Герц
В 1887 году Генрих Герц затемнял аудиторию в Карлсруэ и смотрел на проволочное кольцо с крошечным зазором. Когда в другом конце комнаты трещала искра вибратора, в зазоре кольца проскакивала своя искра, длиной в доли миллиметра. Так впервые поймали электромагнитную волну. Сам Герц считал опыт проверкой теории Максвелла и практической пользы в нём не видел.
Через сорок с лишним лет единицу частоты назвали в его честь. Один герц — одно колебание в секунду. Ток в розетке совершает 50 или 60 колебаний в секунду, струна ля — 440, а сигнал Wi‑Fi — около 2,4 миллиарда.
| Обозначение | Hz |
| Определение | одно колебание в секунду · s⁻¹ · только для периодических процессов |
| Опорные значения | Δν(¹³³Cs) — 9 192 631 770 Hz · при 1 Hz угловая частота 2π rad/s · 1 Hz — 60 rpm |
| Введена | 1930, МЭК · в СИ с 1960 года вместо «циклов в секунду» |
| Стандарты | ISO 80000-3 · IEC 60050 · SI Brochure 9th ed. |
| Типичные значения | 50 Hz — электросеть · 440 Hz — нота ля · 2,4 GHz — Wi‑Fi |
01 · Определение
Сколько раз в секунду
Частота f показывает, сколько раз в секунду повторяется процесс. Маятник, струна, ток в проводе, волна света — всё, что возвращается в прежнее состояние через равные промежутки. Один такой промежуток называют периодом T. Частота и период обратны друг другу: при периоде 0,02 s частота равна 50 Hz.
Для волны частота связана с длиной волны через скорость. Радиоволна и свет идут со скоростью c, поэтому волна 2,4 GHz имеет длину 12,5 cm. Звук идёт медленнее, и у ноты ля длина волны около 78 cm.
Как узнать частоту вращения, не касаясь диска
Диск с белой меткой вращается в темноте, и его видно только в моменты вспышек лампы справа. Если вспышки совпадают с оборотами, метка каждый раз оказывается на том же месте и кажется неподвижной. Если вспышки чуть реже, метка медленно ползёт вперёд, если чуть чаще — назад. Ползунок задаёт частоту вспышек. Третий ротор крутится с неизвестной частотой: найдите её.
Медленно ведите ползунок и смотрите на метку.
Обороты двигателей обычно пишут в rpm — оборотах в минуту. Чтобы получить герцы, rpm делят на 60. Вентилятор на 1440 rpm делает 24 оборота в секунду, жёсткий диск на 7200 rpm — 120. Асинхронный мотор от сети 50 Hz крутится чуть медленнее 3000 rpm, а с двумя парами полюсов — около 1450.
Где в кольце проскочит искра
Слева индуктор питает вибратор Герца: два стержня с шарами и искровой промежуток между ними. Длина вибратора задаёт длину волны, примерно вдвое больше его самого. Голубая линия — электрическое поле вдоль комнаты, яркость полос — его размах. Справа у стены цинковый лист. Он отражает волну, и в комнате встают узлы, где поля нет. Проволочное кольцо на подставке — приёмник. Искра в его зазоре зависит от двух вещей: от поля в этом месте и от того, совпадает ли длина окружности кольца с длиной волны. Кольцо можно перетаскивать по сцене. Справа лупа на зазор кольца и счётчик искр.
Кольцо движется вдоль комнаты. Смотрите, где в его зазоре загорается искра.
02 · Пересчёт
| Единица | Значение | Где встречается |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
Мотор с одной парой полюсов от сети 50 Hz крутится почти на 3000 rpm: 50 оборотов в секунду.
При частоте 1 Hz угловая частота равна 2π rad/s, около 6,283. Путать их — ошибка в шесть с лишним раз.
Волна Wi‑Fi 2,4 GHz в вакууме длиной 12,5 cm, поэтому антенны роутера размером в несколько сантиметров.
03 · Порядки величин
04 · Приборы измерения
05 · Правила записи
06 · Соседние единицы
07 · Исторический раздел
Герц равен обратной секунде, но пишут его только для периодических процессов. Для случайных распадов ядер ту же обратную секунду называют беккерелем. Угловую скорость пишут в радианах в секунду: частоте 1 Hz соответствует 2π rad/s. Если спутать эти величины, ошибка будет в 6,28 раза.
С 1967 года секунду определяют через частоту: это 9 192 631 770 периодов излучения атома цезия-133. Герц и секунда опираются на одно и то же число. Частоту сегодня измеряют точнее любой другой величины, поэтому многие эталоны сводят к её счёту.
Каталог величин
весь указатель →Семь основных единиц СИ
Капля кислоты меняет цвет сока, соль красит пламя, вода замерзает от стука. Под ними — все листы Simetrium по дисциплинам и по алфавиту.
Открыть указатель →