο διάκενό του.
02 · Μετατροπή
| Μονάδα | Τιμή | Πού απαντάται |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Ένας κινητήρας με ένα ζεύγος πόλων σε δίκτυο 50 Hz γυρίζει σχεδόν στις 3000 rpm: 50 στροφές το δευτερόλεπτο.
Στο 1 Hz η γωνιακή συχνότητα είναι 2π rad/s, περίπου 6,283. Αν τις μπερδέψετε, το σφάλμα είναι πάνω από έξι φορές.
Ένα κύμα Wi‑Fi 2,4 GHz έχει στο κενό μήκος 12,5 cm, γι' αυτό οι κεραίες του ρούτερ έχουν μέγεθος λίγων εκατοστών.
03 · Τάξεις μεγέθους
04 · Όργανα μέτρησης
05 · Κανόνες γραφής
06 · Γειτονικές μονάδες
07 · Ιστορικό μέρος
Το χερτζ ισούται με το αντίστροφο δευτερόλεπτο, αλλά γράφεται μόνο για περιοδικά φαινόμενα. Για τις τυχαίες διασπάσεις πυρήνων το ίδιο αντίστροφο δευτερόλεπτο λέγεται μπεκερέλ. Η γωνιακή ταχύτητα γράφεται σε ακτίνια ανά δευτερόλεπτο: στη συχνότητα 1 Hz αντιστοιχούν 2π rad/s. Αν μπερδέψετε αυτά τα μεγέθη, το σφάλμα είναι 6,28 φορές.
Από το 1967 το δευτερόλεπτο ορίζεται μέσω μιας συχνότητας: είναι 9 192 631 770 περίοδοι της ακτινοβολίας του ατόμου του καισίου-133. Το χερτζ και το δευτερόλεπτο στηρίζονται στον ίδιο ακριβώς αριθμό. Τη συχνότητα σήμερα τη μετράμε με μεγαλύτερη ακρίβεια από κάθε άλλο μέγεθος, γι' αυτό πολλά πρότυπα ανάγονται στη μέτρησή της.
Κατάλογος μεγεθών
όλο το ευρετήριο →Οι επτά θεμελιώδεις μονάδες του SI
Μια σταγόνα οξέος αλλάζει το χρώμα του χυμού, το αλάτι χρωματίζει τη φλόγα, το νερό παγώνει με ένα χτύπημα. Από κάτω, όλα τα φύλλα του Simetrium κατά επιστήμη και αλφαβητικά.
Άνοιγμα ευρετηρίου →