Tần số là gì ? Tất cả những thông tin liên quan đến tần số

Ngày nay ta thường hay nhắc tới khái niệm tần số khi nghiên cứu về các loại sóng, các hình thức truyền tin. Vậy hiểu như thế nào là chính xác về tần số? cách tính tần số như thế nào là chuẩn nhất? Bài viết dưới đây sẽ cùng các bạn tìm hiểu một số những thông tin liên quan đến khái niệm này nhé!

Tần số là gì ?

Tần số là gì ?

Tần số là số lần của một hiện tượng lặp lại trên một đơn vị thời gian. Để tính tần số, chọn một khoảng thời gian, đếm số lần xuất hiện của hiện tượng trong thời gian ấy, rồi chia số này cho khoảng thời gian đã chọn. Như vậy đơn vị đo tần số là nghịch đảo đơn vị đo thời gian. Trong hệ đo lường quốc tế, đơn vị này là Hz đặt tên theo nhà vật lý Đức, Heinrich Rudolf Hertz. 1 Hz cho biết tần số lặp lại của sự việc đúng bằng 1 lần trong mỗi giây:

1 Hz = 1 / s

Tần số trong tiếng anh thường được gọi là Frequency, trong một vài trường hợp thì tần số còn được gọi là Pules. Nếu như ta có tần số là 60 Hz thì cũng có tấn số tương ứng là 60 Pules.

Một số loại đơn vị khác của tần số là

Số vòng quay một phút (rpm) (revolutions per minute): dùng cho tốc độ động cơ,…

Số nhịp đập một phút (bpm) (beats per minute): dùng cho nhịp tim, nốt nhạc trong âm nhạc,…

Những khái niệm liên quan

Những khái niệm liên quan

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 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.

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 kilo hertz (kHz).

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.

Các công thức tính tần số

Công thức tần số: Dựa vào bước sóng

Công thức tần số: Dựa vào bước sóng

Công thức: Khi biết trước bước sóng và vận tốc dao động, tần số có thể được tính như sau: f = V / λ

– Trong công thức này, V là vận tốc sóng, f  là tần số và λ là bước sóng.

Đổi bước sóng sang đơn vị m nếu cần thiết. Nếu bước sóng được cho ở dạng nano-mét, bạn cần sang đơn vị chuẩn là mét bằng cách lấy giá trị đó chia cho số nanomet trong một mét.

Chú ý, khi giá trị bạn đang xử lý rất bé hoặc rất lớn, bạn cần phải chuyển giá trị đó về dạng số liệu khoa học chuẩn để dễ dàng hơn. Trong bài viết này, một vài giá trị có thể không được ghi dưới dạng chuẩn, nên khi bạn làm bài tập hoặc bài kiểm tra hoặc tham gia vào diễn đàn khoa học, bạn cần đổi lại.

Công thức tần số: Tần số sóng điện từ trong chân không

Công thức tần số: Tần số sóng điện từ trong chân không

Công thức. Công thức tần số sóng trong chân không cũng sẽ giống với công thức tính trong môi trường ngoài chân không. Tuy nhiên, trong môi trường chân không thì vận tốc sóng sẽ không bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác, vì thế vận tốc sóng điện từ trong trường hợp này sẽ bằng với vận tốc ánh sáng. Do đó, công thức tính là: f = C / λ

Ta có, C là vận tốc ánh sáng, f là tần số và λ là bước sóng.

Quy đổi bước sóng về đơn vị chuẩn m nếu cần.. Tuy nhiên, nếu bước sóng được đưa dưới đơn vị khác, ví dụ như micromet chửa chuẩn, bạn cần chuyển đổi về đơn vị mét bằng cách lấy giá trị đó chia cho số micromet trong một mét.

Chú ý, khi giá trị bạn đang xử lý rất bé hoặc rất lớn, bạn cần phải chuyển giá trị đó về dạng số liệu khoa học chuẩn để dễ dàng hơn. Trong bài viết này, một vài giá trị có thể không được ghi dưới dạng chuẩn, nhưng khi bạn làm bài tập hoặc bài kiểm tra hoặc tham gia vào diễn đàn khoa học, bạn cần đổi lại.

Công thức tính tần số: Dựa trên thời gian hoặc chu kỳ

Công thức tính tần số: Dựa trên thời gian hoặc chu kỳ

Công thức. Tần số và thời gian là hai đại lượng cần để hoàn thành một dao động sóng và chúng tỉ lệ nghịch với nhau . Vậy công thức tần số khi biết thời gian hoàn thành dao động là: f = 1 / T[2]

Trong đó, f là tần số và T là chu kỳ thời gian hay lượng thời gian cần để chúng hoàn thành một dao động.

Lấy số dao động chia cho tổng thời gian. Thường thì đề bài sẽ cho ta thời gian cần thiết để hoàn thành một dao động, trong trường hợp này, ta lấy nghịch đảo của chu kỳ thời gian (lấy 1 chia cho T). Nếu chu kỳ thời gian có sẵn là chu kỳ của nhiều dao động, bạn cần lấy số dao động chia cho tổng chu kỳ thời gian để có thể hoàn thành tất cả các dao động đó.

Ghi đáp án. Bằng cách thực hiện phép tính như trên thì ta sẽ có được tần số của sóng. Bạn cần ghi kèm theo đơn vị tần số là Hz.

Công thức tính tần số: Dựa trên tần số góc

Công thức tính tần số: Dựa trên tần số góc

Khi đã biết tần số góc của một sóng, để tính tần số chuẩn của sóng đó, ta áp dụng công thức sau : f = ω / (2π)[3]

Trong đó,  ω là tần số góc và f là tần số chuẩn. Cũng như các bài toán khác thì π là hằng số pi.

Nhân đôi giá trị pi để ta xác định được mẫu số theo công thức trên, ta nhân giá trị pi, tức 3,14, với 2.

Ví dụ về tần số

Ví dụ 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 chính là cách xác định màu sắc của nó. Một số sóng có thể kể đến như sóng điện từ, bức xạ hồng ngoại, vi sóng, sóng vố tuyến. Một sóng điện từ có thể có tần số nhỏ hơn 4 × 10 mũ 14 Hz. Ở tần số thấp hơn, sóng được gọi là lò vi sóng, và ở tần số thấp hơn nữa nó được gọi là sóng vô tuyến. Sóng tần số cao hơn được gọi là tia X, và cao hơn vẫn là tia gamma.

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.  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.

Tần số dòng điện xoay chiều trong sinh hoạt đời thường ở Việt Nam và ở Châu Âu là 50 Hz; trong khi ở Bắc Mỹ là 60 Hz.

Tần số quét màn hình là gì?

Tần số quét màn hình là gì?

Vấn đề này thì có lẽ là các bạn nam sẽ có thể dễ dàng hiểu hơn so với các bạn nữ, nhất là những ban có quan tâm về công nghệ. Cụm từ ” tần số quét ” có thể nói là xuất hiện khá nhiều trong các thông số kỹ thuật của thiết bị điện tử có dạng màn hình như tivi, smartphone, laptop, máy tính bảng,…Và dĩ nhiên thì dù là màn hình LCD hay màn hình LED cũng đều có tần số quét cả nhé, chỉ là ít hay nhiều thôi.

Tần số quét của một màn hình có nghĩa là lượng khung hình có thể chạy trong vòng một giây. Như chúng ta đã biết thì các đoạn phim sẽ được phát thông qua việc lật khung hình đúng không ạ. Lượng khung hình được lật càng nhiều và càng nhanh sẽ giúp cho chất lượng video được tốt hơn, cũng như các chuyển động trong video cũng sẽ mượt mà hơn rất nhiều. Giả sử chúng ta thường có các loại tần số quét màn hình như 60Hz, 120Hz, 144Hz,…điều này có nghĩa là các loại màn hình này sẽ có số khung hình chạy lần lượt là 60, 120, 144,…trên một giây.

Tần số âm thanh nghe được là gì ?

Tần số âm thanh nghe được là gì ?

Âm thanh là một dạng năng lượng được cảm nhận bởi thính giác của con người thông qua việc cảm nhận sóng lan truyền trong không gian và được nhận với màng nhĩ. Thông thường thì con người chúng ta sẽ có thể nghe được âm thanh trong khoảng 20 – 20000HZ. Và dãy tần này sẽ có một số đặc điểm thú vị như sau:

Tần số dưới 20Hz được gọi là hạ âm, chúng ta hoàn toàn có thể cảm nhận được mức tần số này nhưng không thể nghe được chúng.

Tần số trên 20000Hz được gọi là siêu âm, cũng tương tự như hạ âm thì chúng ta vẫn có thể cảm nhận được mức tần số này nhưng không thể nghe được.

Sẽ có một số người có khả năng nghe được âm thanh trong khoảng 20 – 20000Hz và hơn cả thế. Đó là do cơ địa cũng như họ có cấu tạo màng nhĩ đặc biệt khiến họ có ngưỡng nghe cao hơn.

Tần số dòng điện là gì ?

Các thiết bị điện gia dụng hiện nay như nồi cơm, tivi, tủ lạnh, bàn ủi, máy giặt, máy lạnh,… đều thường để thông số trên thiết bị là 220V – 60Hz hay 220V – 50HZ. Vậy thì các bạn có bao giờ thắc mắc chúng biểu trưng cho cái gì hay không nào ? Thật ra thì tại Việt nam, mạng lưới điện sử dụng dân dụng sẽ có tần số là 50Hz. Tức là với khoảng thời gian là 1/50s thì dòng điện sẽ quay về trạng thái ban đầu của nó, và nói một cách khác thì trong một giây dòng điện sẽ được lập lại khoảng 50 lần. Và đó là lý do vì sao khi chúng ta quan sát bóng đèn huỳnh quang thông qua camera điện thoại sẽ thấy chúng chớp chớp đấy.

Tần số dòng điện 1 chiều

Tần số dòng điện 1 chiều

Biên độ của dòng điện một chiều theo nghiên cứu thì chúng sẽ có một đường thẳng có cường độ không thay đổi theo thời gian và đi theo một hướng nhất định nào đó. Và chính vì thế mà tần số của dòng điện một chiều sẽ có giá trị là 0. Các ứng dụng cụ thể của dòng điện một chiều như ắc quy, pin dùng để khởi động ô tô, chiếu sáng, các thiết bị lập trình tín hiệu trong công nghiệp,…

Tần số dòng điện xoay chiều

Tần số dòng điện xoay chiều

Biên độ của dòng điện xoay chiều sẽ có hình dáng là một hình sin di chuyển đối xứng với nhau với nửa chu kì dương và nữa chi kì âm. Và chính vì chúng di chuyển theo dạng hình sin nên chúng ta sẽ có tần số dòng điện xoay chiều là khác 0. Cụ thể thì ở Việt Nam sẽ có 2 dạng tần số dòng điện chính là 50Hz và 60Hz. Tương tự thì với tần số dòng điện 60Hz, khoảng thời gian là 1/60s thì dòng điện sẽ quay về trạng thái ban đầu của nó, và nói một cách khác thì trong một giây dòng điện sẽ được lập lại khoảng 60 lần.

Phân biệt tần số 50Hz và 60Hz như thế nào ?

Phân biệt tần số 50Hz và 60Hz như thế nào ?

 

Một số sự khác nhau của tần số 50Hz và 60Hz chúng ta có thể biết được như:

Tần số 60Hz sẽ có tốc độ nhanh hơn 50Hz, chính vì thế mà các thiết bị cần được bảo vệ tốt hơn và có các thiết bị đóng cắt nhanh hơn.

Moment của 2 dòng điện có tần số 60Hz và 50Hz cũng có sự khác nhau đấy, trong 1s thì giá trị hiệu dụng của 60Hz sẽ cao hơn 50Hz.

Đối với động cơ và máy phát: động cơ và máy phát phải chạy nhanh hơn. Vì thế thiết kế sẽ đắt tiền hơn do phải tính toán lực ly tâm cao hơn, lực ma sát cao hơn.

Đối với đường dây truyền tải và phân phối: trở kháng (Zr) đường dây sẽ tăng hơn 20%, nên sụt áp sẽ cao hơn. Dung kháng ( Zc ) đường dây giảm 20%, nên ảnh hưởng lên lưới điện sẽ mạnh mẽ hơn. Hiệu ứng bề mặt tăng lên, nên yêu cầu thiết diện dây cũng phải lớn hơn.

Đối với máy biến áp: sự cân đối giữa đồng và thép sẽ khác đi. Giảm được thép, giảm được khối lượng đồng nhưng không giảm được diện tích cửa sổ. Vì thế tổng trở máy biến áp sẽ thay đổi. Từ thông tản tăng lên. Hệ 60 Hz sẽ tiết kiểm được một ít vật tư nguyên liệu chi khế tạo các thiết bị điện, nhưng sẽ bị tổn thất ðiện áp trên đường dây nhiều hơn. Lý do khi f tăng thì XL cũng tăng theo. Tổn thất trên đường dây sẽ tăng.

Các động cơ 60Hx sẽ phải chạy với tốc độ cao hơn nếu chạy 50 Hz. Do đó hệ thống cơ khí phải thiết kế tốt hơn, đắt tiền hơn.

Thiết bị ghi 220V-60Hz có dùng cho dòng điện 220V-50Hz được không ?

Câu trả lời là :  “ Có “

Nhưng có 2 vấn đề nảy sinh :

  • Thiết bị không hoạt động max công suất 100% mà chỉ đạt 83.3%
  • Thiết bị sẽ nóng hơn không chạy đúng tần số được thiết kế trong khi vẫn đủ điện áp cấp vào

Một motor có tần số 220V/60Hz được dùng trong hệ thống điện 220V/50Hz thì nó vẫn hoạt động được tốt khi tải thấp. Nhưng khi tải nặng thì hoạt động không đủ công suất thiết kế & tất nhiên motor sẽ nóng hơn rất nhiều so với sử dụng tại tần số 60Hz. Vì thế việc dùng thiết bị đúng tần số của lưới điện là vô cùng quan trọng.

Tại sao Việt Nam lại dùng tần số 50Hz mà không phải 60Hz

Bản đồ sử dụng điện áp và tần số dòng điện xoay chiều trên thế giới

Câu hỏi này tưởng rằng khá đơn giản nhưng thực sự không hề đơn giản. Chúng ta cùng tìm hiểu tại sao Việt Nam lại dùng tần số 50Hz thay vì 60Hz nhé.

Thứ 1 : Đầu tiên là do “Lịch sử “để lại.

Tần số 60Hz được sử dụng tại Mỹ và Nhật với hiệu suất cao hơn nhưng lại tốn vật liệu chế tạo hơn. Việt Nam theo chế độ XHCN ở Đông Âu được hổ trợ thiết bị – kỹ thuật của họ & tất nhiên họ sử dụng tần số 50Hz.

Trước 1975 Miền Nam sử dụng điện 208/127V sau này mới nâng cấp lên thành 380V/220V. Sau 1975, miền Nam vẫn dùng chuẩn Pháp / Mỹ chứ không theo chuẩn Nga tuy nhiên tần số thì vẫn dùng tần số 50Hz chứ không phải 60Hz do thừa kế hệ thống điện của cũ của Pháp để lại.

Thứ 2 : trên thế giới đa số các nước đều dùng lưới điện 50Hz nên việc nhập khẩu các thiết bị điện dể dàng tương thích với nhau. Hoạt động đúng kỹ thuật là quan trọng nhất trong ngành điện trong đó có tần số.

Thứ 3 : tần số 60Hz thiết bị phải có sự cách điện cao hơn, tốn chi phí cách điện nhiều hơn.

Thứ 4 : các động cơ và máy phát điện phải chạy nhanh hơn. Tất nhiên thiết kế phải tốn chi phí hơn do phải tính toán lực ly tâm cao hơn & ma sát cũng cao hơn.

Thứ 5 : trong tuyền tải và phân phối điện năng : trở kháng đuờng dây tăng 20% nên sụt áp cao hơn. Trong khi đó dung kháng đường dây giảm 20% nên ảnh hưởng lên lưới điện nhiều hơn & tiết diện dây cũng phải lớn hơn so với tần số 50Hz.

Thứ 6 : trong truyền tải điện năng thì dòng điện 220V/50Hz tiết kiệm hơn. Điện áp càng cao sụt giảm càng thấp. Hệ thống 110V/60Hz an toàn hơn về điện áp nhưng lại không sử dụng dây tiếp địa.

Khi xảy ra chạm pha các thiết bị bảo vệ không tác động vì không xảy ra ngắn mạch. Tuy nhiên, điện 110V/60Hz lại an toàn hơn vể điện áp & khi sự cố xảy ra thì 1 pha NÓNG không bị tác động vì chúng ta đứng dưới đất mà mass của hệ thống lại không nối đất.

Đối với điện áp 220V/50Hz tuy nguy hiểm hơn về điện áp nhưng khi chạm pha thì các thiết bị bảo vệ hoạt động ngay tức khắc vì 1 pha NÓNG chạm đất sẽ xảy ra ngắn mạch.

Lời kết

Trên đây là những thông tin liên quan đến tần số do thegioidienco.vn đã tổng hợp và chia sẻ đến các bạn. Các bạn hãy quan tâm đến các thông số kỹ thuật khi mua các thiết bị gia dụng cũng như thiết bị công nghiệp. Việc chọn thiết bị đúng kỹ thuật góp phần giảm chi phí vận hành, bảo trì, sửa chửa.

Click to rate this post!
[Total: 0 Average: 0]

Trả lời

Email của bạn sẽ không được hiển thị công khai. Các trường bắt buộc được đánh dấu *

Website này sử dụng Akismet để hạn chế spam. Tìm hiểu bình luận của bạn được duyệt như thế nào.

Hotline: 0938.441.404
Chat Facebook
Gọi điện ngay