周波数と周期とは？

交流を理解するにはまず、周波数と周期とは何かを正確に理解しましょう。これらを正確に理解できないと、後々出てくる位相や数式の理解が難しくなります。

ここでは本質的な理解ができるように、小難しい用語ではなく図を用いて優しく解説していきます。

周波数とは？

周波数は[Hz](ヘルツ)という単位で表される数です。電気初学者の方でも、これはご存じの方が多いでしょう。
では「100Hzとはどういう意味ですか？」と聞かれたらどう答えましょうか？

100Hzとは波が1秒間に100回繰り返されることを意味します。つまり周波数は1秒間に何個の波が現れるかを表す値のことです。

これを図解すると図1のようになります。

周期とは？

では続いて周期についてです。

周期とは1個の波が完成するまでの時間を指します。この意味は図2の通りです。

1個の波が始まりから終わりまで流れるのに何秒かかるかを表すのが周期です。
よって単位は[s](秒)になります。

周波数と周期の関係

周波数と周期が何か分かると、あることに気が付きませんか？

それは「周波数も周期も同じことを意味している」ということです。より正確には、周波数と周期は同じことを異なる視点で表しているといえます。

例えば1秒間に10個の波が現れるときの周波数はいくつになるでしょう？
これは10Hzですね。

では1秒間に10個の波が現れるとき、周期は何秒でしょうか？
1秒間に10個の波が現れるには、0.1秒で1個の波が完成する必要があります。だから周期は0.1秒です。

「1秒間に10個の波が現れる」という同じ条件から、周波数と周期の両方が求められました。つまり周波数も周期は個数で表すのか秒数で表すのかの違いだけで、本質的には同じことを意味しています。この理解は結構大事なので覚えておきましょう。

周波数と周期の求め方

以上のように周波数と周期は同じことを意味するので、周波数から周期を、反対に周期から周波数を求められます。

周波数が10Hzであれば周期は0.1秒です。10Hzは1秒に10個の波がでると言う意味なので、1秒を個数で、つまり10で割ると波1個あたりの秒数が求められます。これが周期です。

つまり次の式で周波数から周期が求められます。

$$周期=\frac{1}{周波数}$$

反対に周期は次の式で求めます。

$$周波数=\frac{1}{周期}$$

ここで周期は時間でも分でもなく、秒であることに注意です。
電気の世界では時間といえば、単位は秒であることがほとんどです。ここだけ注意しましょう。