قانون التردد الكهربائي
يوجد ثلاث طرق لحساب التردد الكهربائي، وذلك اعتمادًا على المعطيات والكميات الموجودة، ولكن قبل ذلك سنذكر الصيغ المستخدمة في المعادلات، وهي:
- تردد الموجة (f).
- الفترة الزمنية (T).
- سرعة الموجة (V).
- طول الموجة (λ).
- التردد الزاوي (ω).
قانون التردد اعتمادًا على الزمن الدوري
المعادلة الأولى لحساب التردد هي:
حيث f هو التردد المقاس بوحدة هرتز، و T هو الزمن الدوري المقاس بالثواني.
قانون التردد اعتمادًا على الطول الموجي
سنحتاج من خلال هذا القانون إلى معطيين اثنين، وهما:
- الطول الموجي (λ): هو عبارة عن المسافة بين قمتين متجاورتين أو قاعين متجاورين في الموجة الواحدة، وكلما زاد الطول الموجي انخفض التردد.
- سرعة الموجة (V): وهي عبارة عن عدد الموجات التي ستمر من نقطة معينة في الثانية، وكلما زادت سرعة الموجة، زاد التردد.
معادلة التردد اعتمادًا على هذين المعطيين هي:
حيث تقاس سرعة الموجة بوحدة م/ث، والطول الموجي يقاس ب وحدة م .
قانون التردد الكهربائي اعتمادًا على التردد الزاوي
التردد الزاوي (ω) هو المعدل الذي يتحرك به الجسم بزاوية معينة، ويمكن حساب التردد الكهربائي عند معرفة التردد الزاوي كما يلي:
تعريف التردد الكهربائي
يعرف التردد الكهربائي بأنه عدد الدورات المكتملة في الثانية بكمية متناوبة، أو أنه عدد الرموز التي تمر عبر نقطة ثابتة لكل وحدة زمنية، ويشار إلى التردد بالرمز f، ووحدة قياس التردد الكهربائي هي (هيرتز) حسب نظام الوحدات العالمي SI، فعندما يقال أن تردد الموجة هو واحد هيرتز، فهذا يعني أن عدد الدورات المنجزة في الثانية الواحدة هو دورة واحدة.
قياس التردد الكهربائي
هناك عدة طرق تستخدم عملياً لقياس التردد الكهربائي ومنها:
- الحساب: كما ذكرنا سابقًا يمكن استخدام المعادلات السابقة في حساب التردد الكهربائي.
- الستربوسكوب: وهو عبارة عن ضوء وامض مكثف بشكل متكرر، لقياس وتيرة دوران الأجسام أو اهتزازها، ولكنها تعتبر طريقة قديمة.
- عداد التردد: وهو عبارة عن أداة إلكترونية تقيس وتيرة الإشارة الإلكترونية المتكررة، وتعرض النتيجة بالهرتز على الشاشة الرقمية، وتعتبر الطريقة الأكثر استخدامًا.
التردد الكهربائي المستخدم في الدول
يتم استخدام ترددين كهربائيين محددين في الدول، وذلك لأن هذين الترددين يعطيان أداء أفضل في الأجهزة الكهربائية، من بين جميع الترددات الأخرى المتاحة، وهذين الترددين هما:
- 60 هرتز: يستخدم في كوريا الجنوبية و الولايات المتحدة .
- 50 هرتز: يستخدم في ألمانيا والمملكة المتحدة.
نطاقات التردد الشائعة
هناك عدة نطاقات شائعة لاستخدام التردد في تشغيل المعدات الكهربائية، فبعض الأجهزة الكهربائية تعمل على نطاق تردد ثابت، ويختلف عمل الجهاز عند تغير نطاق التردد المحدد له ويصبح أبطأ، وبعضها الآخر تعمل على نطاق تردد متغير، فيختلف عمل الجهاز بشكل نسبي عند تغيير التردد، ومن هذه الترددات:
- تردد خط الطاقة: عادة 50 هرتز أو 60 هرتز.
- محركات التردد المتغير: تستخدم ترددًا متغيرًا ما بين 1 إلى 20 كيلوهرتز.
- نطاق تردد الصوت: وهو نطاق السمع البشري يتراوح ما بين 15 إلى 20 كيلو هرتز.
- تردد الراديو: يتراوح ما بين 30 إلى 300 كيلو هرتز.
- التردد المنخفض: 300 كيلو هرتز إلى 3 ميجا هرتز.
- التردد المتوسط: من 3 إلى 30 ميجا هرتز.
- التردد العالي: من 30 إلى 300 ميجا هرتز.
