Dalam teknik elektro, impedansi adalah ukuran sejauh mana rangkaian menentang aliran listrik. Semua bahan memiliki beberapa tingkat hambatan listrik, yang menyebabkan sebagian energi hilang sebagai panas, dan mengurangi aliran arus. Dalam kasus arus searah (DC), impedansi sama dengan resistansi, dan hanya bergantung pada bahan dari mana rangkaian dibuat. Untuk arus bolak-balik (AC), bagaimanapun, dua faktor tambahan dapat berkontribusi pada impedansi: kapasitansi dan induktansi. Bersama-sama ini dikenal sebagai reaktansi, yang merupakan ukuran oposisi terhadap perubahan arus yang bergantung pada frekuensinya, dan pada komponen rangkaian.
Arus bolak-balik terus berubah arah, dan melakukannya pada frekuensi tertentu, yang diukur dalam Hertz (Hz), atau siklus per detik. Biasanya, listrik disuplai pada 50 atau 60 Hz, tetapi ini dapat diubah untuk aplikasi tertentu. Frekuensi dapat ditampilkan sebagai gelombang pada osiloskop dalam hal arus atau tegangan, dengan jarak dari puncak ke puncak mewakili siklus lengkap. Tingkat reaktansi dalam rangkaian tergantung pada frekuensi suplai AC. Lebih khusus, reaktansi kapasitif menurun dengan meningkatnya frekuensi, sedangkan reaktansi induktif meningkat.
Reaktansi Kapasitif
Kapasitor adalah perangkat yang dapat menyimpan muatan listrik, dan kemudian melepaskannya. Ini umumnya terdiri dari bahan non-konduktor, atau isolator, diapit di antara dua pelat logam. Sebagai bagian dari rangkaian, ini memungkinkan muatan menumpuk di isolator dan secara efektif menyimpan energi dalam medan listrik. Saat muatan meningkat, arus berkurang. Setelah waktu tertentu, kapasitor tidak akan dapat menyerap muatan lagi dan arus akan turun ke nol, pada titik mana kapasitor akan terlepas, menghasilkan aliran elektron ke arah yang berlawanan.
Namun, jika frekuensi AC tinggi, arus akan berubah arah dalam waktu kurang dari yang dibutuhkan kapasitor untuk “mengisi”. Karena arus maksimum pada awal siklus, suplai AC frekuensi tinggi hampir tidak terpengaruh oleh kapasitor. Sebaliknya, jika frekuensinya rendah, ini akan memberikan waktu untuk beberapa muatan menumpuk di kapasitor, menyebabkan pengurangan arus sebelum siklus berikutnya. Kapasitor digunakan di banyak perangkat dan gadget populer, sehingga reaktansi kapasitif biasanya merupakan faktor penting dalam impedansi.
Reaktansi Induktif
Induktansi adalah kecenderungan perubahan arus yang mengalir melalui kawat untuk menginduksi arus yang berlawanan dalam konduktor terdekat. Ini terjadi karena arus listrik yang berubah menghasilkan medan magnet yang berubah, yang pada gilirannya menyebabkan elektron mengalir dalam bahan konduktor apa pun dalam jangkauannya. Ketika kawat dililitkan ke dalam kumparan, ia membentuk induktor, dan akan menginduksi aliran elektron yang berlawanan, atau gaya gerak listrik (EMF) itu sendiri. Tegangan EMF induksi meningkat dengan laju perubahan tegangan suplai, sehingga meningkatkan frekuensi AC akan meningkatkan reaktansi induktif. Seperti kapasitor, induktor adalah komponen yang umum digunakan.
Kapasitor dan Induktor dalam Kombinasi
Ketika kedua perangkat hadir dalam sebuah rangkaian, efeknya tidak hanya bergantung pada frekuensi AC, tetapi juga pada bagaimana mereka terhubung. Jika kapasitor dan induktor dihubungkan secara seri, arus awalnya naik dengan frekuensi, mencapai maksimum pada titik tertentu, yang dikenal sebagai frekuensi resonansi, dan turun setelahnya. Jika mereka disambungkan secara paralel, arus turun dengan frekuensi yang meningkat hingga tercapai titik di mana tidak ada yang mengalir. Di luar titik ini, aliran naik lagi.
Pengukuran dan Satuan
Seperti resistansi, reaktansi dan impedansi diukur dalam ohm. Dalam persamaan, impedansi biasanya diwakili oleh simbol Z, dan reaktansi oleh X. Reaktansi kapasitif dan induktif masing-masing diwakili oleh XC dan XL. Serupa dengan hukum Ohm untuk resistansi, impedansi keseluruhan dapat dinyatakan sebagai Z=V/I, di mana Z diberikan dalam ohm; V adalah tegangan, diberikan dalam volt; dan saya saat ini, diberikan dalam amp.