Hertz
År 1887 mörklade Heinrich Hertz en föreläsningssal i Karlsruhe och iakttog en trådring med ett litet gap. När oscillatorns gnista sprakade i andra änden av rummet hoppade en egen gnista över i ringens gap, bara bråkdelar av en millimeter lång. Så fångades för första gången en elektromagnetisk våg. Hertz själv såg försöket som en prövning av Maxwells teori och såg ingen praktisk nytta med det.
Drygt fyrtio år senare fick frekvensenheten hans namn. En hertz är en svängning per sekund. Strömmen i vägguttaget gör 50 eller 60 svängningar per sekund, a-strängen 440 och en wifisignal omkring 2,4 miljarder.
| Beteckning | Hz |
| Definition | en svängning per sekund · s⁻¹ · bara för periodiska förlopp |
| Referensvärden | Δν(¹³³Cs) — 9 192 631 770 Hz · vid 1 Hz är vinkelfrekvensen 2π rad/s · 1 Hz — 60 rpm |
| Infördes | 1930, IEC · i SI sedan 1960 i stället för ”cykler per sekund” |
| Standarder | ISO 80000-3 · IEC 60050 · SI Brochure 9th ed. |
| Typiska värden | 50 Hz — elnätet · 440 Hz — tonen a · 2,4 GHz — wifi |
01 · Definition
Hur många gånger per sekund
Frekvensen f anger hur många gånger per sekund ett förlopp upprepas. En pendel, en sträng, strömmen i en ledning, en ljusvåg — allt som återvänder till samma tillstånd med jämna mellanrum. Ett sådant mellanrum kallas perioden T. Frekvens och period är varandras inverser: med perioden 0,02 s är frekvensen 50 Hz.
För en våg hänger frekvens och våglängd ihop via hastigheten. Radiovågor och ljus utbreder sig med hastigheten c, så en våg på 2,4 GHz är 12,5 cm lång. Ljud är långsammare, och tonen a har en våglängd på omkring 78 cm.
Hur man mäter rotationsfrekvensen utan att röra skivan
En skiva med en vit markering snurrar i mörkret och syns bara under blixtarna från lampan till höger. Om blixtarna sammanfaller med varven hamnar markeringen på samma ställe varje gång och ser ut att stå still. Om blixtarna kommer något glesare kryper markeringen sakta framåt, om de kommer något tätare kryper den bakåt. Reglaget ställer in blixtfrekvensen. Den tredje rotorn snurrar med okänd frekvens: ta reda på den.
För reglaget långsamt och titta på markeringen.
Motorers varvtal anges oftast i rpm — varv per minut. För att få hertz delar man rpm med 60. En fläkt på 1440 rpm gör 24 varv per sekund, en hårddisk på 7200 rpm gör 120. En asynkronmotor som drivs från ett nät på 50 Hz går lite långsammare än 3000 rpm, och med två polpar omkring 1450.
Var i ringen gnistan hoppar över
Till vänster driver en gnistinduktor Hertz’ oscillator: två stavar med kulor och ett gnistgap emellan. Oscillatorns längd bestämmer våglängden, som är ungefär dubbelt så lång som oscillatorn själv. Den blå linjen är det elektriska fältet längs rummet, och bandens ljusstyrka visar dess amplitud. Till höger vid väggen står en zinkplåt. Den reflekterar vågen, och i rummet uppstår noder där det inte finns något fält. Trådringen på stativet är mottagaren. Gnistan i dess gap beror på två saker: fältet på just den platsen och om ringens omkrets stämmer med våglängden. Ringen kan dras runt i scenen. Till höger ett förstoringsglas över ringens gap och en gnisträknare.
Ringen rör sig längs rummet. Se var en gnista tänds i dess gap.
02 · Omräkning
| Enhet | Värde | Var den förekommer |
|---|---|---|
| {n} | {v} | {note} |
En motor med ett polpar på ett nät med 50 Hz går med nästan 3000 rpm: 50 varv per sekund.
Vid 1 Hz är vinkelfrekvensen 2π rad/s, omkring 6,283. Den som blandar ihop dem hamnar fel med mer än en faktor sex.
En wifivåg på 2,4 GHz är 12,5 cm lång i vakuum, därför är routerns antenner bara några centimeter stora.
03 · Storleksordningar
04 · Mätinstrument
05 · Skrivregler
06 · Grannenheter
07 · Historisk del
En hertz är lika med en inverterad sekund, men används bara för periodiska förlopp. För slumpmässiga sönderfall av atomkärnor kallas samma inverterade sekund becquerel. Vinkelhastighet anges i radianer per sekund: frekvensen 1 Hz motsvarar 2π rad/s. Den som blandar ihop storheterna hamnar fel med en faktor 6,28.
Sedan 1967 definieras sekunden via en frekvens: den är 9 192 631 770 perioder av strålningen från cesium-133-atomen. Hertz och sekund vilar på ett och samma tal. Frekvens mäts i dag noggrannare än någon annan storhet, och därför återförs många normaler till att räkna svängningar.
Storhetskatalog
hela registret →SI-systemets sju grundenheter
En droppe syra ändrar saftens färg, salt färgar lågan, vatten fryser av en knackning. Under dem alla Simetriums blad, efter ämnesområde och i bokstavsordning.
Öppna registret →