Pengertian Impedansi : Karakteristik, Jenis, dan Cara Menghitung
Kabar Indotek – Pengertian Impedansi, Impedansi adalah ukuran besar fisik yang menentukan bagaimana arus AC berkaitan dengan tegangan AC pada suatu sistem atau komponen. Impedansi dapat menentukan bagaimana sistem atau komponen mempengaruhi arus dan tegangan dalam suatu sirkuit AC.
Dalam artikel ini, kita akan membahas pengertian impedansi secara lebih mendalam, meliputi karakteristik, jenis, dan cara menghitung impedansi.
Pengertian Impedansi
Secara umum, impedansi adalah suatu besaran yang menggambarkan hambatan yang diterima oleh arus AC saat mengalir melalui suatu sistem atau komponen.
Impedansi memiliki konsep yang mirip dengan hambatan pada rangkaian arus searah, namun perhitungannya lebih kompleks karena mencakup komponen nyata dan imajiner.
Pada impedansi rangkaian, bagian nyatanya terbentuk dari adanya hambatan listrik. Sedangkan untuk bagian imajinernya terbentuk dari reaktansi. Dimana reaktansi ini berasal dari hambatan yang menjadi tempat lewatnya arus induktif dan kapasitif.
Karakteristik Impedansi
Impedansi sering disebut juga sebagai hambatan internal. Nilai impedansi pada suatu rangkaian berkaitan secara berbanding terbalik, artinya semakin besar hambatan yang ada, maka semakin besar pula tegangan yang dibutuhkan.
Berikut beberapa karakteristik umum dari impedansi yang perlu diketahui:
- Impedansi tidak hanya berlaku untuk arus bolak-balik saja, tetapi juga untuk jenis arus searah. Namun dengan catatan, bahwa dalam kondisi tersebut haruslah terdapat impedansi fasa.
- Tegangan pada impedansi memiliki arus yang terbilang lebih Dimana aturannya yaitu sering dikaitkan dengan aturan yang juga berlaku pada hukum Kirchhoff.
- Untuk menyatakan bagian nyata dan imajiner, biasanya didefinisikan juga dalam bentuk binominal.
- Impedansi disimbolkan dengan huruf Z dimana pada umumnya akan didefinisikan secara berbanding terbalik dengan admitansi (A).
Jenis – jenis Impedansi
Baik impedansi maupun resistansi adalah istilah yang mengacu pada karakteristik yang bertindak sebagai hambatan terhadap arus listrik. Perbedaan antara keduanya dapat dilihat dari penjelasan berikut.
Resistansi adalah upaya pencegahan yang menghambat arus listrik dalam suatu rangkaian, sedangkan impedansi adalah besaran yang menggambarkan hambatan tersebut. Impedansi biasanya digunakan untuk mengukur hambatan pada rangkaian dengan arus AC.
Selain itu, impedansi juga memiliki struktur yang lebih kompleks dibandingkan dengan resistansi.
Berdasarkan jenisnya, impedansi dibedakan menjadi beberapa macam. Berikut ini penjelasan selengkapnya dari setiap jenis empedansi yang bisa Anda ketahui.
1. Impedansi Akustik
Impedansi akustik adalah besaran resistansi yang diperoleh dari perambatan gelombang suara pada suatu media tertentu. Nilai resistansi tersebut dipengaruhi oleh faktor-faktor seperti kedalaman, tekanan, temperatur, dan sebagainya.
2. Impedansi Kapasitif
Impedansi kapasitif terjadi ketika reaktansi kapasitif memiliki nilai lebih besar dibandingkan dengan reaktansi induktif. Ini dapat terjadi ketika bagian imajiner dari sebuah kapasitor mengalami perubahan arus.
3.Impedansi Induksi
Kondisi induksi terjadi saat reaktansi induksi dalam suatu rangkaian memiliki nilai yang lebih besar dibandingkan reaktansi kapasitifnya. Jadi, ketika pada sebuah inti kumparan, hambatan bervariasi seiring perubahan arus dibandingkan kondisi imajiner, maka kondisi induksi akan terjadi.
4. Impedansi Resistif
Impedansi resistif terjadi saat nilai reaktansi dalam rangkaian arus searah sama dengan nol.
5. Impedansi Ekivalen
Impedansi ekivalen terjadi saat nilai impedansi dalam suatu rangkaian sama. Rangkaian ekivalen banyak diterapkan dalam berbagai analisis jaringan, seperti pada resistor yang menggunakan rangkaian seri atau paralel.
Rumus Impedansi
Impedansi dan resistansi adalah faktor mekanik yang memproduksi hambatan dalam sistem. Impedansi ditandai dengan Z, sedangkan resistansi ditandai dengan R. Kedua-duanya dinyatakan dalam satuan Ohm.
Untuk mengetahui rumus impedansi dan penghitungannya, simak pembahasan selengkapnya berikut ini :
Impedansi Kompleks
Induktor yang ideal juga memiliki impedansi yang kompleks. Bila diumuskan maka akan menjadi seperti berikut:
Z = j2πfL
Dimana :
F= frekuensi dalam Hetz
L= induktansi dalam Hennries.
Induktor ideal juga memiliki kemampuan untuk memancarkan energi listrik dan sekaligus menyimpan energi listrik. Kapasitor ideal juga memiliki impedansi kompleks, dimana nilainya dapat dihitung dengan rumus Z = 1 / (jwC) dengan C sebagai kapasitansi dalam farad.
Z = -j/2πfc
Impedansi juga dinyatakan dalam eksponensial yang komplek, rumusnya yaitu sebagai berikut :
Z = Vm / Im e-jØ = R + jX
Sedangkan untuk rangkaian imajiner yang murni, juga dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :
R –j / ωc jωL
Contoh dan Cara Menghitung Impedansi
Dalam sebuah sistem arus bolak-balik, ada dua faktor yang mempengaruhi besarnya hambatan. Kedua faktor ini adalah reaktansi (X) dan resistensi (R). Reaktansi biasanya ditemukan pada resistor, sementara resistensi ditemukan pada induktor.
Beberapa faktor mempengaruhi nilai resistensi dalam sistem, termasuk komponen reaktif seperti kapasitor dan induktor (XL) dan reaktansi kapasitif (XC).
Jika dituliskan dalam persamaan impedensi total maka rumusnya akan menjadi seperti berikut:
Z = √R2 + (XL – XC)2
Penghitungan Impedansi Dalam Rangkaian RLC
Untuk mengetahui lebih jauh bagaimana impedansi rangkaian RLC, simak contoh soal impedensi berikut ini :
Katakanlah terdapat sebuah rangkaian RLC dengan induktor bernilai 0,3 H, resistor 15Ω, dan nilai kapasitor 47 µF. Lalu rangkaian RLC tersebut dihubungkan secara seri dengan listrik AC dengan tegangan 100V 50Hz. Berapakah nilai Impedansi dari rangkaian tersebut?
Diketahui :
R= 15Ω
L = 0,3 H
C = 47uF atau 47 x 10-6F
Maka berikut ini cara yang bisa digunakan untuk menghitung reaktansi induktif pada rangkaian tersebut:
XL = 2πfL
XL = 2 x 3,142 x 50 x 0,3
XL = 94,26Ω
Sedangkan untuk perhitungan reaktansi kapasitif yang terdapat pada rangkaian tersebut, maka berikut ini cara yang bisa digunakan.
Xc = 1 / 2πfC
Xc = 1 / (2 x 3,142 x 50 x (47 x 10-6))
Xc = 67,72 Ω
Lalu untuk cara menghitung impedansi pada rangkaian RLC, gunakan rumus sebagai berikut :
Z = √R2 + (XL – XC)²
Z = √152 + (94,26 – 67,72)²
Z = √152 + (94,26 – 67,72)²
Z = √152 + 26,542
Z = √225 + 704
Z = √232.4
Z = 15,24 Ω
Menghitung kuat arus yang mengalir pada rangkaian RLC, langkah-langkahnya adalah sebagai berikut :
I=V/Z
I= 100V/15,24 Ω
I = 6,5A
Contoh Pengaplikasian Impedansi
Impedansi pada umumnya sering ditemukan pada aliran arus listrik yang menggunakan jenis arus bolak-balik. Pengaplikasiannya dalam kehidupan sehari-hari juga sering kita temukan.
Pada beberapa perangkat elektronik, seperti kapasitor, antena, dan speaker, dapat menggunakan impedansi untuk beroperasi. Tanpa adanya impedansi, perangkat elektronik akan mudah panas dan berpotensi mengalami kerusakan dan tidak stabil saat beroperasi.
Dengan adanya impedansi, ketika rangkaian dialiri oleh arus AC yang membawa tegangan listrik berfluktuasi, arus listrik akan dibatasi oleh gerbang sehingga membuat aliran arus lebih stabil.
Penutup
Impedansi adalah ukuran hambatan yang diberikan oleh suatu rangkaian pada arus AC. Impedansi menentukan bagaimana energi listrik disalurkan dan diterima oleh sistem.
Karakteristik utama impedansi meliputi reaktansi dan resistensi, yang merupakan hasil dari interaksi antara kapasitor, induktor, dan resistor.
Terdapat tiga jenis impedansi, yaitu impedansi resistif, impedansi kapasitif, dan impedansi induktif.
Untuk menghitung impedansi, dapat digunakan rumus impedansi kompleks dan rumus impedansi ekivalen. Ini sangat penting untuk mengetahui kinerja suatu sistem listrik dan menentukan bagaimana cara untuk mempertahankan stabilitas serta efisiensi pada saat beroperasi.
Dengan memahami pengertian impedansi dan cara menghitungnya, dapat membantu dalam memecahkan masalah yang terkait dengan sistem listrik dan memastikan kinerja yang optimal pada suatu alat elektronik. Semoga bermanfaat
Artikel Terkait
