Hertz (Hz) – enheten för frekvens

Definition och grundegenskaper

Formellt är hertz definierat som cykler per sekund. Symbolen är Hz och enheten används över flera fysiska områden, från mekaniska svängningar till elektromagnetiska vågor. Enklare uttryckt anger frekvens hur många gånger ett mönster upprepar sig under en sekund. För att kontrollera eller mäta frekvens används instrument som frekvensräknare, oscilloskop och spektrumanalysatorer.

Multipler och vanliga intervall

• kHz (kilohertz) = 10^3 Hz — vanligen för ljud och digitala samplingsfrekvenser (t.ex. 44,1 kHz i ljudinspelning).
• MHz (megahertz) = 10^6 Hz — radio- och TV-sändningar, vissa elektronikkomponenters klockfrekvens.
• GHz (gigahertz) = 10^9 Hz — mikrovågor, trådlös kommunikation och moderna processorers klockfrekvenser.

Användningsområden och exempel

Hertz används för att beskriva många vardagliga fenomen. Ljudfrekvenser ligger för människor ungefär mellan 20 och 20 000 Hz; toner i musik ges ofta med frekvenser som kan anges i hertz (till exempel står tonen A4 vanligtvis på 440 Hz och mitt-C ligger kring 261,6 Hz). I elkraftsystem är nätfrekvensen typiskt 50 eller 60 Hz. Radiofrekvenser anges i MHz eller GHz beroende på band, medan ultraljudsundersökningar och vissa medicinska tekniker använder frekvenser i megahertzområdet.

Historia och beteckning

Enheten är uppkallad efter den tyske fysikern Heinrich Rudolf Hertz, som under 1800-talets slut visade förekomsten av elektromagnetiska vågor. Hertz blev en etablerad beteckning för cykler per sekund genom 1900-talets standardiseringar inom det internationella enhetssystemet (SI). Själva begreppet frekvens är grundläggande i fysik och teknik; tidsenheten som används i definitionen är sekund.

Mätning, relationer och distinktioner

Det är viktigt att skilja mellan frekvens (antal cykler per sekund) och vinkelhastighet (radial hastighet i radianer per sekund). För harmoniska svängningar gäller relationen ω = 2πf. Frekvens kan mätas direkt i tidsspann eller med hjälp av frekvensräknare. Inom musik ger frekvensen en tonhöjd; en strängs vibrationer kan beskrivas både som antal vibrationer per sekund och som dess våglängd. Beskrivningar av specifika toner och instrument involverar även referenspunkter som C och instrumentets register, till exempel ett piano.

Noterbart

• Enheten ger ett enkelt sätt att jämföra fenomen som upprepar sig i tiden, från långsamma cykler till extremt snabba svängningar.
• Olika djur kan uppfatta frekvenser utanför människans hörselområde; vissa tekniska applikationer bygger på detta (t.ex. ekolokalisering eller ultraljud).
• Praktiska applikationer spänner från vardaglig ljudteknik till trådlös kommunikation och medicinsk diagnostik.

För vidare läsning om principer och tillämpningar kan man följa ämnen relaterade till frekvens, internationella standarder (SI) och historiska forskningsbidrag från forskare såsom H. R. Hertz. Ytterligare teknisk information och exempel finns i utbildningsmaterial och tekniska handböcker.