– o mărime fizică care este principala caracteristică a proceselor periodice sau a proceselor care au loc după anumite modele. Afișează numărul de oscilații complete (cicluri) pe unitatea de timp.

Oscilații– procese fizice care se repetă exact sau aproximativ la intervale regulate. Oscilațiile, în funcție de natura lor fizică, sunt de două tipuri principale: mecanice, electromagnetice. Uneori se distinge și un tip mixt, care este o combinație a principalelor tipuri.

Tipuri de vibrații

Vibrații mecanice- astfel de mișcări ale corpurilor în care, la intervale egale de timp, coordonatele corpului în mișcare, viteza și accelerația acestuia capătă valorile inițiale.

Electromagnetic- oscilații interconectate ale câmpurilor magnetice și electrice. Apar în diferite tipuri de circuite electrice. Ele se manifestă printr-o modificare periodică în timp a uneia dintre mărimile electrodinamice: sarcină electrică, curent, tensiune, intensitatea câmpului electric, inducția câmpului magnetic. Ele sunt descrise de aceleași legi ca și vibrațiile mecanice. Acest tip de oscilație poate fi obținut experimental folosind cel mai simplu circuit oscilator, care include un inductor și un condensator.

În funcție de natura interacțiunii cu mediul, vibrațiile sunt împărțite în

Disponibil- vibratii care apar intr-un sistem mecanic sub influenta fortelor interne ale sistemului dupa o expunere de scurta durata la o forta externa. Astfel de oscilații se numesc amortizate.

Forţat– vibrații care apar sub influența forțelor externe care se modifică în amploare și direcție în timp. Astfel de oscilații se numesc neamortizate.

Auto-oscilații- sistemul are initial o rezerva de energie potentiala, care este folosita pentru a oscila. Mai mult, amplitudinea (mărimea abaterii maxime de la punctul de echilibru) nu depinde de condițiile inițiale, ci este determinată de proprietățile sistemului. Exemplu: mișcarea oscilativă a unui pendul de ceas sub influența gravitației unei greutăți sau a unui arc, vibrații ale frunzelor, ramuri de copac sub influența unui flux constant de aer (apar când unul dintre parametrii sistemului se modifică) și aleatoriu sunt de asemenea determinate.

Mărimi care caracterizează oscilaţiile

Conceptul de „oscilații” este strâns legat de unde. Dar cu mișcarea oscilativă, spre deosebire de mișcarea ondulată, nu există un proces de transfer de energie dintr-un punct în spațiu în altul.

Principalele caracteristici ale mișcării oscilatorii, precum mișcarea ondulată, sunt perioada (T), amplitudinea (A) și frecvența ( v Uneori f). În plus, perioada și frecvența sunt cantități reciproce - cu cât frecvența este mai mare, cu atât perioada este mai scurtă: T=1/v. O perioadă este perioada de timp în care are loc o oscilație (ciclu) completă, măsurată în secunde. În consecință, frecvența este măsurată în ( 1/sec).

De asemenea, unitatea de frecvență în sistemul metric internațional C din 1933 este herțul. Unitatea de măsură poartă numele profesorului german de fizică Heinrich Rudolf Hertz (1858-1894), care a confirmat experimental existența undelor electromagnetice studiind difracția, interferența, polarizarea și reflexia. El a demonstrat că lumina este un tip de unde electromagnetice, ceea ce a fundamentat teoria electromagnetică existentă a luminii a lui Maxwell. Hertz a studiat și câmpurile electrice care apar în jurul corpurilor în mișcare. Pe baza observațiilor, el a creat o teorie, dar aceasta nu a primit confirmare experimentală. Studiile lui Hertz asupra efectului fotoelectric extern au stat la baza cercetărilor științifice ulterioare. De asemenea, frecvența ciclică și faza sunt folosite pentru a descrie procesele oscilatorii și ondulatorii. Frecvența ciclică arată numărul de oscilații complete pe unitatea de timp, egal cu 2P (unde P = 3,14), iar faza este valoarea deplasării în orice moment de timp.

De asemenea, trebuie remarcat faptul că, dacă vibrațiile pot fi descrise conform legii sinusului sau cosinusului, atunci ele sunt armonice. În consecință, ecuația pentru o descriere matematică conține în mod necesar funcția sin sau cos.

>>Fizica: Perioada si frecventa revolutiei

Mișcarea circulară uniformă este caracterizată de perioada și frecvența revoluției.

Perioada de circulație- acesta este timpul necesar pentru a finaliza o revoluție.

Dacă, de exemplu, într-un timp t = 4 s un corp, mișcându-se într-un cerc, a făcut n = 2 rotații, atunci este ușor de înțeles că o rotație a durat 2 s. Aceasta este perioada de circulație. Este desemnat cu litera T și este determinat de formula:

Aşa, pentru a găsi perioada de revoluție, trebuie să împărțiți timpul în care se fac n revoluții la numărul de revoluții.

O altă caracteristică a mișcării circulare uniforme este frecvența de rotație.

Frecvenţă- acesta este numărul de rotații făcute în 1 s. Dacă, de exemplu, într-un timp t = 2 s corpul a făcut n = 10 rotații, atunci este ușor de înțeles că în 1 s a reușit să facă 5 rotații. Acest număr exprimă frecvența circulației. Este notat cu litera greacă V(a se citi: nud) și este determinată de formula:

Aşa, Pentru a găsi frecvența de rotație, trebuie să împărțiți numărul de rotații la timpul în care au avut loc.

Unitatea SI de frecvență a revoluției este frecvența de revoluție la care un corp face o revoluție în fiecare secundă. Această unitate este desemnată după cum urmează: 1/s sau s -1 (a se citi: a doua minus prima putere). Această unitate obișnuia să fie numită „revoluții pe secundă”, dar acest nume este acum considerat învechit.

Comparând formulele (6.1) și (6.2), se poate observa că perioada și frecvența sunt mărimi reciproc inverse. De aceea

Formulele (6.1) și (6.3) ne permit să găsim perioada de revoluție T dacă se cunosc numărul n și timpul de revoluție t sau frecvența revoluției. V. Cu toate acestea, poate fi găsită și în cazul în care nici una dintre aceste cantități nu este cunoscută. În schimb, este suficient să cunoști viteza corpului Vși raza cercului de-a lungul căruia se mișcă.

Pentru a obține o nouă formulă, să ne amintim că perioada de revoluție este timpul în care corpul face o revoluție, adică parcurge o cale egală cu lungimea cercului ( l env = 2 P r, unde P≈3,14 este numărul „pi”, cunoscut de la cursul de matematică). Dar știm că în cazul mișcării uniforme, timpul se găsește împărțind distanța parcursă la viteza de mișcare. Astfel,

Aşa, Pentru a afla perioada de revoluție a unui corp, trebuie să împărțiți lungimea cercului de-a lungul căruia se mișcă la viteza mișcării sale.

??? 1. Care este perioada de circulatie? 2. Cum poți afla perioada revoluției, cunoscând timpul și numărul revoluțiilor? 3. Care este frecvența circulației? 4. Cum este desemnată unitatea de frecvență? 5. Cum poți afla frecvența circulației, cunoscând timpul și numărul de rotații? 6. Cum sunt legate perioada și frecvența circulației? 7. Cum poți afla perioada de revoluție, cunoscând raza cercului și viteza corpului?

Trimis de cititorii de pe site-uri de internet

O colecție de note de lecții de fizică, rezumate pe o temă din programa școlară. Planificare tematică calendaristică. Fizica clasa a VIII-a online, carti si manuale de fizica. Elevul se pregătește pentru lecție.

Conceptul de frecvență și perioadă a unui semnal periodic. Unități de măsură. (10+)

Frecvența și perioada semnalului. Concept. Unități de măsură

Materialul este o explicație și o completare la articol:
Unităţi de măsură ale mărimilor fizice în electronica radio
Unități de măsură și relații ale mărimilor fizice utilizate în ingineria radio.

Procesele periodice apar adesea în natură. Aceasta înseamnă că un parametru care caracterizează procesul se modifică conform unei legi periodice, adică egalitatea este adevărată:

Determinarea frecvenței și perioadei

F(t) = F(t + T) (relația 1), unde t este timpul, F(t) este valoarea parametrului la momentul t și T este o anumită constantă.

Este clar că dacă egalitatea anterioară este adevărată, atunci este adevărată următoarea:

F(t) = F(t + 2T) Deci, dacă T este valoarea minimă a constantei la care are loc relația 1, atunci vom numi T perioadă

În electronica radio, studiem curentul și tensiunea, așa că vom considera semnalele periodice ca fiind semnale pentru care raportul de tensiune sau curent este adevărat: 1.

Din păcate, în articole se găsesc periodic erori, acestea sunt corectate, articolele sunt completate, dezvoltate și sunt pregătite altele noi. Abonează-te la știri pentru a fi la curent.

Dacă ceva nu este clar, asigurați-vă că întrebați!
Pune o întrebare. Discuția articolului.

Mai multe articole

Cum să alegeți frecvența de funcționare a controlerului și ciclul de lucru pentru un convertor push-pull...

Întindem domeniul de reglare. Modalități de a regla fin....
Tehnici de extindere a intervalului de reglare, asigurând un reglaj precis...

Tranzistor cu efect de câmp, cip CMOS, amplificator operațional. Instalare...
Cum să lipiți corect un tranzistor cu efect de câmp sau un cip CMOS...

Reglare automată, menținerea temperaturii lichidului de răcire de la...
Termostat imbunatatit al cazanului de incalzire care economiseste energie....

Senzor, indicator de ardere, flacără, foc, lanternă. Aprindere, siguranță, scânteie...
Indicator de prezență a flăcării combinat cu un aprinzător pe un electrod...

Convertor de tensiune a impulsurilor Flyback. Tasta de pornire - b...
Cum să proiectați o sursă de alimentare cu comutație flyback. Cum să alegi o putere...

Microcircuit 1156EU3, K1156EU3, KR1156EU3, UC1823, UC2823, UC3823. analog...
Descrierea cipului 1156EU3 (UC1823, UC2823, UC3823)...

Deci, înainte de a determina în ce frecvență se măsoară, este important să înțelegem ce este aceasta? Nu vom aprofunda în termeni fizici complexi, dar vom avea nevoie totuși de câteva concepte din această disciplină. În primul rând, conceptul de „frecvență” se poate referi doar la orice proces periodic. Adică este o acțiune care se repetă constant în timp. Rotația Pământului în jurul Soarelui, contracția inimii, schimbarea zilei și a nopții - toate acestea au loc cu o anumită frecvență. În al doilea rând, fenomenele sau obiectele care ne pot părea complet statice și nemișcate pentru noi, oamenii, au propria lor frecvență sau periodicitate a oscilațiilor. Un bun exemplu în acest sens este lumina obișnuită de zi. Nu observăm nicio schimbare sau pâlpâire, dar are totuși propria frecvență de vibrație, deoarece reprezintă unde electromagnetice de înaltă frecvență.

Unități de măsură

Cum se măsoară frecvența, în ce unități? Pentru procesele de joasă frecvență, există unități separate. De exemplu, la scară cosmică - un an galactic (revoluția Soarelui în jurul centrului galaxiei), un an pământesc, o zi etc. Este clar că pentru a măsura cantități mai mici, este incomod să folosiți astfel de unități, așa că în fizică se folosește valoarea mai universală „a doua minus prima putere” (s -1). Poate că nu ați auzit niciodată de o astfel de măsură, iar acest lucru nu este surprinzător - este de obicei folosit doar în literatura științifică sau tehnică.

Din fericire pentru noi, în 1960, măsura frecvenței de oscilație a fost numită după fizicianul german Heinrich Hertz. Această valoare (hertz, abreviat Hz) este ceea ce folosim astăzi. Indică numărul de vibrații (impulsuri, acțiuni) efectuate de un obiect în 1 secundă. În esență, 1 Hz = 1 s -1. Inima umană, de exemplu, are o frecvență de oscilație de aproximativ 1 Hz, adică contractează o dată pe secundă. Frecvența procesorului computerului dvs. poate fi, să zicem, 1 gigahertz (1 miliard de herți) - asta înseamnă că 1 miliard din unele acțiuni au loc pe secundă.

Cum se măsoară frecvența?

Dacă vorbim despre măsurarea frecvențelor vibrațiilor electrice, atunci primul dispozitiv cu care fiecare dintre noi este familiarizat este propriii ochi. Datorită faptului că ochii noștri pot măsura frecvența, distingem culorile (rețineți că lumina sunt unde electromagnetice) - vedem cele mai joase frecvențe ca roșu, cele mai înalte frecvențe sunt mai aproape de violet. Pentru a măsura frecvențe mai mici (sau mai mari), oamenii au inventat multe instrumente.

În general, există două modalități principale de măsurare a frecvenței: numărarea directă a impulsurilor pe secundă și metoda comparativă. Prima metodă este implementată în contoare de frecvență (digitale și analogice). Al doilea este în comparatoarele de frecvență. Metoda de măsurare cu un frecvențămetru este mai simplă, în timp ce măsurarea cu un comparator este mai precisă. Una dintre varietățile metodei comparative este măsurarea frecvenței cu ajutorul unui osciloscop (cunoscut nouă din sălile de fizică încă de la școală) și așa-numitul. "Figuri de Lissajous" Dezavantajul metodei comparative este că pentru măsurare aveți nevoie de două surse de vibrații, iar una dintre ele trebuie să aibă o frecvență deja cunoscută nouă. Sperăm că ți s-a părut interesantă mica noastră cercetare!

Timpul în care are loc o schimbare completă a fem, adică un ciclu de oscilație sau o revoluție completă a vectorului cu rază, se numește perioada de oscilație a curentului alternativ(Figura 1).

Figura 1. Perioada și amplitudinea unei oscilații sinusoidale. Perioada este timpul unei oscilații; Amplitudinea este cea mai mare valoare instantanee a acesteia.

Perioada este exprimată în secunde și notată cu literă T.

Se folosesc și unități de măsură mai mici ale perioadei: milisecundă (ms) - o miime de secundă și microsecundă (μs) - o milioneme de secundă.

1 ms = 0,001 sec = 10 -3 sec.

1 μs = 0,001 ms = 0,000001 sec = 10 -6 sec.

1000 µs = 1 ms.

Numărul de modificări complete ale f.e.m. sau numărul de rotații ale vectorului rază, adică numărul de cicluri complete de oscilații efectuate prin curent alternativ într-o secundă, se numește Frecvența de oscilație AC.

Frecvența este indicată prin literă f și se exprimă în cicluri pe secundă sau hertzi.

O mie de herți se numește kiloherți (kHz), iar un milion de herți se numește megaherți (MHz). Există, de asemenea, o unitate de gigaherți (GHz) egală cu o mie de megaherți.

1000 Hz = 10 3 Hz = 1 kHz;

1000 000 Hz = 10 6 Hz = 1000 kHz = 1 MHz;

1000 000 000 Hz = 10 9 Hz = 1000 000 kHz = 1000 MHz = 1 GHz;

Cu cât se modifică mai repede EMF, adică cu cât vectorul rază se rotește mai repede, cu atât perioada de oscilație este mai scurtă Cu cât vectorul rază se rotește mai repede, cu atât frecvența este mai mare. Astfel, frecvența și perioada curentului alternativ sunt mărimi invers proporționale între ele. Cu cât unul dintre ele este mai mare, cu atât celălalt este mai mic.

Relația matematică dintre perioada și frecvența curentului alternativ și a tensiunii este exprimată prin formule

De exemplu, dacă frecvența curentă este de 50 Hz, atunci perioada va fi egală cu:

T = 1/f = 1/50 = 0,02 sec.

Și invers, dacă se știe că perioada curentului este de 0,02 sec, (T = 0,02 sec.), atunci frecvența va fi egală cu:

f = 1/T=1/0,02 = 100/2 = 50 Hz

Frecvența curentului alternativ utilizat pentru iluminat și în scopuri industriale este exact de 50 Hz.

Frecvențele între 20 și 20.000 Hz se numesc frecvențe audio. Curenții din antenele stațiilor radio oscilează cu frecvențe de până la 1.500.000.000 Hz sau, cu alte cuvinte, până la 1.500 MHz sau 1,5 GHz. Aceste frecvențe înalte se numesc frecvențe radio sau vibrații de înaltă frecvență.

În cele din urmă, curenții din antenele stațiilor radar, stațiilor de comunicații prin satelit și ale altor sisteme speciale (de exemplu, GLANASS, GPS) fluctuează cu frecvențe de până la 40.000 MHz (40 GHz) și mai mari.

Amplitudinea curentului AC

Se numește cea mai mare valoare pe care o atinge emf sau curentul într-o perioadă amplitudinea emf sau a curentului alternativ. Este ușor de observat că amplitudinea pe scară este egală cu lungimea vectorului rază. Amplitudinile curentului, EMF și tensiunea sunt indicate prin litere, respectiv Eu, Em și Um (Figura 1).

Frecvența unghiulară (ciclică) a curentului alternativ.

Viteza de rotație a vectorului cu rază, adică modificarea unghiului de rotație într-o secundă, se numește frecvența unghiulară (ciclică) a curentului alternativ și este notă cu litera greacă. ? (omega). Unghiul de rotație al vectorului cu rază la un moment dat față de poziția sa inițială este de obicei măsurat nu în grade, ci în unități speciale - radiani.

Un radian este valoarea unghiulară a unui arc de cerc, a cărui lungime este egală cu raza acestui cerc (Figura 2). Întregul cerc care formează 360° este egal cu 6,28 radiani, adică 2.

Figura 2.

1rad = 360°/2

În consecință, sfârșitul vectorului rază pe parcursul unei perioade acoperă un drum egal cu 6,28 radiani (2). Deoarece într-o secundă vectorul rază face un număr de rotații egal cu frecvența curentului alternativ f, apoi într-o secundă capătul său acoperă un drum egal cu 6,28*f radian. Această expresie care caracterizează viteza de rotație a vectorului rază va fi frecvența unghiulară a curentului alternativ - ? .

? = 6,28*f = 2f

Se numește unghiul de rotație al vectorului rază în orice moment dat față de poziția sa inițială faza AC. Faza caracterizează mărimea EMF (sau curentul) la un moment dat sau, după cum se spune, valoarea instantanee a EMF, direcția acestuia în circuit și direcția schimbării sale; faza indică dacă FEM este în scădere sau în creștere.

Figura 3.

O rotație completă a vectorului rază este de 360°. Odată cu începutul unei noi revoluții a vectorului rază, EMF se modifică în aceeași ordine ca în timpul primei revoluții. În consecință, toate fazele CEM vor fi repetate în aceeași ordine. De exemplu, faza EMF atunci când vectorul rază este rotit cu un unghi de 370° va fi aceeași ca atunci când este rotit cu 10°. În ambele cazuri, vectorul rază ocupă aceeași poziție și, prin urmare, valorile instantanee ale emf vor fi aceleași în fază în ambele cazuri.