Impedansi

Kata impedansi biasanya sering dikaitkan jika seseorang menghubungkan speaker ke sistem audio, umumnya sejumlah Ohm dicetak secara teratur di sebelah banyak input ke soket ouput.

Walaupun sifat impedansi sendiri masih susah dipahami, namun kata impedansi banyak digunakan dalam disiplin ilmu teknik untuk merujuk sebagai lawan pekerjaan yang dilakukan.

Dalam artikel ini saya lebih fokus merujuk pada impedansi listrik yang menggambarkan efek gabungan Resistansi (R), Induktif reaktansi (XL) dan Reaktansi kapasitif (XC) dalam rangkaian AC.

Nah, maka ada pertanyaan menarik kali ini, yakni apakah itu terjadi dalam komponen tunggal atau di seluruh rangkaian. Biar tidak semakin penasaran, langsung simak penjelasan dibawah ini.

Pengertian Impedansi

Gambar pengertian dari impedansi

Pengertian impedansi menurut para ahli adalah sebagai hambatan listrik yang dihasilkan dalam rangkaian listrik ketika arus bolak-balik mencoba melewatinya.

Berbeda dengan hambatan dalam arus searah, impedansi sendiri diekspresikan melalui bilangan kompleks, yakni dengan bagian nyata dan bagian imajiner.

Selain itu, impedansi listrik juga dikenal sebagai tambahan dari definisi resistansi terhadap arus bolak-balik (AC). Artinya, impedansi mencakup resistansi (perlawanan dari arus listrik yang menyebabkan panas) dan reaktansi (ukuran dari arus berlawanan seperti berganti-ganti.

Namun jika diartikan secara singkat, impedansi listrik atau yang sering disebut dengan impedansi merupakan ukuran hambatan listrik pada sumber arus bolak-balik (AC atau Alternating Current).

Banyak juga yang menyebut impedansi sebagai jumlah hambatan listrik sebuah komponen elektronik terhadap aliran arus dalam rangkaian pada frekuensi tertentu.

Sedangkan dari wikipedia sendiri mengartikan impedansi listrik atau Electric adalah sebagai ukuran penolakan terhadap arus bolak-balik sinusoid. Impedansi atau yang di dalam bahasa Inggris disebut dengan Impedance umumnya dilambangkan menggunakan huruf Z.

Impedansi dan Resistansi

Gambar impedan dan resistansi

Seperti yang telah sedikit saya jelaskan diatas, bahwa impedansi merupakan ukuran hambatan listrik pada sumber arus listrik bolak-balik. Sedangkan yang dimaksud dengan resistansi adalah kemampuan suatu bahan benda untuk menghambat atau mencegah aliran listrik.

Pada dasarnya impedansi lebih kompleks jika dibandingkan dengan resistansi sebab adanya efek kapasitansi dan induktansi yang lebih bervariasi. Bisa juga dikatakan hambatan suatu komponen akan bervariasi tergantung pada frekuensi sinyal yang masuk ke komponen tersebut.

Jadi sudah sangat jelas sekali bahwa resistansi merupakan dan ukuran yang tidak tergantung pada frekuensi. Maka Resistansi tidak memperhitungkan frekuensi sinyal yang melewatinya, sebab pada dasarnya frekuensi tidak akan mempengaruhi ketahanan komponen yang tidak reaktif.

Sangat berbeda dengan komponen reaktif yang jumlah hambatan listriknya bisa berubah tergantung pada frekuensi masukan atau input. Impedansi sendiri akan bervariasi sesuai dengan frekuensi sinyal yang masuk, maka inilah yang menjadi perbedaan antara resistansi (Resistance) dan impedansi (Impedance).

Pelajari Juga! Apa Itu Resistor

Komponen Reaktif dan Komponen Tidak Aktif

Gambar kategori komponen pasif dan aktif

Jenis komponen elektronika yang tidak aktif merupakan komponen elektronik yang tidak akan terpengaruh dengan frekuensi sinyal yang melewatinya. Nilai hambatan atau nilai resistansinya tidak akan terpengaruh meskipun terjadi perubahan frekuensi.

Salah satu komponen elektronika yang memiliki sifat tidak reaktif adalah resistor, baik tegangan AC ataupun DC yang melewatinya. Untuk nilai hambatan pada resistor akan sama jika dihubungkan dengan sinyal DC ataupun sinyal AC.

Sedangkan komponen elektronika reaktif merupakan komponen yang nilai hambatan listriknya bisa berubah apabila frekuensi yang masuk ke dalamnya berubah. Jenis komponen elektronika yang termasuk reaktif adalah kapasitor dan juga induktor.

Untuk kapasitor sendiri termasuk jenis reaktif yang mempunyai impedansi tinggi pada frekuensi rendah dan impedansi rendah pada frekunesi yang lebih tinggi. Dengan cara meningkatnya frekuensi, reaktansi pada kapasitor akan berkurang.

Berbeda dengan komponen kapasitor, induktor sendiri adalah komponen reaktif yang mempunyai impedansi rendah. Pada saat frekuensi meningkat, maka impedansi dari konduktor akan meningkat. Hal inilah yang biasa disebut sebagai reaktansi kapasitif dan reaktansi induktif.

Impedansi Kompleks

Gambar impedance kompleks

Komponen resistor dengan nilai R mempunyai impedansi R Ohm, bilangan real. Maka induktor ideal mempunyai impedansi kompleks.

Z = j2πfL

Artinya, “f” merupakan frekuensi dalam Hetz dan L merupakan induktansi dalam Henries. Hal ini menandakan imajiner sebab induktor yang ideal bisa menyimpan dan melepaskan energi listrik.

Ini juga tidak bisa menghilangkannya sebagai panas seperti resistor, maka demikian pula kapasitor ideal mempunyai impedansi kompleks

Z = -j/2πfc

Dimana “C” disini berarti kapasitansi dalam farad.

Penggunaan Impedansi Kompleks

Gambar penggunaan bilangan kompleks

Sifat impedansi dari rangkaian AC dengan berbagai komponen dengan cepat menjadi tidak terkendali jika sinus dan cosinus digunakan untuk menghadirkan tegangan dan arus. Untuk membangun matematika yang memudahkan penggunaan kompleksitas fungsi eksponensial kompleks, maka bagian penting dari strategi adalah sebagai berikut:

Hubungan matematika bisa mendasari teknik:

ejωt = cosωt + sinωt

Untuk bagian nyata dari fungsi eksponensial kompleks bisa digunakan untuk mempresentasikan tegangan atau arus AC:

V = Vm COSωt

I = Im COS (ωt-φ)

Impedansi kemudian bisa dinyatakan sebagai eksponensial yang kompleks:

Z = Vm / Im e-jØ = R + jX

Untuk impedansi elemen-elemen rangkaian individu bisa dinyatakan sebagai bilangan real imajiner murni:

R –j / ωc jωL

Pelajari Juga! Kode Warna Resistor

Cara Menghitung Impedansi Dalam Rangkaian Seri RLC

Gambar rumus cara menghitung RLC
teknikelektronika.com

Perlu diketahui juga bahwa dua faktor atau elemen yang mempengaruhi hambatan pada arus listrik bolak-balik yakni Resistansi (R) dan Reaktansi (X). Maka resistansi pada umumnya terdapat pada komponen resistor walaupun pada komponen lainnya juga mempunyai sedikit resistansi pada rangkaian.

Sementara reaktansi akan dipengaruhi oleh komponen reaktif seperti induktor dan kapasitor (Reaktansi Induktif (XL) dan Reaktansi Kapasitif (XC)). Untuk lebih memudahkan pemahaman, coba perhatikan lagi contoh gambar menghitung impedansi rangkaian RLC diatas.

Untuk rumusnya sendiri adalah:

Z = √R2 + (XL – XC)2

Contoh Perhitungan Impedansi Pada Rangkaian R, L dan C

Gambar perhitungan impedansi

Terdapat sebuah rangkaian seri RLC yang terdiri dari sebuah resistor 15Ω, sebuah induktor 0,3 H dan sebuah kapasitor sebesar 47 µF yang dihubungkan secara seri dengan sumber listrik AC 100V 50Hz. Maka hitunglah impedansi dan arus listrik yang mengalir pada rangkaian tersebut.

Diketahui:

R = 15Ω

L = 0,3H

C = 47uF atau 47 x 10-6F

Jawaban!

1. Hitung Reaktansi Induktif (XL)

XL = 2πfL

XL = 2 x 3,142 x 50 x 0,3

XL = 94,26Ω

2. Hitung Reaktansi Kapasitif (XC)

Xc = 1 / 2πfC

Xc = 1 / (2 x 3,142 x 50 x (47 x 10-6))

Xc = 67,72 Ω

3. Menghitung Impedansi Rangkaian RLC

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

Maka akan diperoleh impedansi listrik rangkaian RLC sebesar 15,24 Ω.

4. Menghitung Arus Listrik yang Mengalir Pada Rangkaian RLC

I = V/Z

I = 100V/15,24 Ω

I = 6,5A

Maka arus listrik yang mengaliri rangkaian RLC tersebut adalah sebesar 6,5 Ampere.

Pelajari Juga! Apa Itu Thermal Overload Relay

Aplikasi Impedansi

Gambar pengaplikasian impedansi listrik rumah

Pada dasarnya impedansi dan resistansi keduanya mempunyai aplikasi, namun apakah perlu mempertimbangkannya atau tidak, sebab keduanya ada di rumah Anda sendiri.

Ketika mengalami lonjakan listrik, sekring akan bekerja untuk mengganggu daya sehingga kelebihan arus akan diminimalkan. Sekring sendiri sangat mirip dengan resistor berkapasitas sangat tinggi yang bisa menerima pukulan arus besar.

Maka bisa dikatakan, tanpa mereka, sistem instalasi kelistrikan rumah Anda akan mudah rusak dan Anda harus mengeluarkan biaya perbaikan yang tergolong cukup tinggi.

Oleh karena itu, disinilah impedansi akan berguna mencegah hal yang tidak diinginkan tersebut. Impedansi juga memiliki arti penting di dalam sebuah komponen elektronik berupa kapasitor, sebab digunakan untuk mengatur aliran listrik di papan rangkaian.

Tanpa adanya kapasitor yang mengendalikan dan menyesuaikan, maka aliran listrik Anda yang menggunakan arus bolak-balik akan mudah rusak, panas atau bergejolak. Sebab jenis arus AC akan menghantarkan listrik pada pulsa yang berfluktuasi, perlu adanya gerbang yang menahan semua listrik dan memberikannya jalan dengan lancar.

Akhir Kata

Nah, mungkin cukup itu dulu saja penjelasan yang bisa saya berikan untuk Anda tentang apa itu impedansi secara lengkapnya. Semoga dengan adanya artikel dari saya ini bisa sedikit membantu dan menambah pengetahuan Anda dalam bidang elektronika.

Tinggalkan komentar