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¿Qué es la frecuencia y cómo funciona?

En el mundo de la electricidad, la frecuencia se usa en varias aplicaciones, principalmente en circuitos donde el voltaje varía con el tiempo en ciclos. Comprender qué es la frecuencia y cómo funciona es esencial para comprender varios otros fenómenos físicos. El propósito de este artículo es mostrar cuál es la frecuencia, cuál es su unidad de medida y cómo calcular la frecuencia de una onda.

Cual es la frecuencia

La frecuencia determina el número de eventos que ocurren en un período de tiempo determinado. Estos eventos deben ocurrir en ciclos, de modo que haya una frecuencia. Para descubrir la frecuencia de un conjunto dado de eventos cíclicos, es necesario dividir el número total de eventos por el tiempo total en que ocurrieron. Esto generará información en el orden de ciclos por segundo, ciclos por minuto o ciclos por hora, dependiendo de la unidad de tiempo utilizada en el cálculo.

La frecuencia está en varios lugares en nuestro día a día: el medidor de rpm del motor del automóvil, el latido del corazón de una persona y especialmente las ondas de sonido, que tienen diferentes frecuencias que influyen en la forma en que las escuchamos. Las ondas sonoras con frecuencias más bajas forman sonidos más graves, mientras que las ondas sonoras con frecuencias más altas forman sonidos más agudos.

La unidad de Hertz

Para estandarizar la cantidad de frecuencia, hay una unidad de medida llamada Hercios (Hz). Un Hertz es equivalente a cuántos ciclos ocurrieron en un segundo, para revoluciones, por ejemplo, serían las revoluciones por segundo.

Un objeto, que realiza el mismo movimiento 50 veces por segundo, tiene una frecuencia de 50 hercios o 50 Hz.

Esta unidad fue definida por el científico Heinrich Rudolf Hertz y, por lo tanto, lleva su nombre. La unidad de Hertz pertenece al Sistema Internacional de Unidades (SI).

Relación de frecuencia y periodo

La frecuencia se refiere a la cantidad de oscilaciones en un período de tiempo determinado. El período, por otro lado, sirve para nombrar la cantidad de tiempo que lleva fluctuar. En otras palabras, el período es el inverso de la frecuencia. Si una onda tiene una frecuencia de 10Hz, el período será de 1/10 segundos, o 0.1 segundos.

Cálculos que involucran olas

La representación de una onda es la siguiente:

En una ola, la cresta es el punto más alto y el valle es el punto más bajo de la ola. Usaremos estas dominaciones para la explicación.

  • Longitud de onda: Representado por la letra griega lambda (λ), es la longitud en el eje X de un ciclo completo. Generalmente se mide de cresta a cresta o de valle a valle, pero la regla para medir la longitud de onda es que el inicio y el final estén en el mismo punto del ciclo.
  • Amplitud: Es la distancia desde una cresta o valle hasta el eje central de la ola. También representa la energía que transporta la onda, cuanto mayor es la amplitud, más “fuerte” es la onda.
  • Velocidad de ola: Cada ola tiene una velocidad, que está relacionada con la distancia que recorre la ola en un momento dado. Será importante calcular varias cantidades relacionadas con las olas.
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La ecuación que relaciona frecuencia, velocidad y longitud de onda es:

frecuencia

Dónde:

  • V = Velocidad de ola (m / s)
  • λ = Longitud de onda (m)
  • F = Frecuencia (Hertz)

Y a partir de la frecuencia es posible calcular el período. Estas dos cantidades no están relacionadas con la amplitud.

Cómo funciona la frecuencia en la red eléctrica

En las instalaciones eléctricas, es muy común escuchar que la red eléctrica funciona a 60Hz. Es decir, la energía eléctrica que recibimos en los enchufes domésticos fluctúa de positivo a negativo sesenta veces por segundo.

Las casas tienen actualmente 110 o 220 voltios. Esto se refiere a la amplitud de la onda, siendo que a 60Hz, significa que la onda oscila de -110 o -220 a +110 o +220 sesenta veces por segundo.

Esto también está directamente relacionado con la impedancia eléctrica en un circuito. La impedancia ocurre en circuitos de corriente alterna, y no existe en corriente continua. Y ahí es donde entran los números complejos para ayudar en el análisis de circuitos con condensadores e inductores, que están sujetos a corriente alterna.

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