Impedansi listrik
Impedansi listrik adalah jumlah oposisi yang dihadirkan sirkuit terhadap perubahan arus atau tegangan.
Dua cara utama untuk menulis impedansi adalah: (lihat gambar ke-2, "bidang impedansi kompleks")
- dengan resistansi "R" (bagian nyata) dan reaktansi "X" (bagian imajiner), misalnya Z = 1 + 1 j {\displaystyle Z=1+1j}.
- dengan magnitudo dan fase (ukuran | Z | {\displaystyle \left\vert Z\right\vert }
dan sudut ∠ θ {\displaystyle \angle \theta } 
), misalnya Z = 1,4 ∠ 45 ∘ {\displaystyle Z=1,4\angle 45^{\circ }} 
(1,4 ohm pada 45 derajat)
Impedansi dan resistansi cukup mirip:
Dalam hal resistansi, resistor menahan arus apa pun yang melewatinya. Semakin tinggi resistansi, semakin tinggi tegangan yang diperlukan untuk mencapai arus yang diberikan. Rumusnya adalah:
V = R ∗ I {\displaystyle V=R*I}
, di mana V adalah tegangan, R adalah resistansi, dan I adalah arus.
Dalam kasus impedansi, induktor menahan perubahan pada arus dan kapasitor menahan perubahan pada tegangan.
Perbedaan utama antara resistansi dan impedansi adalah kata "perubahan", laju perubahan mempengaruhi impedansi. Biasanya "perubahan" dinyatakan sebagai frekuensi, berapa kali per detik arus atau tegangan berubah arah. Rumusnya adalah:
Untuk induktor: Z = j 2 π f L {\displaystyle Z=j2\pi fL\, } 
Untuk kapasitor: Z = 1 j 2 π f C {\displaystyle Z={\frac {1}{j2\pi fC}}}}} 
Di mana Z adalah simbol untuk impedansi, j adalah bilangan imajiner - 1 {\displaystyle {\sqrt {-1}}}. 
adalah konstanta pi, f adalah frekuensi, L adalah induktansi dan C adalah kapasitansi. Satuan untuk resistansi dan impedansi adalah sama, ohm dengan simbol Ω {\displaystyle \Omega } 
(omega kapital).
Seperti yang ditunjukkan oleh rumus di atas, impedansi bervariasi tergantung pada frekuensi, misalnya, pada nol Hertz, atau DC, impedansi induktor adalah nol, sama seperti arus pendek, dan impedansi kapasitor adalah tak terbatas, sama seperti arus terbuka. Sebagian besar sinyal adalah jumlah dari banyak gelombang sinus pada berbagai frekuensi (lihat transformasi fourier untuk lebih jelasnya), dan masing-masing mengalami impedansi yang berbeda.
Sama halnya dengan resistansi, semakin tinggi impedansi, semakin tinggi tegangan yang diperlukan untuk mencapai arus yang diberikan. Rumusnya adalah:
V = Z ∗ I {\displaystyle V=Z*I}
, di mana V adalah tegangan, Z adalah impedansi, dan I adalah arus.
Pada tingkat fisik, menyederhanakan banyak hal:
- resistensi disebabkan oleh tumbukan elektron dengan atom-atom di dalam resistor.
- impedansi dalam kapasitor disebabkan oleh penciptaan medan listrik.
- impedansi dalam induktor disebabkan oleh penciptaan medan magnet.
Satu perbedaan penting antara resistansi dan impedansi adalah, bahwa resistor menghilangkan energi, menjadi panas, tetapi induktor dan kapasitor menyimpan energi dan dapat mengembalikan energi itu ke sumbernya ketika turun.
Jika impedansi sumber, kabel dan beban tidak semuanya sama, maka sebagian kecil sinyal dipantulkan kembali ke sumber, membuang-buang daya dan menimbulkan gangguan. Rasio pantulan dapat dihitung dengan:
Γ = Z L - Z S Z L + Z S {\displaystyle \Gamma ={Z_{L}-Z_{S}} \over Z_{L}+Z_{S}}}}
di mana Γ {\displaystyle \Gamma } 
(gamma modal) adalah koefisien Refleksi, Z S {\displaystyle Z_{S}}
adalah impedansi sumber, Z L {\displaystyle Z_{L}}
adalah impedansi beban.
Setiap medium yang dapat memiliki gelombang memiliki impedansi gelombang, bahkan ruang kosong (cahaya adalah gelombang elektro-magnetik dan dapat merambat di ruang angkasa) memiliki impedansi sekitar 377 Ω {\displaystyle \Omega }. .
Representasi grafis dari bidang impedansi kompleks
Sebuah suplai AC yang menerapkan tegangan V {\displaystyle \scriptstyle V} 
, melintasi sebuah impedansi Z {\displaystyle \scriptstyle Z} 
, menggerakkan arus I {\displaystyle \scriptstyle I}
.
Sinyal sebagian dipantulkan kembali di mana impedansi berubah.
Fase
Di seberang resistor, baik tegangan dan arus naik dan turun pada saat yang sama, mereka dikatakan sefase, tetapi dengan impedansi berbeda, tegangan digeser 1/4 panjang gelombang di belakang arus dalam kapasitor, dan maju dalam induktor.
Panjang gelombang 1/4 biasanya direpresentasikan dengan bilangan imajiner "j", yang juga setara dengan pergeseran 90 derajat.
Penggunaan bilangan imajiner "j" membuat matematika menjadi lebih sederhana, memungkinkan untuk menghitung impedansi total dengan cara yang sama seperti yang dilakukan dengan resistor, misalnya resistor ditambah impedansi secara seri adalah R+Z, dan secara paralel adalah (R*Z)/(R+Z).
Pada kapasitor (atas), tegangan (merah) berubah setelah arus (biru), pada induktor (bawah) sebelumnya. Perbedaan fase antara tegangan dan arus adalah 1/4 panjang gelombang.
Pertanyaan dan Jawaban
T: Apa itu impedansi listrik?
J: Impedansi listrik adalah jumlah oposisi yang dihadirkan sirkuit terhadap perubahan arus atau tegangan.
T: Bagaimana impedansi listrik dapat ditulis?
J: Impedansi listrik dapat ditulis dengan resistansi "R" (bagian nyata) dan reaktansi "X" (bagian imajiner), serta dengan besaran, fase, ukuran, dan sudut.
T: Apa perbedaan antara resistansi dan impedansi?
J: Perbedaan utama antara resistansi dan impedansi adalah kata "perubahan"; dengan kata lain, laju perubahan mempengaruhi impedansi. Resistensi menolak arus apa pun yang melewatinya, sementara induktor menolak perubahan pada arus dan kapasitor menolak perubahan pada tegangan.
T: Apa saja rumus yang terkait dengan resistansi dan impedansi?
J: Untuk resistansi, V=R*I di mana V adalah tegangan, R adalah resistansi, dan I adalah arus; untuk induktor Z=j2πfL; untuk kapasitor Z=1/j2πfC; di mana Z mewakili impedansi, j mewakili bilangan imajiner -1, π mewakili pi konstan, f mewakili frekuensi, L mewakili induktansi, C mewakili kapasitansi.
T: Apa saja penjelasan fisik untuk resistansi vs. impedansi?
J: Resistensi disebabkan oleh elektron yang bertabrakan dengan atom di dalam resistor, sementara impedansi induktor berasal dari menciptakan medan listrik dan kapasitor berasal dari menciptakan medan magnet. Selain itu, resistor menghilangkan energi sementara induktor dan kapasitor menyimpan energi yang kemudian dapat dikembalikan ke sumbernya ketika turun.
T: Bagaimana Anda menghitung koefisien refleksi?
J: Koefisien refleksi dapat dihitung dengan menggunakan Γ = (ZL-ZS) / (ZL + ZS) di mana Γ (gamma kapital) adalah singkatan dari koefisien refleksi; ZS adalah singkatan dari impedensi sumber; ZL adalah singkatan dari impedensi beban
