Физики увидели рекордно быстрый переменный ток

Физики из Института квантовой оптики общества Макса Планка добились рекордной частоты колебаний электрического тока благодаря использованию интенсивных лазерных полей. Она составила почти 6 петагерц — время одного колебания по меньшей мере на порядок меньше, чем время колебания волны света оптического диапазона. Ученые надеются, что новая техника анализа таких высокочастотных колебаний позволит следить за динамикой электронов на атомном масштабе. Исследование опубликовано в журнале Nature, кратко о нем сообщает пресс-релиз Общества Макса Планка.

Скорость работы микроэлектронных чипов зависит от большого количества параметров: времени включения и отключения транзисторов, размеров чипа и других. Среди фундаментальных ограничений, влияющих на длительность элементарных операций, можно также выделить частоту с которой может меняться сигнал. Поскольку электрический ток возникает благодаря действию электрических полей, чем быстрее меняется вектор напряженности поля, тем больших частот можно добиться.

Естественным источником быстрых изменений в электромагнитных полях является свет. Так, колебания света оптического диапазона соответствуют частотам порядка сотен терагерц. Используя высокоинтенсивное лазерное излучение, физики ранее уже приближались к частоте колебаний электрического тока в один петагерц. В новой работе авторам удалось перешагнуть через эту границу.

Физики изучали природу нелинейных эффектов, возникающих при облучении тонких слоев оксида кремния лазерными импульсами высокой интенсивности. В работе ученые развивали напряженность электрического поля вплоть до 10 гигавольт (миллиардов вольт) на метр. В такой ситуации резко менялись свойства окиси кремния — так, ее проводимость увеличивалась в квинтиллион раз, с уровня 10^-14 — 10^-16 до десятков обратных ом·метров (сименсов). Сами электроны при этом начинали когерентно колебаться — с одной частотой и постоянной разностью фаз колебаний между частицами.

Для того, чтобы определить частоту колебаний электронов, физики исследовали ультрафиолетовое излучение, которое испускали частицы. Это гораздо проще, чем пытаться напрямую визуализировать движения электронов. Оказалось, что период их колебаний составлял менее одной фемтосекунды — 470 аттосекунд. Это соответствует 5,8 петагерца. Максимальные частоты колебаний, зарегистрированные в эксперименте, достигали 8 петагерц, что почти в десять раз превышает предыдущий зафиксированный рекорд.

На масштабе единиц и десятков фемтосекунд происходят процессы разрыва химических связей. С помощью современных методов исследования ученые имеют возможность отслеживать такие явления — недавно мы сообщали о наблюдениях за распадом молекулы ацетилена на два фрагмента. Научная группа добилась рекордного разрешения в 0,6 фемтосекунд — 600 аттосекунд. Улучшение разрешения до единиц и десятков аттосекунд позволит увидеть детали более быстрых процессов — например, переноса электронов.

Владимир Королёв

Нашли опечатку? Выделите фрагмент и нажмите Ctrl+Enter.

Как измерить частоту мультиметром? — Kvazar-wp

Когда дело касается параметров электрических цепей, практически все быстро вспоминают о напряжении, силе тока, сопротивлении. И мало кто думает о таком показателе как частота. Само понятие частоты относится исключительно к переменному току, который меняет направление и значение несколько раз в единицу времени. На осциллографе переменный сигнал выглядит как синусоида. Частота измеряется в герцах (Гц, Hz). Сегодня поговорим о том, как измерить частоту мультиметром.

Contents

• 1 Постоянный и переменный ток
• 2 Почему важна частота переменного тока?
• 3 Как измерить частоту мультиметром?
  • 3.1 Вопрос — ответ

Постоянный и переменный ток

Из курса физики известно, что электрический ток представляет собой направленное движение электронов.

У постоянного тока полярность заряженных частиц неизменна. Поэтому все устройства, рассчитанные на работу от него, всегда имеют маркировку полярности для корректного подключения их к сети. В противном случае прибор просто не заработает, также может выйти из строя.

Переменный ток в этом плане более безопасен. Так как его полярность постоянно меняется, она не оказывает губительного влияния на подключенные электроприборы. На вилках приборов и розетках переменного тока нет обозначений полярности, поэтому их можно смело включать в сеть, не задумываясь о верном положении контактов.

Но основным достоинством переменного тока являются большие возможности регулировки напряжения сети при помощи трансформаторов. Именно поэтому переменный ток получил гораздо большее распространение во всем мире, чем постоянный.

Почему важна частота переменного тока?

В бытовых и промышленных электрических сетях повсеместно используется переменный ток. Для нормальной работы любых приборов и оборудования крайне важно, чтобы частота тока была постоянной. В случае ее колебаний более чем на 1% заметно снижается эффективность работы любых подключенных к сети машин и механизмов, бытовых приборов.

В промышленном производстве резкое изменение частоты используемого тока может привести к возникновению производственного брака и даже поломке оборудования.

Существует стандарт частоты электрического тока:

• 50 Гц – Россия, страны бывшего СССР, Европы, Прибалтики, КНДР, Австралия;
• 60 Гц – США, Канада, Тайвань, Южная Корея, Куба, Коста-Рика и другие.

А вот, к примеру, в Японии используются обе частоты. В западных регионах страны стандартной является частота 60 Гц, а в восточных – 50 Гц.

Как измерить частоту мультиметром?

В обычном быту не так часто приходится измерять частоту электротока, поскольку в сети она поддерживается централизованно. Отклонения, если они и есть, составляют менее 1%.

Определить частоту тока, выдаваемого каким-либо прибором можно с помощью специального прибора частотометра. Но в наборе домашнего мастера такие устройства встречаются редко. Их в основном используют профессионалы. А вот цифровой мультиметр в настоящее время есть практически у каждого.

Некоторые (не все) модели мультиметров снабжены функцией измерения частоты переменного тока. Если она есть, то узнать данный параметр будет несложно.

Порядок действий следующий:

1. Щупы подключают в соответствующие гнезда, согласно инструкции.
2. Переключатель режимов устанавливают на измерение частоты переменного тока.
3. Для начала можно померить частоту в сети 220 В. Она поддерживается поставщиком электроэнергии и равна 50 Гц. Производится измерение частоты мультиметром путем присоединения щупов прибора к контактам розетки. Если результат будет несколько отличаться от стандартной частоты, это следует учитывать как погрешность прибора. И при следующих замерах делать на нее поправку.
4. Далее можно измерить параметр частоты того устройства, которое вас интересует.

Таким образом, мультиметр позволяет с достаточной точностью определить частоту тока в сети или на выходе электрических генераторов, преобразователей, фильтрующих устройств.

Теперь вы знаете, как измерить частоту мультиметром. Желаем безопасных и точных измерений!

Вопрос — ответ

Вопрос: Можно ли измерять частоту обычным мультиметром?

Имя: Тимур

Ответ:

Если прибор не оснащен функцией измерения частоты, то придется приобрести частотометр, либо специальную приставку к мультиметру.

 

Вопрос: Как регулируется частота тока в сети? Ее постоянно измеряют?

Имя: Артём

Ответ: Нет. Существуют специальные реле частоты, которыми оснащают электростанции, подстанции и предприятия. Именно они контролируют ее изменение. Реле связаны с другими устройствами защиты и автоматики, позволяющими поддерживать частоту тока на заданном уровне.

 

Вопрос: Зачем вообще нужно знать частоту тока в сети?

Имя: Михаил

Ответ: Есть приборы, рассчитанные на определенную частоту тока. Если их включить в сеть с другим параметром, они выйдут из строя.

Поэтому, приобретая в поездках импортную технику, интересуйтесь, на ток какой частоты она рассчитана. Кроме того, этот параметр сильно влияет на работу многих двигателей (стиральных машин, мясорубок, электроприводов станков и др.), если они рассчитаны на другой показатель.

 

Что такое частота? | Hioki

Что означает частота для электричества? Введение в основы частоты, региональные факторы и методы измерения

Обзор

Поскольку такие явления, как электричество и такие характеристики, как напряжение, невидимы, многие люди находят их сложными и разочаровывающими. Однако, хотя это правда, что их нельзя увидеть, на самом деле их не так уж сложно понять. Эта страница представляет собой простое для понимания введение в основы частоты в контексте электричества и напряжения, региональные различия в частоте, методы измерения частоты и связанные темы.

Частота означает количество волн в секунду.

Под частотой понимается количество переключений переменного тока (AC) с положительного на отрицательное в течение 1 секунды. Это переключение не происходит при постоянном токе (DC). Единицей частоты является герц (Гц). Например, если ток меняется с положительного на отрицательное 60 раз в секунду, мы говорим, что его частота равна 60 Гц.

Количество времени, которое требуется напряжению переменного тока, чтобы начать с 0 (нуля), измениться от положительного к отрицательному, а затем вернуться к 0 (нулю) (т. е. количество времени, необходимое для завершения одного цикл) называется периодом, а частота обратна периоду. Высокая частота означает большее количество волн в секунду и более короткий период, тогда как низкая частота означает меньшее количество волн в секунду и более длительный период.

Частота зависит от страны

Частота зависит от региона: 60 ​​Гц в США, 50 Гц в Великобритании и Германии и 60 Гц в Южной Корее. В большинстве случаев каждая страна использует одну частоту.
Исключением из этого правила является Япония, где восточная и западная половины страны используют разные частоты (50 Гц на востоке и 60 Гц на западе).

Крайне необычно, чтобы одна страна использовала несколько частот.

В прошлом машины, используемые в Японии, были ограничены по частоте

При перемещении между регионами Японии с разными частотами, например, из восточной Японии в западную, вы должны проверить, сможете ли вы использовать текущую бытовую технику в новом доме. В некоторых случаях вам, возможно, придется покупать все новые бытовые приборы при переезде.

Однако в последние годы все большее число продуктов могут работать как на частотах 50 Гц, так и на частотах 60 Гц. Поскольку все больше и больше продуктов включают инверторы, которые могут регулировать частоту двигателя по мере необходимости, снижается риск того, что использование продукта в регионе с другой частотой приведет к ухудшению производительности или неисправностям.

Методы измерения частоты

Для измерения частоты можно использовать такие приборы, как цифровые мультиметры с функцией измерения частоты (частотомеры). Такая функциональность может быть доступна даже в продуктах, отличных от цифровых мультиметров высокого класса.

Эти устройства чрезвычайно просты в использовании. Переключите цифровой мультиметр, который обычно выполняет несколько функций, на измерение частоты (Гц). Затем вставьте красный и черный щупы в положительную и отрицательную клеммы мультиметра и поместите измерительные провода в контакт с обеими клеммами цепи, которую вы хотите измерить. Частота измеряемой части цепи будет отображаться на ЖК-дисплее.

При измерении не забудьте переключить прибор на функцию измерения частоты, прежде чем подключать выводы к измеряемой цепи. Переключение функций, когда выводы находятся в контакте с цепью, может привести к повреждению цифрового мультиметра.

Резюме

Частота указывает количество волн, возникающих в электричестве за 1 секунду. Во всем мире каждая страна имеет определенную частоту, которую она использует, например, 50 Гц или 60 Гц. Япония является редким исключением, поскольку частота ее питания составляет либо 50 Гц, либо 60 Гц в зависимости от региона.

В последнее время все больше продуктов, в том числе с инверторами, могут работать на обеих частотах.

В дополнение к описанному выше приложению для измерения частоты сети существует множество ситуаций, в которых измеряется частота.
Если вам когда-нибудь понадобится измерить частоту самостоятельно, попробуйте использовать функцию измерения частоты цифрового мультиметра.

Как использовать

Сопутствующие товары

• Цифровой мультиметр DT4223
• Цифровой мультиметр DT4256
• Память HiCorder MR8870
• Память HiCorder MR8880
• Память HiCorder MR6000

Узнать больше

• Как измерить напряжение Как измеряется напряжение? Напряжение легко измерить с помощью тестера.

• Как пользоваться цифровым мультиметром Как пользоваться цифровым мультиметром. Обзор преимуществ и недостатков

Почему в индуктивной цепи увеличивается ток при уменьшении частоты?

Еще один вопрос из серии вопросов и ответов, посвященных электротехнике и электронике.

Объясните утверждение, что «

В индуктивной цепи, почему ток цепи увеличивается при уменьшении частоты ».

Связанные вопросы:

• Почему ток увеличивается при увеличении емкости или уменьшении емкостного реактивного сопротивления?
• Почему ток уменьшается при увеличении индуктивности или индуктивного реактивного сопротивления?

Объяснение:

Мы знаем, что в цепях постоянного тока:

I = V / R,

Но в случае цепей переменного тока:

I = V / Z

Где «суммарное сопротивление цепей переменного тока = импеданс = Z = √ (R ² + (X _L – X _C ² )»

900 06 В случае индуктивной цепи :

• Z = √ (R ² + X _L ² )
• I = V / X _L или I = V / Z

Это показывает, что в индуктивной цепи ток обратно пропорционален индуктивности «L», а также индуктивному сопротивлению «X _L », поскольку индуктивность и индуктивное сопротивление прямо пропорциональны друг другу.

• Смежный вопрос: Согласно закону Ома, I ∝ V, но I ∝ 1/V в уравнении мощности. Как вы объясните?

Давайте проверим на примере, как уменьшается ток при увеличении частоты в случае индуктивной цепи.

Когда частота = 50 Гц

Предположим, индуктивная цепь, где:

• Напряжение = В = 3000 В
• Индуктивность = L = 0,1 Генри
• Сопротивление = R = 12 Ом
• Частота = f = 50 Гц

Чтобы найти индуктивное сопротивление;

X _L = 2π f L

X _L = 2 x 3,1415 x 50 x 0,1

X _L = 31,4 15 Ом

Теперь импеданс цепи:

Z = √ (R ² + X _L ² )

Z = √ (12 ² + 31,415 ² )

Z = 33,63 Ом 900 07

Наконец, ток в индуктивной цепи:

I = V / Z

I = 3000 В / 33,63 Ом

 I = 89,20 A 

Связанные вопросы:

• индуктивное реактивное сопротивление увеличивается?
• Почему коэффициент мощности уменьшается, когда емкостное реактивное сопротивление увеличивается или емкость уменьшается?

Когда частота = 60 Гц

Теперь мы увеличили частоту с 50 Гц до 60 Гц.

В = 3 кВ, R = 12 Ом, L = 0,1 Гн, f = 60 Гц.

X _L = 2π f L= 2 x 3,1415 x 60 x 0,1 = 37,7 Ом

Z = √ (R ² + X _L ² ) = √ (12 ² + 37,7 ² ) = 39,56 Ом

I = V / Z = 3 кВ / 39,56 Ом

 I = 75,83 А 

Вывод: 900 88

Мы видим, что когда частота была 50Hz , то ток цепи был 89,20 А ,

Но когда частота цепи увеличилась с 50 Гц до 60 Гц , затем ток уменьшился с 89,20 А до 75,83 А .

Отсюда доказано,

В индуктивной цепи при увеличении частоты ток цепи уменьшается и наоборот.

f ∝ 1 / I

• Связанный пост: Почему в емкостной цепи увеличивается ток при увеличении частоты?

Устно или устно,

• Индуктивное реактивное сопротивление является разновидностью сопротивления.