Dalam bidang kelistrikan, impedansi merupakan ukuran hambatan listrik pada arus bolak-balik (AC). Konsep ini seringkali dijumpai dalam berbagai permbahasan khususnya jika berkaitan dengan audio elektronik, sistem kelistrikan maupun frekuensi radio.
Tapi bagi orang awam, tentu istilah ini sangatlah asing di dengar. Nah, melalui artikel kali ini saya akan coba bahas tuntas mulai dari pengertian, fungsi, simbol, satuan dan perbedaannya dengan resistensi.
Daftar Isi
Pengertian Impedansi
Impedansi adalah kondisi ketika sebuah rangkaian yang dilewati oleh arus AC (bolak-balik) menghasilkan hambatan (tegangan / resistansi) listrik. Impedansi adalah resistansi dan reaktansi dari sebuah arus yang berlawanan. Di mana, resistansi berarti perlawanan dari arus yang menyebabkan panas. Sedangkan reaktansi berarti ukuran arus yang berlawanan.
Cara kerja impedansi hampir sama dengan resistansi pada rangkaian DC. Bedanya, dalam perhitungan impedansi ada bagian nyata dan imajiner. Bagian nyata impedansi muncul akibat hambatan. Sementara itu, bagian imajiner muncul akibat reaktansi, yang berasal dari hambatan yang dilewati oleh arus kapasitif dan induktif.
Impedansi kerap disamakan dengan resistansi, karena bersifat melawan arus listrik. Tetapi, ada perbedaan impedansi dan resistansi. Seperti impedansi yang strukturnya lebih kompleks daripada resistansi.
Selain itu, impedansi adalah ukuran dari hambatan dan biasanya menggunakan arus AC. Sedangkan resistansi menjadi salah satu tindakan preventif yang menghambat arus listrik pada sebuah rangkaian.
Fungsi impedansi sering menjadi parameter yang vital dan kerap disebut-sebut dalam peralatan berbasis audio. Seperti impedansi speaker atau pengeras suara sebesar 8 Ohm.
Karakteristik Impedansi
Pada umumnya, karakteristik impedansi adalah sebagai berikut.
- Impedansi dikenal juga dengan hambatan dalam, yang nilainya berbanding terbalik. Artinya, pada sebuah rangkaian, semakin besar nilai hambatannya, tegangan yang dibutuhkan juga akan semakin besar.
- Bagian nyata dan imajiner pada impedansi didefinisikan ke bentuk binominal.
- Simbol impedansi adalah “Z” yang didefinisikan berbanding terbalik dengan admitansi (A). Karena admitansi berarti ukuran penyisihan arus.
- Karena menganut hukum Kirchhoff, maka tegangan impedansi adalah harus mempunyai arus yang relatif lebih besar.
- Impedansi berlaku untuk arus bolak-balik (AC) dan searah (DC). Khusus untuk arus searah atau DC, impedansi harus mempunyai impedansi fasa.
Jenis-Jenis Impedansi
Ada beberapa jenis impedansi yang memiliki karakteristik yang berbeda. Untuk lebih memahaminya, jenis-jenis impedansi adalah sebagai berikut.
1. Impedansi Kapasitif
Impedansi kapasitif adalah kondisi reaktansi kapasitif yang nilainya lebih besar daripada reaktansi induktif. Selain itu, impedansi kapasitif juga terjadi karena perubahan arus pada bagian imajiner kapasitor.
2. Impedansi Induktif
Sebaliknya, impedansi induktif adalah kondisi reaktansi induktif yang nilainya lebih besar daripada reaktansi kapasitif. Impedansi induktif juga terjadi karena perubahan arus pada nilai hambatan sebuah kumparan.
3. Impedansi Resistif
Impedansi resistif adalah kondisi pada rangkaian dengan arus searah (DC) yang nilai reaktansinya terletak di titik nol.
4. Impedansi Akustik
Impedansi akustik adalah perambatan gelombang suara yang terdapat di suatu media dan menghasilkan sebuah nilai resistansi yang juga dipengaruhi beberapa faktor. Seperti faktor suhu, kedalaman, tekanan dan sebagainya.
5. Impedansi Ekivalen
Impedansi ekivalen adalah kondisi pada sebuah rangkaian yang memiliki nilai impedansi jumlahnya sama. Rangkaian ekivalen diterapkan di banyak jaringan, contohnya rangkaian seri atau pun paralel.
Selain itu, ada juga impedansi gelombang. Impedansi gelombang adalah rasio intensitas medan listrik terhadap medan magnet. Untuk impedansi gelombang di ruang bebas akan ditentukan nilainya oleh sumber radiasi.
Rumus Impedansi
Hal lain yang menjadi perbedaan antara resistansi dengan impedansi adalah simbol dan rumusnya. Satuan impedansi adalah Ohm, sama dengan resistansi. Sedangkan simbol impedansi adalah “Z”.
Selanjutnya, untuk rumus impedansi adalah
Bagian imajiner
Bagian nyata
Reaktansi
Impedansi
Impedansi resistor
Impedansi Kompleks
Impedansi kompleks idealnya dimiliki oleh induktor. Impedansi kompleks juga dapat dirumuskan, dengan:
Z = j2ΠfL
Di mana:
f = frekuensi (Hz)
L = induktansi (Hennries)
Idealnya, induktor juga melepaskan sekaligus menyimpan energi listrik. Karena itulah kapasitor ideal pun mempunyai impedansi kompleks. Adapun rumusnya untuk impedansi kompleks pada kapasitor ideal:
Di mana C = kapasitansi (satuan farad)
Kemudian untuk impedansi yang dinyatakan dalam sebuah eksponensial yang kompleks, rumusnya adalah
Contoh dan Cara Menghitung Impedansi
Pada rangkaian yang memiliki arus listrik jenis bolak-balik atau AC, nilai hambatannya dipengaruhi oleh resistansi (R) dan reaktansi (X). Resistansi umumnya ditemukan pada induktor. Sedangkan reaktansi ada di resistor.
Kemudian, nilai resistansi sebuah rangkaian juga dipengaruhi oleh faktor komponen reaktif kapasitor dan induktor (XL) dan reaktansi kapasitif (XC). Dari situlah, didapatkan sebuah rumus impedansi total yaitu sebagai berikut.
Penghitungan Impedansi dalam Rangkaian RLC
Berikut adalah contoh soal menghitung impedansi yang dapat membantu Anda untuk lebih memahaminya.
Soal: sebuah rangkaian RLC yang nilai induktornya 0,3 H, resistornya 15 Ω sedangkan nilai kapasitornya 47 μF. Rangkaian RLC dihubungkan dengan listrik AC yang mempunyai tegangan 100 volt 50 Hz, secara seri. Berapakah nilai impedansi yang terdapat pada rangkaian tersebut?
Diketahui:
R = 15 Ω
L = 0,3 H
C = 47 μF = 47 x 10-6 F
Cari reaktansi induktifnya
Cari reaktansi kapasitifnya
Cari impedansi rangkaian RLC
Cari kuat arus pada rangkaian RLC
Contoh Pengaplikasian Impedansi
Impedansi biasanya diterapkan pada rangkaian dengan arus listrik jenis bolak-balik (AC). Impedansi digunakan agar peralatan elektronik tidak mudah panas serta menghindari resiko kerusakan dan ketidakstabilan arus listrik saat dioperasikan. Peralatan elektronik yang menerapkan impedansi, dalam operasinya menggunakan arus jenis bolak-balik.
Sehingga contoh impedansi adalah sebagai berikut.
1. Impedansi kapasitor
Pada kapasitor, impedansi bertugas mengatur aliran listrik papan rangkaian.
2. Sistem audio
Impedansi speaker atau pengeras suara penting untuk memastikan kinerja sistem audio bekerja optimal. Impedansi amplifier dan speaker disesuaikan untuk menghasilkan suara yang optimal.
3. Filter sirkuit
Impedansi dalam filter siruit berfungsi memisahkan atau memilah sinyal frekuensi yang berbeda. Nantinya, sinyal dengan frekuensi tertentu kemudian diteruskan. Sedangkan sinyal yang frekuensinya berbeda, akan diblokir.
4. Sistem nirkabel
Impedansi sistem nirkabel berfungsi dalam memastikan kinerjanya agar lebih optimal dan mengurangi interferensi dengan sinyal lain. Misalnya, impedansi antena. Agar efisiensi transmisi lebih optimal maka frekuensinya harus disesuaikan.
5. Pengolahan sinyal
Impedansi diaplikasikan untuk memproses sinyal analog maupun digital.
Penutup
Dalam dunia kelistrikan, pemahaman mengenai impedansi menjadi kunci penting, terutama dalam konteks arus bolak-balik (AC). Artikel ini telah membahas secara komprehensif tentang pengertian, fungsi, simbol, satuan, perbedaan dengan resistansi, karakteristik, jenis-jenis, rumus, contoh perhitungan, dan aplikasi praktis impedansi dalam berbagai konteks elektronik.
Dengan memahami konsep ini, kita dapat mengoptimalkan performa peralatan elektronik, menjaga stabilitas arus listrik, dan merancang sistem yang efisien. Impedansi bukan lagi konsep asing, melainkan kunci untuk meraih keunggulan dalam dunia kelistrikan modern.