Impedansi Listrik: Apa itu?

Apa itu Impedansi Listrik?

Dalam teknik listrik, impedansi listrik adalah ukuran hambatan yang ditampilkan oleh rangkaian terhadap arus ketika tegangan diterapkan. Impedansi memperluas konsep resistansi ke dalam rangkaian arus bolak-balik (AC). Impedansi memiliki magnitudo dan fase, berbeda dengan resistansi yang hanya memiliki magnitudo.

Berbeda dengan resistansi listrik, hambatan impedansi listrik terhadap arus bergantung pada frekuensi rangkaian. Resistansi dapat dianggap sebagai impedansi dengan sudut fase nol.

Dalam rangkaian induktif murni, arus tertinggal 90° (listrik) terhadap tegangan yang diterapkan. Dalam rangkaian kapasitif murni, arus mendahului 90° (listrik) terhadap tegangan yang diterapkan. Dalam rangkaian resistif murni, arus tidak tertinggal maupun mendahului terhadap tegangan yang diterapkan. Ketika rangkaian didorong dengan arus searah (DC), tidak ada perbedaan antara impedansi dan resistansi.

Dalam rangkaian praktis di mana reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif hadir bersamaan dengan resistansi atau salah satu dari reaktansi kapasitif atau reaktansi induktif hadir bersamaan dengan resistansi, akan ada efek mendahului atau tertinggal pada arus rangkaian tergantung pada nilai reaktansi dan resistansi rangkaian.

Dalam rangkaian AC, efek kumulatif reaktansi dan resistansi disebut impedansi. Impedansi biasanya dinyatakan dengan huruf Inggris Z. Nilai impedansi direpresentasikan sebagai

Di mana R adalah nilai resistansi rangkaian dan X adalah nilai reaktansi rangkaian.
Sudut antara tegangan yang diterapkan dan arus adalah

Reaktansi induktif diambil sebagai positif dan reaktansi kapasitif diambil sebagai negatif.

Impedansi dapat direpresentasikan dalam bentuk kompleks. Ini adalah

Bagian real dari impedansi kompleks adalah resistansi dan bagian imajiner adalah reaktansi rangkaian.

Mari kita terapkan tegangan sinusoidal Vsinωt di seberang induktor murni dengan induktansi L Henry.

Ekspresi arus melalui induktor adalah

Dari ekspresi gelombang arus melalui induktor jelas bahwa arus tertinggal 90° (listrik) dibandingkan dengan tegangan yang diterapkan.

Sekarang mari kita terapkan tegangan sinusoidal yang sama Vsinωt di seberang kapasitor murni dengan kapasitansi C farad.

Ekspresi arus melalui kapasitor adalah

Dari ekspresi gelombang arus melalui kapasitor jelas bahwa arus mendahului tegangan yang diterapkan sebesar 90° (listrik).

Sekarang kita akan menghubungkan sumber tegangan yang sama di seberang hambatan murni dengan nilai R ohm.

Di sini ekspresi arus melalui hambatan adalah

Dari ekspresi tersebut, dapat disimpulkan bahwa arus memiliki fase yang sama dengan tegangan yang diterapkan.

Impedansi Rangkaian Seri RL

Mari kita turunkan ekspresi impedansi dari rangkaian seri RL. Di sini hambatan dengan nilai R dan induktansi dengan nilai L terhubung secara seri. Nilai reaktansi induktor adalah ωL. Oleh karena itu, ekspresi impedansi dalam bentuk kompleks adalah

Nilai numerik atau nilai mod reaktansi adalah

Impedansi Rangkaian Seri RC

Mari kita hubungkan satu hambatan dengan nilai R ohm secara seri dengan kapasitor dengan kapasitansi C farad. Reaktansi kapasitor adalah 1 / ωC. Hambatan R dan reaktansi kapasitor terhubung secara seri, ekspresi impedansi dapat ditulis sebagai