Tần số là gì và đơn vị đo tần suất luôn là chủ đề tìm kiếm nhiều nhất trên mạng xã hội. Khái niệm này thường có trong các môn về vật lý, được ứng dụng rộng rãi trong đời sống hàng ngày. Nếu bạn vẫn chưa hiểu rõ vấn đề về khái niệm hay thông tin về tần số thì bài viết sau đây là dành cho bạn.
Tần số là gì?
Tần số là số lượng bước sóng xảy ra trong một giây. Trong bối cảnh của dòng điện xoay chiều AC, nó giải thích số lần chuyển đổi giữa sự tích cực và tiêu cực trong vòng một giây. Tần suất cũng được xem là một đặc tính riêng biệt và cơ bản của dòng điện xoay chiều AC.
Chuyển đổi của tần số theo một chu kỳ nhất định giữa dương và âm. Tuy nhiên, việc chuyển mạch sẽ không xuất hiện ở dòng điện một chiều DC. Đơn vị biểu thị được lấy là Hertz, viết tắt là Hz. Ví dụ nếu một dòng điện di chuyển qua lại giữa dương và âm 60 lần có nghĩa tần suất của dòng điện sẽ là 60Hz.
Nếu điện áp của dòng điện xoay chiều bắt đầu ở số không và dòng điện thay đổi theo chiều từ dương sang âm, sau đó lại trở về 0. Có thể hiểu là khoảng thời gian cần thiết giúp dòng điện hoàn thành một chu kỳ, đây là định nghĩa của chu kỳ.
Khái niệm quan trọng này thường được biết và tính toán đơn giản là nghịch đảo của chu kỳ. Nếu tần suất cao có nghĩa là nhiều sóng hơn trong một giây và khoảng thời gian thực hiện ngắn hơn. Ngược lại, tần suất thấp tức là ít sóng hơn trong một giây và khoảng thời gian thực hiện một dao động của chu kỳ sẽ kéo dài thêm.
Các loại tần số
Đây là khái niệm được biết và phổ biến ngày càng nhiều bởi đa dạng các loại khác nhau của nó. Tùy thuộc vào các tên gọi khác nhau nên các khái niệm nêu ra của số lần xảy ra này cũng không hề giống nhau. Bạn có thể hiểu rõ hơn về các loại phổ biến qua các nội dung cụ thể sau đây:
Tần số điện
Đầu tiên bạn cần biết được số lần lặp lại trong một giây của một dòng điện là bao nhiêu. Nếu hộ gia đình bạn sử dụng các thiết bị như tivi, điều hòa, tủ lạnh, quạt… thì các thiết bị này thường thấy điện ghi thông tin là 220V / 60Hz hay 220V / 50Hz. Tuy nhiên, ở Việt Nam, mạng phổ biến hiện nay có f = 50Hz, tức là luồng điện trở về trạng thái ban đầu trong vòng 1 giây là 50 lần (50 lần lặp lại).
Loại tần số của dòng điện một chiều
Dòng điện một chiều là một đường thẳng không đổi về độ lớn theo thời gian theo một hướng xác định. Do đó, giá trị số lần xảy ra của dòng điện bằng 0, các thiết bị sử dụng dòng điện một chiều này thường là ắc quy chiếu sáng, pin,…
Dòng điện xoay chiều
Biên độ của dòng điện xoay chiều được biết là một sóng hình sin chuyển động một cách đối xứng. Vì tần số này chuyển động trong sóng hình sin nên tần suất của nó cũng bằng 0. Ở Việt Nam hiện nay có hai nguồn f là 50Hz và 60Hz. Như đã nói ở trên, f = 50Hz có chu kỳ là 1/50 giây và f = 60Hz có chu kì 1/60 giây, sau đó dòng điện sẽ trở về trạng thái ban đầu.
Tần số quét màn hình
Tốc độ quét màn hình là số khung hình bạn được nhận từ màn hình máy tính của mình trong khoảng thời gian một giây. Một ví dụ đơn giản, nếu màn hình máy tính có tốc độ quét f = 60Hz, điều đó có nghĩa là màn hình đang hiển thị 60 khung hình trong 1 giây.
Tốc độ của màn hình máy tính càng cao thì hình ảnh hiển thị càng ổn định, sắc nét và mượt mà. Ngược lại, nếu tốc độ thấp thì hình ảnh hiển thị sẽ bị méo, nhòe, khó xem và không ổn định. Có thể hiểu hơn qua các màn hình có tần số khác nhau sau đây:
- Màn hình quét f = 60Hz: Hiện tại, màn hình f = 60Hz là loại màn hình tiêu chuẩn phổ biến nhất để đáp ứng các nhu cầu của người dùng như xem video, xem phim giải trí,…
- Màn hình tần số quét 120Hz: Với f = 120Hz gấp đôi màn hình 60Hz, đây chắc chắn là loại màn hình giải quyết được các vấn đề của màn hình 60Hz cho ra các hình ảnh càng rõ nét, chuyển động mượt mà và giảm tình trạng mỏi mắt cho người sử dụng. Màn hình 120Hz là một lựa chọn rất lý tưởng cho những game thủ muốn có trải nghiệm khi chơi game tốt hơn.
- Màn hình quét f = 144Hz: Đây là tiêu chuẩn hiển thị tiên tiến nhất dành cho máy tính xách tay chơi game. So với hai màn hình 120Hz và 60Hz thì màn hình 144Hz hạn chế tối đa hiện tượng nhòe màn hình, cho ra chất lượng hình ảnh tuyệt vời và quan trọng nhất là ít hại mắt hơn khi nhìn chằm chằm vào màn hình trong khoảng thời gian dài.
Âm thanh
Số lần xảy ra của âm thanh được viết tắt là AF, hay được gọi là số lần mà con người có thể nghe thấy được trong 1 giây. Đây là một thuộc tính của các rung động tuần hoàn mà con người có thể nghe. Đơn vị đo tần số âm thanh là Hertz (Hz). Khi tần suất dao động càng lớn thì âm thanh phát ra sẽ càng cao (càng lớn). Ngược lại khi tần suất dao động càng nhỏ thì âm thanh sẽ phát ra càng thấp (nhỏ).
Con người có thể nghe thấy âm thanh từ 20Hz đến 20 kHz. Số lần trong một giây của tiếng ồn mà con chó cảm nhận được là 40 kHz, vì vậy đó là nguyên nhân chúng ta không nghe thấy tiếng còi gọi chó. Dơi sử dụng sóng siêu âm giúp để định hướng trong bóng tối và tai dơi có thể phát hiện sóng siêu âm lên đến 80 kHz.
Tương quan giữa các dải tần và quãng 8 khi nghe được trong âm nhạc là 2:1 (hay 1:2). Nghĩa là cùng một nốt nhạc sẽ có tần suất thay đổi hai lần hay nhiều hơn trong hai quãng tám khác nhau.
Tần số thay đổi theo mỗi quốc gia
Tần số tùy theo khu vực khác nhau nên cũng có thay đổi khác nhau: Mỹ là 60Hz, 50Hz ở Anh và Đức, và Hàn Quốc có f = 60Hz. Trong gần như tất cả các trường hợp, mỗi quốc gia sử dụng tần suất riêng của mình.
Một ngoại lệ đặc biệt đối với quy tắc này là Nhật Bản, nơi hai nửa phía đông và phía tây của đất nước dùng các tần suất riêng biệt (ở phía đông là 50Hz và 60Hz ở phía tây). Việc một quốc gia nào đó sử dụng hai hay nhiều tần số là điều khá là bất thường.
Phương pháp đo tần số
Có thể đo bằng đồng hồ vạn năng hiện số (máy đếm tần suất xảy ra trong 1 giây) có chức năng đo tần số. Tính năng này cũng áp dụng cho các sản phẩm không phải là đồng hồ vạn năng cao cấp. Các thiết bị này rất đơn giản và cực kỳ dễ sử dụng.
Chuyển đổi đồng hồ vạn năng kỹ thuật số thường cung cấp nhiều chức năng để đo f (Hz). Sau đó, đưa các đầu dò có màu đỏ và đen vào cực âm và cực dương của đồng hồ vạn năng và làm cho các đầu dò tiếp xúc với hai đầu của đoạn mạch cần đo. Số lần lặp lại của mạch đang thử nghiệm được hiển thị trên màn hình LCD.
Khi thực hiện phép đo, hãy đảm bảo chuyển thiết bị sang đo tần suất trước khi chạm vào dây dẫn thử nghiệm với mạch điện cần thử nghiệm. Việc chuyển đổi chức năng trong khi các dây dẫn tiếp xúc với mạch có thể làm hỏng đồng hồ vạn năng.
Công thức tính
Có rất nhiều công thức tính ra số lần lặp lại trong 1 giây. Tuỳ thuộc vào điều kiện cho phép hay các thông số có trên đề bài mà ta sẽ áp dụng tính f theo nhiều công thức khác nhau. Các công thức tính f được tính như sau:
Tính tần số khi có bước sóng
Đây là công thức phổ biến và thường thấy nhất. Khi đề bài cho các số liệu về bước sóng và vận tốc sao động của một tần số. Bạn áp dụng tính f theo công thức liên quan đến hai đại lượng này: f = V / λ. Trong đó:
- V là vận tốc sóng.
- f là tần số.
- λ là bước sóng.
- Chú ý khi tính bằng bước sóng bạn nên đổi các đơn vị về mét để dễ dàng tính được kết quả đúng nhất.
Theo môi trường chân không
Trong môi trường chân không, vận tốc sẽ không bị ảnh hưởng qua các yếu tố không liên quan khác. Khác biệt với môi trường ngoài chân không. Công thức tính sẽ xoay quanh đại lượng C theo công thức: f = C/ λ. Cụ thể:
- λ là bước sóng.
- C là vận tốc ánh sáng.
- f là tần suất thực hiện của một dao động trong 1 giây.
Dựa theo thời gian hay chu kỳ
Đối với công thức tính này thì hai đại lượng về thời gian t, f rất cần thiết để hoàn thành một dao động sóng và theo tỉ lệ nghịch với nhau. Công thức sẽ là: f= 1/T. Trong đó:
- f là tần suất thực hiện của một dao động trong 1 giây.
- T là chu kỳ thời gian.
Đại lượng tần số góc
Khi một bài toán chỉ cho bạn duy nhất một đại lượng là ω. Khá đơn giản để thực hiện, công thức đại lượng f khi có được ω của một dao động là: f = ω/(2π). Trong đó:
- ω là tần số góc.
- f là tần suất thực hiện của một dao động trong 1 giây.
- π là hằng số pi, giá trị của π khoảng 3,14.
Ý nghĩa của tần số trong các ứng dụng về điện năng
Khái niệm này có ý nghĩa quan trọng trong sử dụng điện năng của đất nước. Tuy nhiên, nếu muốn đạt hiệu quả sử dụng cao nhất, chọn tần số phù hợp và yếu tố quyết định hàng đầu. Do đó, bạn thường thấy ở nước ta thông dụng f = 50Hz hơn so với 60Hz. Giúp tiết kiệm phần lớn chi phí, chất lượng trong việc truyền tải điện năng, thực hiện các công trình thủy điện một cách tối ưu nhất.
Kết luận
Trên đây là tất cả nội dung có liên quan đến tần số là gì và các thông tin cụ thể của một số loại. Hy vọng qua bài viết sau đây sẽ giúp bạn có thêm cái nhìn sâu hơn về khái niệm này. Tần số có ý nghĩa khá quan trọng đối với đất nước, điều đó càng thúc đẩy chúng ta phải trau dồi thêm các kiến thức về vấn đề này.
