Период и частота колебаний

Материал из РадиоВики - энциклопедии радио и электроники
Перейти к: навигация, поиск
Выкупить рекламный блок

Важнейшей характеристикой механических, электрических, электромагнитных и всех других видов колебаний является период — время, в течение которого совершается одно полное колебание. Если, например, маятник часов-ходиков делает за 1 с два полных колебания, период каждого колебания равен 0,5 с. Период колебаний больших качелей — около 2 с, а период колебаний струны может быть от десятых до десятитысячных долей секунды.

Другой величиной, характеризующей колебания, является частота (от слова «часто») — число, показывающее, сколько полных колебаний в секунду совершают маятник часов, звучащие тела, ток в проводнике и т. п. Частоту колебаний оценивают единицей, носящей название герц (сокращенно пишут: Гц): 1 Гц — это одно колебание в 1 с. Если, например, звучащая струна совершает 440 полных колебаний в 1 с (при этом она создает тон «ля» первой октавы), говорят, что частота ее колебаний 440 Гц. Частота переменного тока электроосветительной сети 50 Гц. При таком токе электроны в проводниках в течение 1 с текут попеременно 50 раз в одном направлении и столько же раз в обратном, т. е. совершают за 1 с 50 полных колебаний.

Более крупные единицы частоты — килогерц (пишут: кГц), равный 1000 Гц, и мегагерц (пишут: МГц), равный 1000 кГц, или 1000000 Гц.

По частоте колебаний звучащего тела можно судить о тоне, или высоте звука. Чем больше частота, тем выше тон звука, и, наоборот, чем меньше частота, тем ниже тон звука. Наше ухо способно реагировать на сравнительно небольшую полосу (участок) частот звуковых колебаний — примерно от 20 Гц до 20 кГц. Эта полоса вмещает всю обширнейшую гамму звуков, создаваемых голосом человека и симфоническим оркестром: от очень низких тонов, похожих на звук жужжания жука, до еле уловимого высокого писка комара. Колебания частотой до 20 Гц, называемые инфразвуковыми, и свыше 20 кГц, называемые ультразвуковыми, мы не слышим. А если б наше ухо оказалось способным реагировать и на ультразвуковые колебания, мы, возможно, могли бы слышать колебания пестиков цветов, крылышек бабочек.

Рис. 38. Чем больше частота колебаний струны, тем короче звуковые волны и выше тон звука

Не путай высоту, т. е. тон звука, с силой его. Высота звука зависит не от амплитуды, а от частоты колебаний. Толстая и длинная струна, например, создает низкий тон звука, т. е., колеблется медленнее, чем тонкая и короткая струна, создающая высокий тон звука. Разобраться в этом вопросе тебе помогает рис. 38.

В электротехнике и радиотехнике используют переменные токи с частотой от нескольких герц до тысяч мегагерц. Антенны радиовещательных станций, например, питаются токами частотой примерно от 150 кГц до 50-60 МГц. Эти быстропеременные токи и являются тем средством, с помощью которого осуществляется передача звуков на большие расстояния без проводов. Весь огромный диапазон переменных токов принято подразделять на несколько участков-поддиапазонов. Токи сравнительно небольших частот, в пределах от 20 Гц до 20 кГц, называют токами, звуковой (или низкой) частоты, так как они соответствуют частотам звуковых колебаний, а переменные токи частотой 20 кГц и больше — токами ультразвуковой частоты. В то же время токи частотой от 100 кГц до 30 МГц принято называть токами высокой частоты, а токи частотой выше 30 МГц —токами ультравысокой и сверхвысокой частоты.

Запомни хорошенько границы и названия поддиапазонов частот переменных токов.