Tần số là gì, Hertz là gì? Đặc điểm và công thức tính tần số

Tần số là kiến thức cơ bản trong môn Vật lý. Trong đời sống thường ngày, chắc chắn chúng ta cũng từng nghe qua về thuật ngữ tần số. Vậy tần số là gì, Hertz là gì? Công thức tính tần số được áp dụng như thế nào? Sau đây, chúng tôi sẽ giải đáp chi tiết những thắc mắc này cho bạn nhé!

Giải đáp các khái niệm tần số là gì?

Tần số là gì, Hertz là gì và có những khái niệm nào liên quan đến tần số? Cùng tham khảo các kiến thức, định nghĩa dưới đây:

Tần số là gì? Hertz là gì?

Trước tiên, chúng tôi sẽ giải đáp cho các bạn khái niệm tần số là gì, Hertz là gì? Tần số là thuật ngữ dùng để chỉ số lần lặp đi lặp lại của một hiện tượng trên một đơn vị thời gian cụ thể. Cách để tính tần số là bạn chỉ cần chọn một khoảng thời gian nhất định, sau đó tiến hành đếm số lần xuất hiện của hiện tượng trong khoảng thời gian đó. Tiếp theo, bạn hãy chia số đã đếm cho khoảng thời gian đã chọn.

Đơn vị đo tần số sẽ là nghịch đảo của đơn vị đo thời gian. Theo kiến thức hệ đo lường quốc tế thì đơn vị của tần số là Hz và đơn vị này đặt theo tên của nhà Vật lý học người Đức có tên là Heinrich Rudolf Hertz. Ta quy ước cụ thể 1Hz biểu thị số lần lặp lại của sự vật đúng bằng 1 lần trong 1 giây: 1 Hz = 1/s

Trong tiếng Anh thì tần số sẽ được gọi là Frequency và ở một số trường hợp thì tần số được gọi là Pules. Ví dụ như nếu tần số là 60Hz thì tần số tương ứng là 60 Pules.

Những khái niệm liên quan đến tần số là gì?

• Hertz là gì? Một Hertz sẽ bằng một chu kỳ của một giây
• Chu kỳ là làn sóng hoàn chỉnh của điện áp hoặc của dòng điện xoay chiều
• Luân phiên: dùng để chỉ một nửa của chu kỳ
• Thời gian: được định nghĩa là một giai đoạn để tạo ra chu kỳ hoàn chỉnh của dạng sóng;
• Tần số âm thanh được định nghĩa là phạm vi thính giác của con người ( khoảng 15 Hz đến 20kHz)
• Tần số vô tuyến nằm trong khoảng từ 30 đến 300kHz
• Tần số thấp: từ 300 kHz đến 3 MHz. MHz là gì? Đây chính là đơn vị được viết tắt từ Megahertz.
• Tần số trung bình: khoảng từ 3MHz đến 30 MHz
• Tần số cao: khoảng từ 30MHz đến 300MHz

Khái niệm tần số là gì còn được sử dụng để mô tả mọi hoạt động của thiết bị điện. Sau đây là một số dải tần suất phổ biến, bao gồm:

• Tần số dòng điện: từ khoảng 50Hz đến 60 Hz
• Đối với những ổ đĩa biến tần thông thường sử dụng tần số sóng khoảng từ 1 đến 20 kilohertz (kHz)
• Đối với mạch và thiết bị điện sẽ được thiết kế để hoạt động ở tần số biến đổi hoặc tần số cố định
• Với những thiết bị được thiết kế ở tần số cố định hoặc sẽ linh động trong trường hợp hoạt động của tần số khác với tần số được chỉ định.

Các công thức tính tần số cơ bản cần nắm

Bên cạnh việc nắm vững bản chất khái niệm tần số là gì, hz là gì thì muốn làm tốt các bài tập liên quan đến tần số thì bạn cũng cần phải nắm hết được các công thức tính tần số cơ bản dưới đây:

Công thức tính tần số dựa vào tần số góc đã cho

Nếu trong bài đã cho tần số góc của sóng thì bạn chỉ cần áp dụng công thức dưới đây để tính tần số như sau:

f = ω / (2π)[3]

Trong đó, ta quy ước: 

• Tần số góc: ω
• Hằng số pi: π = 3.14

Xem thêm: Bước sóng là gì? Vai trò và công thức tính bước sóng ánh sáng

Công thức tính tần số dựa trên bước sóng đã cho

Trong trường hợp, bài toán đã cho biết được bước sóng và vận tốc dao động thì công thức tính tần số dựa vào bước sóng như sau:

f = V/λ

Trong đó, ta quy ước:

• Vận tốc sóng ký hiệu là: V
• Tần số ký hiệu là: f
• Bước sóng ký hiệu là: λ

Công thức tính tần số dựa vào thời gian hoặc chu kỳ

Có thể bạn chưa biết, tần số hz và thời gian là đại lượng có khả năng hoàn thành một dao động sóng. Tần số và thời gian tỉ lệ nghịch với nhau. Khi đã biết được thời gian dao động thì công thức tính tần số như sau:

f = 1/T[2]

Trong đó, ta quy ước:

• Tần số ký hiệu là: f
• Đại lượng hay chu kỳ thời gian để có thể hoàn thành một dao động có ký hiệu là: T

Công thức tính tần số dựa vào sóng điện từ trên chân không

Vận tốc sóng trong môi trường chân không không hề bị ảnh hưởng bởi các yếu tố khác. Do đó, vận tốc sóng trong môi trường chân không sẽ bằng vận tốc ánh sáng. Ta có công thức tính như sau:

f = C/λ

Trong đó, ta quy ước:

• Vận tốc ánh sáng có ký hiệu là: C
• Bước sóng có ký hiệu là: λ

Các loại tần số sử dụng phổ biến hiện nay

Bên cạnh kiến thức tần số là gì thì các loại tần số sử dụng phổ biến hiện nay cũng được quan tâm hơn cả. Có 3 loại tần số được ứng dụng nhiều nhất, bao gồm:

Tần số điện

Muốn nắm được tần số dòng điện là gì thì bạn có thể tham khảo vào thực tế cuộc sống thường ngày. Ví dụ như trong trường hợp gia đình bạn có sử dụng những loại thiết bị gia dụng dùng tới điện như tủ lạnh, điều hòa, tivi thì bạn sẽ thấy được thông số ghi trên các thiết bị đó là 220V/50hz hay 220v/60hz. Riêng ở Việt Nam thì mạng lưới sử dụng phổ biến là tần số 50hz. Điều này có nghĩa là trong thời gian 1/50s thì dòng điện sẽ quay lại trạng thái lúc đầu, lặp lại 50 lần.

• Tần số điện 1 chiều: Biên độ của dòng điện một chiều được quy ước là một đường thẳng có cường độ không thay đổi theo thời gian. Biên độ này sẽ đi theo một hướng nhất định. Vì vậy, giá trị tần số dòng điện 1 chiều bằng 0. Những vật dụng sẽ dụng dòng điện này sẽ là đèn pin chiếu sáng hoặc ắc quy,…
• Tần số dòng điện xoay chiều: Biên độ của dòng điện xoay chiều sẽ có hình dạng là 1 hình sin di chuyển đối xứng nhau. Do tần số dòng điện xoay chiều di chuyển theo dạng hình sin nên cũng có giá trị bằng 0. Ở Việt Nam hiện nay sẽ có hai loại tần số phổ biến là 50hz và 60hz. 

Quy ước: tần số 50hz có khoảng thời gian là 1/50s, 60hz có khoảng thời gian là 1/60s thì dòng điện mới trở lại trạng thái ban đầu.

Tần số âm thanh

Tần số âm thanh hay còn gọi là tần số các nốt nhạc là dạng tần số được cảm nhận bởi bộ phận thính giác của con người. Chính con người sẽ cảm nhận được sóng lan truyền ở trong không gian. Tuy nhiên, âm thanh con người có thể nghe được chỉ trong các dải tần số từ 20 đến 20000hz.

• Nếu tần số âm thanh dưới 20hz sẽ được gọi là hạ âm và con người có thể cảm nhận được tần số này nhưng lại không thể nghe được;
• Nếu tần số âm thanh trên 20000hz thì sẽ được gọi là siêu âm và con người vẫn cảm nhận được mức tần số này nhưng vẫn không thể nghe rõ được.

Ở một số trường hợp hi hữu thì con người vẫn có thể nghe được âm thanh trong khoảng từ 20 đến 20000hz nhưng chỉ dừng lại ở số ít. Vấn đề này còn phụ thuộc rất lớn đến cơ địa cũng như cấu tạo màng nhĩ của những người đó đặc biệt mới nghe được tần số âm thanh ngưỡng cao hoặc thấp hơn.

Xem thêm: PWM là gì? Giải thích nguyên lý điều khiển pwm

Tần số quét màn hình

Nếu như bạn thường xuyên tìm hiểu về các thiết bị công nghệ, máy tính,… thì bạn sẽ không mấy xa lạ với cụm từ tần số quét màn hình. Vì khi sử dụng màn hình máy tính hoặc tivi thì dù đó là màn hình LCD, LED hay bất kỳ công nghệ nào khác thì đều có tần số quét. 

Tần số quét màn hình chính là số lượng khung hình chạy trong 1 giây và những đoạn phim sẽ được phát qua phát lại việc lật khung hình. Mặt khác, khung hình lật với tần suất nhiều thì sẽ giúp cho video hiển thị có chất lượng tốt hơn và mượt mà hơn. Trong trường hợp màn hình máy tính của bạn có tần số quét là 60hz thì các khung hình sẽ chạy lần lượt 60 lần/giây.

Phân biệt tần số 50hz và 60hz

Tần số 50hz là gì và làm thế nào để phân biệt được tần số 50hz và 60hz? Thực chất, các thức phân biệt không hề khó bởi vì vốn dĩ tần số 50hz và tần số 60z cũng đã có những sự khác biệt nhất định. Tuy nhiên, bạn có thể tham khảo các phân biệt hai loại tần số này theo những yếu tố như sau:

• Về tốc độ, tần số 50hz sẽ chậm hơn tần số 60hz
• Động cơ tần số 60hz sẽ có tốc độ chạy cao hơn tần số 50hz vì lí do là hệ thống cơ khí cần thiết kế của tần số 60hz cũng tốt hơn.
• Về máy biến áp, tần số 60hz sẽ giúp tiết kiệm được nguyên vật liệu khi chế tạo hơn tần số 50hz, tuy nhiên sẽ gây nên nhiều tổn thức về điện áp trên đường dây bởi vì khi f tăng dẫn tới XL cũng tăng theo và tổn thất cũng tỷ lệ thuận mà tăng lên.
• Về đường dây truyền tải và phân khối, vì Zr đường dây sẽ tăng lên 20% nên sẽ có tỷ lệ sụt áp. Nếu trường hợp khung đường dây giảm xuống khoảng 20% thì ảnh hưởng đến lưới điện sẽ lớn hơn. Do hiệu ứng bề mặt tăng lên nên yêu cầu điện dây phải lớn.
• Về Moment của hai dòng điện, giá trị hiệu dụng trong 1 giây của 60hz sẽ cao hơn 50hz.

Giải đáp một số câu hỏi liên quan đến tần số

Ngoài việc giải đáp các kiến thức tần số là gì, Hertz là gì thì chúng tôi cũng sẽ giải đáp thêm một vài kiến thức liên quan đến tần số. Cụ thể các câu hỏi sau:

Việt Nam hiện nay sử dụng chủ yếu loại tần số nào?

Tại Việt Nam hiện nay, các thiết bị sử dụng chủ yếu tần số dòng điện 50hz thay vì tần số 60hz. Lý giải nguyên nhân này là bởi các yếu tố như sau:

• Tần số 60hz sẽ yêu cầu các thiết bị sử dụng cần có sự cách điện cao nên chi phí đắt hơn tần số 50hz
• Hầu hết các quốc gia trên thế giới hiện nay đều sử dụng tần số 50hz nên việc nhập khẩu những loại thiết bị, máy móc có tần số tương thích sẽ dễ dàng hơn. Từ đó dẫn tới các thiết bị sử dụng điện sẽ an toàn hơn rất nhiều.
• Vì sử dụng dòng điện 220V/50hz giúp tiết kiệm được điện năng hơn bởi vì nguyên nhân là điện áp càng cao thì sụt giảm càng thấp hơn. Đối với dòng điện 110V/60hz tuy khá an toàn về điện áp nhưng việc không sử dụng dây tiếp địa sẽ dẫn tới khả năng xảy ra hiện tượng chạm pha

Tai người có thể nghe được bao nhiêu hz?

Tai người nghe được bao nhiêu hz cũng là thắc mắc của rất nhiều bạn. Như đã nói ở trên thì tần số tai người có thể nghe được nằm trong dải tần số từ 16 đến 20000 hz. Đối với mỗi tần số sẽ có ngưỡng nghe tối đa và tối thiểu. Khi so sánh thính giá của người với một số loại vật khác thì có thể thấy được khả năng nghe của người còn thua kém. Minh chứng điển hình là những con vật như mèo, chuột,… sẽ nghe được tần số là 60.000hz, thậm chí con dơi còn nghe được tần số 100.000hz.

Như vậy, thông qua các kiến thức mà chúng tôi đã chia sẻ trên thì bạn đã nắm vững được tần số là gì, Hz là gì cũng như những công thức cơ bản để tính tần số dòng điện rồi phải không. Mong rằng, nhờ những kiến thức chia sẻ trên sẽ giúp cho việc học của các bạn ngày càng tốt hơn.