Apakah Anda pernah mendengar istilah impedansi? Bagi mereka yang senang dengan dunia elektronika dan kelistrikan, pasti sudah tidak asing lagi dengan impedensi. Namun bagi orang awam, tentu banyak yang belum mengetahui mengenai apa itu impedansi?
Oleh karenanya, pada artikel kali ini kita akan membahas secara tuntas mengenai pengertian impedansi, karakteristik, jenis, hingga contohnya.
Dan tentu saja disini akan dibahas bagaimana cara menghitung impedensi secara lebih mudah. Jangan lewatkan pembahasan selengkapnya berikut ini.
Pengertian Impedansi
Secara umum, impedansi adalah suatu kondisi dimana hambatan listrik dihasilkan dalam sebuah rangkaian dilewati oleh arus bolak-balik. Bisa dikatakan cara kerja dari impedensi ini mempunyai kemiripan dengan hambatan yang ada dalam rangkaian dengan arus searah.
Namun yang paling berbeda yakni cara menghitungnya sendiri. Dimana perhitungan impedansi ini terbilang lebih rumit karena terdapat di dalamnya bagian nyata dan bagian 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 juga sering disebut sebagai hambatan dalam. Dimana pada rangkaian jenis tersebut nilainya adalah berbanding terbalik. Yakni semakin besar nilai hambatan yang terdapat pada rangkaian, maka semakin besar pula tegangan yang dibutuhkan, demikian juga sebaliknya.
Berikut ini beberapa karakteristik impedansi secara umum yang perlu Anda ketahui :
- 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, keduanya sama-sama istilah yang mengacu pada karakteristik yang sifatnya melawan arus listrik. Perbedaan impedansi dan resistansi dapat dilihat dari uraian sederhana berikut ini.
Jika resistansi merupakan upaya pencegahan yang menghambat arus listrik dalam rangkaian, maka berbeda dengan impedansi yang menjadi ukuran dari hambatan tersebut. Tentunya impedansi dalam rangkaian umumnya mengggunakan jenis arus bolak balik.
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 nilai resistansi yang dihasilkan dari adanya perambatan gelombang suara pada sebuah media tertentu. Dimana, nilai dari resistensi tersebut dipengaruhi oleh beberapa faktor.
Misalnya saja mulai dari faktor kedalaman, tekanan, temperatur dan lain sebagainya.
2. Impedansi Kapasitif
Impedansi kapasitif terjadi pada suatu kondisi ketika terdapat reaktansi kapasitif yang lebih besar nilainya dibandingkan dengan reaktansi Induktifnya.
Jadi, kondisi ini juga dapat terjadi apabila bagian imajiner dari sebuah kapasitor mengalami perubahan arus.
3. Impedansi Induktif
Kondisi induktif terjadi ketika reaktansi induktif pada sebuah rangkaian nilainya lebih besar dibandingkan dengan reaktansi kapasitifnya.
Jadi ketika pada sebuah kumparan, nilai hambatannya mengalami perubahan arus dibandingkan kondisi imajinernya. Maka kondisi induktif ini akan nantinya akan terjadi.
4. Impedansi Resistif
Ketika nilai reaktansi dalam rangkaian arus searah sedang berada dalam titik nol, maka impedansi resistif ini akan terjadi.
5. Impedansi Ekivalen
Kondisi dimana nilai impedansi dalam rangkaian memiliki jumlah yang setara, maka kondisi tersebut disebut sebagai impedansi ekivalen. Penerapan rangkaian ekivalen sendiri sangat banyak ditemukan pada berbagai analisis jaringan.
Misalnya pada resistor, baik yang menggunakan rangkaian seri maupun rangkaian paralel.
Rumus Impedansi
Baik impedansi maupun resistensi keduanya sama-sama faktor mekanikal yang dalam prosesnya akan menimbulkan hambatan dalam sebuah sistem.
Jika Impedansi disimbolkan dengan huruf Z, maka resistensi dilambangkan dengan huruf R. Namun baik satuan impedansi maupun resistensi sama-sama akan dinyatakan dalam 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:
Dimana :
F= frekuensi dalam Hetz
L= induktansi dalam Hennries.
Hal tersebut juga berarti bahwa induktor ideal dapat melepaskan energi listrik. Secara bersamaan tentunya induktor juga sekaligus menyimpan energi listrik. Selain itu, kapasitor ideal juga memiliki impedansi kompleks.
Dimana dalam hal ini C merupakan kapasitansi yang dinyatakan dalam farad. Rumus yang bisa digunakan untuk menghitung yaitu :
Impedansi juga dinyatakan dalam eksponensial yang komplek, rumusnya yaitu sebagai berikut :
Sedangkan untuk rangkaian imajiner yang murni, juga dapat dinyatakan dalam persamaan sebagai berikut :
Contoh dan Cara Menghitung Impedansi
Dalam sebuah rangkaian dengan arus bolak balik, biasanya didalamnya akan terdapat dua hal yang mempengaruhi nilai dari hambatannya. Kedua faktor tersebut yakni reaktansi (X) dan juga resistensi (R). Jika reaktansi biasanya terdapat pada resistor, maka resistensi biasanya terdapat pada induktor.
Untuk nilai resistensi pada rangkaian, maka akan ada beberapa faktor yang mempengaruhinya. Diantaranya dipengaruhi oleh komponen reaktif seperti kapasitor dan induktor (XL), serta dipengaruhi juga oleh reaktansi kapasitif (XC).
Jika dituliskan dalam persamaan impedensi total maka rumusnya akan menjadi seperti berikut:
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.
Misalnya saja pada impedansi kapasitor, impedansi antena, dan impedansi speaker.
Alat-alat elektronik tersebut memang menggunakan arus bolak-balik untuk dapat beroperasi. Jika tanpa adanya impedansi, maka alat elektronik tersebut akan menjadi mudah panas. Selain itu, juga berpotensi mudah mengalami kerusakan serta tidak stabil saat beroperasi.
Dengan adanya impedansi, ketika rangkaian dialiri oleh arus AC yang mengantarkan tegangan listrik berfluktuasi. Maka aliran arus listrik akan ditahan oleh adanya gerbang, sehingga aliran arus listrik pun lebih stabil.
Kesimpulan
Impedansi adalah hambatan yang biasanya terdapat pada rangkaian yang menggunakan jenis arus bolak-balik. Karena terdiri dari bagian nyata dan imajiner, maka impedansi umumnya diklasifikasikan sebagai bilangan yang cukup kompleks.
Impedansi juga dapat disimpulkan sebagai penghitungan total dalam satuan Ohm. Dimana didalamnya melibatkan penghitungan dari kapasitansi, reaktansi, dan juga resistensi. Kurang lebih seperti itulah pembahasan lengkap mengenai impedansi. Semoga ulasan di atas cukup mudah untuk dipahami, ya?