La frequenza in corrente alternata (AC) è il numero di cicli al secondo di un'onda sinusoidale AC. La frequenza è la velocità con cui la corrente cambia direzione ogni secondo. La frequenza viene misurata in hertz (Hz), un'unità di misura internazionale in base alla quale 1 hertz equivale a 1 ciclo al secondo.
- Hertz (Hz): 1 hertz equivale a 1 ciclo al secondo.
- Ciclo: un'onda completa di corrente o tensione alternata.
- Alternanza: un semiciclo.
- Periodo: il tempo necessario per produrre un ciclo completo di una forma d'onda.
Nell'accezione più semplice, la frequenza indica quante volte si ripete un evento. Nel caso della corrente elettrica, la frequenza è il numero di volte in cui un'onda sinusoidale ripete o completa un ciclo da corrente positiva a corrente negativa.
Maggiore è il numero di cicli al secondo, più elevata è la frequenza.
Esempio: Se una corrente alternata ha una frequenza di 5 Hz (figura in basso), ciò indica che la forma d'onda si ripete 5 volte nell'arco di 1 secondo.
Generalmente la frequenza viene utilizzata per descrivere il funzionamento di apparecchiature elettriche. Di seguito sono riportati alcune gamme di frequenza comuni:
- Frequenza della linea di alimentazione (di norma 50 o 60 Hz).
- Azionamenti a frequenza variabile; in genere utilizzano una frequenza portante di 1-20 kilohertz (kHz).
- Gamma di frequenza audio: Da 15 Hz a 20 kHz (la gamma dell'udito umano).
- Frequenza radio: 30-300 kHz.
- Bassa frequenza: Da 300 kHz a 3 megahertz (MHz).
- Media frequenza: 3-30 MHz.
- Alta frequenza: 30-300 MHz.
I circuiti e le apparecchiature sono spesso progettati per funzionare a una frequenza fissa o variabile. Le apparecchiature progettate per funzionare a una frequenza fissa funzionano in modo anomalo se fatti funzionare a una frequenza diversa da quella prescritta. Per esempio: un motore AC progettato per funzionare a 60 Hz gira più lentamente se la frequenza scende al di sotto di 60 Hz e più velocemente se la frequenza supera i 60 Hz. Per i motori AC, ogni variazione di frequenza causa una variazione proporzionale di velocità del motore. Altro esempio: una diminuzione di frequenza del 5% comporta una diminuzione del 5% di velocità del motore.
Come misurare la frequenza
Un multimetro digitale che include la modalità Frequenzimetro può misurare la frequenza dei segnali AC e può anche offrire quanto segue:
- Registrazione MIN/MAX, che consente di registrare le misure di frequenza per un periodo di tempo specificato o nello stesso modo in cui vengono registrate le misure di tensione, corrente o resistenza.
- Funzione Auto-range, che seleziona automaticamente la gamma di frequenza, tranne quando la tensione misurata supera il range di misurazione della frequenza.
Le reti elettriche variano in base alla nazione. Negli Stati Uniti, la rete si basa su un segnale molto stabile a 60 Hertz, ossia di 60 clcli al secondo.
Negli Stati Uniti, l'energia elettrica di tipo domestico si basa su un'alimentazione elettrica AC monofase a 120 V. La tensione di una presa di corrente a muro nelle abitazioni statunitensi produrrà onde sinusoidali che oscillano tra ±170 volt, con tensione a vero valore RMS pari a 120 volt. La velocità di oscillazione sarà di 60 cicli al secondo.
L'unità di misura Hertz trae il proprio nome dal fisico tedesco Heinrich Hertz (1857-1894), la prima persona ad aver trasmesso e ricevuto onde radio. Le onde radio viaggiano a un ciclo al secondo (1 Hz). (analogamente, un orologio ticchetta a 1 Hz).
Riferimento: Digital Multimeter Principles di Glen A. Mazur, American Technical Publishers.
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