Herc
W 1887 roku Heinrich Hertz zaciemniał salę wykładową w Karlsruhe i obserwował pierścień z drutu z maleńką przerwą. Gdy na drugim końcu sali trzaskała iskra oscylatora, w przerwie pierścienia przeskakiwała własna iskra, długa na ułamki milimetra. Tak po raz pierwszy uchwycono falę elektromagnetyczną. Sam Hertz uważał doświadczenie za sprawdzian teorii Maxwella i nie widział w nim praktycznego zastosowania.
Ponad czterdzieści lat później jednostkę częstotliwości nazwano na jego cześć. Jeden herc to jedno drganie na sekundę. Prąd w gniazdku wykonuje 50 lub 60 drgań na sekundę, struna a — 440, a sygnał Wi‑Fi — około 2,4 miliarda.
| Oznaczenie | Hz |
| Definicja | jedno drganie na sekundę · s⁻¹ · tylko dla procesów okresowych |
| Wartości odniesienia | Δν(¹³³Cs) — 9 192 631 770 Hz · przy 1 Hz pulsacja wynosi 2π rad/s · 1 Hz — 60 rpm |
| Wprowadzona | 1930, IEC · w SI od 1960 roku zamiast „cykli na sekundę” |
| Normy | ISO 80000-3 · IEC 60050 · SI Brochure 9th ed. |
| Typowe wartości | 50 Hz — sieć elektryczna · 440 Hz — dźwięk a · 2,4 GHz — Wi‑Fi |
01 · Definicja
Ile razy na sekundę
Częstotliwość f mówi, ile razy na sekundę powtarza się proces. Wahadło, struna, prąd w przewodzie, fala świetlna — wszystko, co wraca do tego samego stanu w równych odstępach czasu. Jeden taki odstęp nazywa się okresem T. Częstotliwość i okres są swoimi odwrotnościami: przy okresie 0,02 s częstotliwość wynosi 50 Hz.
W przypadku fali częstotliwość wiąże się z długością fali przez prędkość. Fale radiowe i światło biegną z prędkością c, dlatego fala 2,4 GHz ma długość 12,5 cm. Dźwięk biegnie wolniej, a dla tonu a długość fali wynosi około 78 cm.
Jak zmierzyć częstotliwość obrotów, nie dotykając tarczy
Tarcza z białym znacznikiem obraca się w ciemności i widać ją tylko podczas błysków lampy po prawej. Jeśli błyski pokrywają się z obrotami, znacznik za każdym razem jest w tym samym miejscu i wydaje się nieruchomy. Jeśli błyski są nieco rzadsze, znacznik powoli pełznie do przodu, jeśli nieco częstsze — do tyłu. Suwak ustala częstotliwość błysków. Trzeci wirnik obraca się z nieznaną częstotliwością: znajdź ją.
Powoli przesuwaj suwak i obserwuj znacznik.
Prędkość obrotową silników podaje się zwykle w rpm — obrotach na minutę. Aby otrzymać herce, rpm dzieli się przez 60. Wentylator przy 1440 rpm wykonuje 24 obroty na sekundę, dysk twardy przy 7200 rpm — 120. Silnik asynchroniczny zasilany z sieci 50 Hz obraca się nieco wolniej niż 3000 rpm, a z dwiema parami biegunów — około 1450.
Gdzie w pierścieniu przeskoczy iskra
Po lewej induktor zasila oscylator Hertza: dwa pręty z kulami i iskiernik między nimi. Długość oscylatora wyznacza długość fali, mniej więcej dwa razy większą od niego samego. Niebieska linia to pole elektryczne wzdłuż sali, a jasność pasów pokazuje jego amplitudę. Po prawej przy ścianie stoi blacha cynkowa. Odbija falę i w sali powstają węzły, w których pola nie ma. Pierścień z drutu na podstawce to odbiornik. Iskra w jego przerwie zależy od dwóch rzeczy: od pola w tym miejscu i od tego, czy obwód pierścienia jest równy długości fali. Pierścień można przeciągać po scenie. Po prawej lupa na przerwę pierścienia i licznik iskier.
Pierścień przesuwa się wzdłuż sali. Obserwuj, gdzie w jego przerwie zapala się iskra.
02 · Przeliczanie
| Jednostka | Wartość | Gdzie występuje |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Silnik z jedną parą biegunów zasilany z sieci 50 Hz obraca się z prędkością prawie 3000 rpm: 50 obrotów na sekundę.
Przy 1 Hz pulsacja wynosi 2π rad/s, czyli około 6,283. Pomylenie ich to błąd ponad sześciokrotny.
Fala Wi‑Fi 2,4 GHz ma w próżni długość 12,5 cm, dlatego anteny routera mają kilka centymetrów.
03 · Rzędy wielkości
04 · Przyrządy pomiarowe
05 · Zasady zapisu
06 · Jednostki sąsiednie
07 · Dział historyczny
Herc jest równy odwrotności sekundy, ale stosuje się go tylko do procesów okresowych. Dla przypadkowych rozpadów jąder tę samą odwrotność sekundy nazywa się bekerelem. Prędkość kątową zapisuje się w radianach na sekundę: częstotliwości 1 Hz odpowiada 2π rad/s. Pomylenie tych wielkości daje błąd 6,28 raza.
Od 1967 roku sekundę definiuje się przez częstotliwość: to 9 192 631 770 okresów promieniowania atomu cezu-133. Herc i sekunda opierają się na jednej i tej samej liczbie. Częstotliwość mierzy się dziś dokładniej niż jakąkolwiek inną wielkość, dlatego wiele wzorców sprowadza się do jej zliczania.
Katalog wielkości
cały indeks →Siedem jednostek podstawowych SI
Kropla kwasu zmienia kolor soku, sól barwi płomień, woda zamarza od stuknięcia. Pod nimi wszystkie karty Simetrium według dziedzin i alfabetycznie.
Otwórz indeks →