Tần số là gì? Những thông tin cơ bản về tần số
Tần số là thuật ngữ tất cả mọi người từng nghe nhắc đến từ những ngày tháng còn đang ngồi trên ghế nhà trường. Trong bài viết này chúng tôi sẽ cung cấp lại những thông tin liên quan về Tần số để độc giả có thể hiểu rõ hơn về nó.
Khái niệm Tần số là gì?
Xem Thêm
Tấn số là số lần xuất hiện một hiện tượng lặp lại trên một đơn vị thời gian. Nó cũng được gọi là tần số thời gian vì nó là tốc độ thay đổi hướng hiện tại trên giây.
Đơn vị đo của tần số là Hertz (Hz) – đây là đơn vị đo quốc tế, nghĩa là ở tất cả các nước đều sử dụng chung đơn vị này. 1 Hz bằng 1 chu kỳ mỗi giây. Lưu ý: Hertz được đặt tên theo nhà vật lý người Đức Heinrich Hertz (1857-1894), đầu tiên phát sóng và nhận sóng radio. Sóng vô tuyến di chuyển với một chu kỳ mỗi giây (1 Hz). Ở tần số cơ bản nhất, tần số là tần suất lặp lại. Trong trường hợp dòng điện, tần số là số lần sóng sin lặp lại, hoặc hoàn thành, một chu kỳ dương-âm.
Ví dụ: Nếu một dòng xoay chiều được cho là có tần số 5 Hz, điều đó cho bạn biết dạng sóng của nó lặp lại 5 lần trong 1 giây. Càng có nhiều chu kỳ xảy ra mỗi giây, tần suất càng cao.
Tần số chỉ sự nhấn mạnh sự tương phản với tần số góc và tần số không gian, trong đó khoảng thời gian là sự nghịch đảo của tần số. Tần số là một tham số quan trọng được sử dụng trong khoa học và kỹ thuật để xác định tốc độ dao động và hiện tượng rung, chẳng hạn như rung động cơ học, tín hiệu âm thanh, sóng vô tuyến và ánh sáng.
Ví dụ: Nếu nhịp tim của một đứa trẻ sơ sinh có tần suất 120 lần/ Phút thì khoảng thời gian của nó sẽ là thời gian giữa các nhịp đập, sẽ lấy 60 chia cho 120 nhịp.
Những thuật ngữ của tần số
Trong tần số cũng có những thuật ngữ riêng, nếu bạn nào vẫn cò nhớ chương trình học từ hồi cấp 3 thì chắc chắn vẫn sẽ nhớ những thuật ngữ quy định cơ bản này.
- Hertz (Hz): Một hertz bằng một chu kỳ mỗi giây.
- Chu kỳ: Một làn sóng hoàn chỉnh của dòng điện xoay chiều hoặc điện áp.
- Luân phiên: Một nửa chu kỳ.
- Thời gian: Thời gian cần thiết để tạo ra một chu kỳ hoàn chỉnh của dạng sóng.
- Tần số thường được sử dụng để mô tả hoạt động thiết bị điện. Dưới đây là một số dải tần suất phổ biến:
- Tần số dòng điện (thường là 50 Hz hoặc 60 Hz).
- Các ổ đĩa biến tần, thường sử dụng tần số sóng mang 1-20 kilohertz (kHz).
- Tần số âm thanh: 15 Hz đến 20 kHz (phạm vi thính giác của con người).
- Tần số vô tuyến: 30-300 kHz.
- Tần số thấp: 300 kHz đến 3 megahertz (MHz).
- Tần số trung bình: 3-30 MHz.
- Tần số cao: 30-300 MHz.
Mạch và thiết bị thường được thiết kế để hoạt động ở tần số cố định hoặc biến đổi. Thiết bị được thiết kế để hoạt động ở tần số cố định hoặc linh động nếu hoạt động ở tần số khác với tần số được chỉ định.
Ví dụ: Động cơ xoay chiều được thiết kế để hoạt động ở tần số 60 Hz chạy chậm hơn nếu tần số giảm xuống dưới 60 Hz, nhanh hơn nếu nó vượt quá 60 Hz. Đối với động cơ xoay chiều, bất kỳ thay đổi nào về tần số đều gây ra sự thay đổi tỷ lệ trong tốc độ động cơ.
Ví dụ: Giảm 5% tần số làm giảm tốc độ động cơ 5%.
Đồng hồ vạn năng số (DMM) bao gồm chế độ Bộ đếm tần số có thể đo tần số của các tín hiệu dòng điện xoay chiều. DMM cũng có thể cung cấp các chế độ này:
Ghi âm MIN / MAX: Cho phép ghi lại các phép đo tần số trong một khoảng thời gian cụ thể cùng một cách đo điện áp, dòng điện hoặc điện trở được ghi lại.
Autorange: Tự động chọn dải tần số (trừ khi điện áp đo được nằm ngoài phạm vi đo tần số).
Lưới điện thay đổi theo quốc gia. Tại Hoa Kỳ, lưới điện được dựa trên tín hiệu 60 hertz rất ổn định, có nghĩa là nó có chu kỳ 60 lần mỗi giây. Tại Mỹ, điện năng gia dụng được dựa trên một nguồn điện 120-volt AC. Công suất đo tại một ổ cắm điện tường ở một ngôi nhà ở Mỹ sẽ tạo ra các sóng sin dao động từ 170 đến 170 volt, với điện áp đúng-rms đo ở 120 volt. Tỷ lệ dao động sẽ là 60 chu kỳ mỗi giây.
Những ví dụ phổ biến về tần số
Ánh sáng: Ánh sáng khả kiến là sóng điện từ bao gồm các trường điện và từ trường dao động trong không gian. Tần số của sóng xác định màu sắc của nó: 4 nhân 10 mũ 14 Hz là ánh sáng đỏ, 8 × 10 mũ 14 Hz là ánh sáng tím, và trong khoảng tần số 4- 8 × 10 mũ 14 Hz là tất cả các màu khác của phổ. Một sóng điện từ có thể có tần số nhỏ hơn 4 × 10 mũ 14 Hz, nhưng nó sẽ vô hình đối với mắt người. Các sóng như vậy được gọi là bức xạ hồng ngoại (IR). Ở tần số thấp hơn, sóng được gọi là lò vi sóng, và ở tần số thấp hơn, nó được gọi là sóng vô tuyến. Tương tự như vậy, một sóng điện từ có thể có tần số cao hơn 8 × 10 mũ 14 Hz, nhưng nó sẽ vô hình đối với mắt người, những sóng như vậy được gọi là bức xạ tử ngoại (UV). Ngay cả sóng tần số cao hơn được gọi là tia X, và cao hơn vẫn là tia gamma.
Trong tất cả những sóng này chỉ có sóng vô tuyến tần số thấp nhất đồng thời những tia gamma có tần số cao nhất. Xét về bản chất chúng cơ bản giống nhau, và chúng đều được gọi là bức xạ điện từ. Tất cả chúng đều truyền qua chân không ở cùng tốc độ (tốc độ ánh sáng).
c = f/λ – trong đó c là vận tốc ánh sáng, f là tần số và λ là bước sóng.
Lưu ý: Trong môi trường phân tán như thủy tinh, tốc độ phụ thuộc phần nào vào tần số, do đó bước sóng không hoàn toàn tỷ lệ thuận với tần số.
Âm thanh: Âm thanh lan truyền như sóng rung động cơ học của áp suất và dịch chuyển, trong không khí hoặc các chất khác. Nói chung, các thành phần tần số của âm thanh xác định “màu”, âm sắc của nó.
Các tần số một tai có thể nghe được giới hạn ở một dải tần số cụ thể. Dải tần số âm thanh cho con người thường được đưa ra là khoảng giữa 20 Hz và 20.000 Hz (20 kHz), mặc dù giới hạn tần số cao thường giảm theo độ tuổi. Các loài khác có phạm vi thính giác khác nhau. Ví dụ, một số giống chó có thể cảm nhận rung động lên đến 60.000 Hz. Trong nhiều phương tiện, chẳng hạn như không khí, tốc độ của âm thanh xấp xỉ độc lập với tần số, do đó bước sóng của sóng âm (khoảng cách giữa các lần lặp lại) xấp xỉ tỷ lệ nghịch với tần số.
Như vậy chúng ta vừa tìm hiểu những thông tin cơ bản về tần số và những tần số phổ biến trong cuộc sống hàng ngày của mỗi chúng ta, vì là khái niệm viễn thông có chút phức tạp nên chúng tôi đã kèm cả ví dụ để dễ hiểu hơn. Hy vọng qua bài viết này bạn sẽ hiểu rõ hơn về khái niệm Tần số.
Reply