Hertz
In 1887 verduisterde Heinrich Hertz een collegezaal in Karlsruhe en keek naar een draadring met een piepkleine spleet. Wanneer aan het andere eind van de zaal de vonk van de oscillator knetterde, sprong ook in de spleet van de ring een vonkje over, een fractie van een millimeter lang. Zo werd voor het eerst een elektromagnetische golf opgevangen. Hertz zelf zag het experiment als een toets van de theorie van Maxwell en zag er geen praktisch nut in.
Ruim veertig jaar later werd de eenheid van frequentie naar hem vernoemd. Eén hertz is één trilling per seconde. De stroom uit het stopcontact maakt 50 of 60 trillingen per seconde, de a-snaar 440 en een wifisignaal ongeveer 2,4 miljard.
| Aanduiding | Hz |
| Definitie | één trilling per seconde · s⁻¹ · alleen voor periodieke processen |
| Referentiewaarden | Δν(¹³³Cs) — 9 192 631 770 Hz · bij 1 Hz is de hoekfrequentie 2π rad/s · 1 Hz — 60 rpm |
| Ingevoerd | 1930, IEC · sinds 1960 in het SI, in plaats van ‘cycli per seconde’ |
| Normen | ISO 80000-3 · IEC 60050 · SI Brochure 9th ed. |
| Typische waarden | 50 Hz — elektriciteitsnet · 440 Hz — de noot a · 2,4 GHz — wifi |
01 · Definitie
Hoe vaak per seconde
De frequentie f geeft aan hoe vaak per seconde een proces zich herhaalt. Een slinger, een snaar, de stroom in een draad, een lichtgolf — alles wat met gelijke tussenpozen naar dezelfde toestand terugkeert. Zo’n tussenpoos heet de periode T. Frequentie en periode zijn elkaars omgekeerde: bij een periode van 0,02 s is de frequentie 50 Hz.
Bij een golf hangen frequentie en golflengte samen via de snelheid. Radiogolven en licht planten zich voort met snelheid c, dus een golf van 2,4 GHz is 12,5 cm lang. Geluid is langzamer, en de noot a heeft een golflengte van ongeveer 78 cm.
Hoe je de draaifrequentie meet zonder de schijf aan te raken
Een schijf met een wit merkteken draait in het donker en is alleen te zien tijdens de flitsen van de lamp rechts. Vallen de flitsen samen met de omwentelingen, dan staat het merkteken telkens op dezelfde plek en lijkt het stil te staan. Flitst de lamp iets minder vaak, dan kruipt het merkteken langzaam vooruit; iets vaker, dan achteruit. De schuifregelaar stelt de flitsfrequentie in. De derde rotor draait met een onbekende frequentie: zoek die op.
Beweeg de schuifregelaar langzaam en let op het merkteken.
Het toerental van motoren wordt meestal opgegeven in rpm — omwentelingen per minuut. Om hertz te krijgen, deel je rpm door 60. Een ventilator op 1440 rpm maakt 24 omwentelingen per seconde, een harde schijf op 7200 rpm 120. Een asynchrone motor aan een net van 50 Hz draait iets langzamer dan 3000 rpm, met twee poolparen ongeveer 1450.
Waar in de ring de vonk overspringt
Links voedt een inductieklos de oscillator van Hertz: twee staven met bollen en daartussen een vonkbrug. De lengte van de oscillator bepaalt de golflengte, ongeveer twee keer zo groot als de oscillator zelf. De blauwe lijn is het elektrisch veld langs de zaal, de helderheid van de banden toont de amplitude. Rechts tegen de muur staat een zinkplaat. Die weerkaatst de golf, en in de zaal ontstaan knopen waar geen veld is. De draadring op de standaard is de ontvanger. De vonk in zijn spleet hangt van twee dingen af: van het veld op die plek en van de vraag of de omtrek van de ring gelijk is aan de golflengte. De ring kun je over de scène slepen. Rechts een loep op de spleet van de ring en een vonkenteller.
De ring beweegt door de zaal. Kijk waar in de spleet een vonk oplicht.
02 · Omrekening
| Eenheid | Waarde | Waar het voorkomt |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Een motor met één poolpaar aan een net van 50 Hz draait met bijna 3000 rpm: 50 omwentelingen per seconde.
Bij 1 Hz is de hoekfrequentie 2π rad/s, ongeveer 6,283. Wie ze verwart, zit er ruim een factor zes naast.
Een wifigolf van 2,4 GHz is in vacuüm 12,5 cm lang, daarom zijn de antennes van een router maar een paar centimeter groot.
03 · Ordes van grootte
04 · Meetinstrumenten
05 · Schrijfregels
06 · Naburige eenheden
07 · Historisch deel
De hertz is gelijk aan de omgekeerde seconde, maar wordt alleen voor periodieke processen gebruikt. Voor willekeurig kernverval heet dezelfde omgekeerde seconde becquerel. Hoeksnelheid schrijf je in radialen per seconde: bij een frequentie van 1 Hz hoort 2π rad/s. Wie deze grootheden verwart, zit er een factor 6,28 naast.
Sinds 1967 is de seconde via een frequentie gedefinieerd: ze duurt 9 192 631 770 perioden van de straling van het cesium-133-atoom. De hertz en de seconde rusten op één en hetzelfde getal. Frequentie meten we tegenwoordig nauwkeuriger dan elke andere grootheid, daarom worden veel standaarden teruggebracht tot het tellen ervan.
Catalogus van grootheden
de hele index →De zeven SI-basiseenheden
Een druppel zuur verandert de kleur van het sap, zout kleurt de vlam, water bevriest door een tik. Daaronder alle bladen van Simetrium, per vakgebied en alfabetisch.
Index openen →