Resistansi, Reaktansi dan Impedansi

                        RESISTANSI, REAKTANSI DAN IMPEDANSI        

Resistansi, reaktansi dan impedansi merupakan istilah yang mengacu pada karakteristik dalam rangkaian yang bersifat melawan arus listrik.  Resistansi merupakan tahanan yang diberikan oleh resistor.  Reaktansi merupakan tahanan yang bersifat reaksi terhadap perubahan tegangan atau perubahan arus.  Nilai tahanannya berubah sehubungan dengan perbedaan fase dari tegangan dan arus.  Selain itu reaktansi tidak mendisipasi energi.  Sedangkan impedansi mengacu pada keseluruhan dari sifat tahanan terhadap arus baik mencakup resistansi, reaktansi atau keduanya.  Ketiga jenis tahanan ini diekspresikan dalam satuan ohm

1. Impedansi

Impedansi (disebut juga hambatan dalam, Z) adalah nilai resistansi yang terukur pada kutub kutub sinyal jack alat elektronik. Semakin besar hambatan/impedansi, makin besar tegangan yang dibutuhkan. Impedansi tidak dapat dikatan sebagai hambatan secara spontan. Karena terdapat perbedaan yang mendasar dari keduanya.  Beberapa sumber mengatakan bahwa impedansi merupakan hasil reaksi hambatan (R, resistensi) dan kapasitas elektron (C, capacitance) secara bersamaan. Daya merupakan tegangan kuadratnya dibagi impedansnya:

P = V² / Z

• P = daya (watt)
• V = tegangan (volt)
• Z = impedans (ohm)

Impedansi listrik, atau lebih sering disebut impedansi, menjelaskan ukuran penolakan terhadap arus bolak-balik sinusoidal. Impedansi listrik memperluas konsep resistansi listrik ke sirkuit AC, menjelaskan tidak hanya amplitudo relatif dari tegangan dan arus, tetapi juga fase relatif. Bila sebuah beban diberi tegangan, impedansi dari beban tersebut akan menentukan besar arus dan sudut fase yang mengalir pada beban tersebut. Faktor daya merupakan petunjuk
yang menyatakan sifat suatu beban.

Impedansi → Jumlah Hambatan Secara Vektor Pd Rangkaian Arus Bolak – Balik / AC.

1. Impedansi Rangkaian Seri R & L : Z = √ R2 + XL2

2. Impedansi Rangkaian Seri R & C : Z = √ R2 + XC2

3. Impedansi Rangkaian Seri R – L & C : Z = √ R2 + ( XL – XC ) 2

Menghitung Impedansi Rangkaian R L seri

Keterangan :

Z adalah impedansi

R adalah hambatan (Ω)

L adalah induktansi ( henr

Menghitung Impedansi Rangkaian R L paralel

Keterangan :

Z adalah impedansi

R adalah hambatan (Ω)

L adalah induktansi ( henry )

Contoh Soal

Hitung impedansi total dan tegangan pada masing-masing resistor, induktor dan kapastior dari rangkaian SERI resistansi-induktansi-kapasitor berikut

Jawab:  Impedansi dari rangkaian ini hanya mencakup resitansi, reaktansi induktif dan reaktansi kapasitif.

oleh karena itu

 atau pada 0^o

 atau  pada 90^o

 atau  pada � 90^o

 atau  pada sudut -80.68^o

 Dengan tegangan total adalah  atau  pada sudut 0^o

 Sehingga arusnya adalah:  pada sudut (0-(-80.68))^o= 80.68^o,

 atau dalam bilangan kompleks ditulis sebagai:   

 Karena rangkaian seri, maka besarnya arus pada ketiga komponen adalah sama sehingga masing-masing tegangan adalah

atau  19.434 V pada sudut 80.68^o

atau 19.048 V pada sudut 170.68 ^o

atau 137.46 V pada sudut -9.3199^o

Contoh Soal Rangkaian Paralel pada RLC

Hitunglah impedansi total dan kuat arus dari masing-masing resistor, induktor dan kapasitor dari rangkaian PARALEL resistansi-induktansi-kapasitor berikut

Jawab:Karena rangkaiannya adalah paralel, maka tegangan pada masing-masing komponen R, L dan C adalah sama dengan tegangan total

atau  pada sudut 0^o.

Karena tahanan masing-masing adalah

atau  pada 0^o

atau  pada 90^o

atau  pada � 90^o

maka kuat arus pada masing-masing R, L dan C adalah

pada sudut 0^oatau   pada sudut =-90^oatau

pada sudut =90^oatau

Sedangkan I total adalah

atau

pada sudut -41.311^o

2.         Reaktansi Induktif

Pengertian Reaktansi induktif adalah hambatan yang timbulakibat adanya GGL induksi karena dipasangnyainduktor (L). Berbeda dengan rangkaian AC resitif dimana arus dan tegangan se-phasa, pada rangkaian AC induktif phasa tegangan mendahului 90° terhadap arus. Jika digambarkan diagram phasor-nya maka arus mengarah ke sumbu ‘X’ positif (kanan) dan tegangan mengarah ke sumbu ‘Y’ positif (atas) seperti yang diilustrasikan oleh gambar.

Hambatan aliran elektron ketika melewati induktor pada rangkaian AC disebut sebagai ‘Reaktansi Induktif’, reaktansi dihitung dalam satuan Ohm (Ω) sama hal-nya seperti resistansi. Simbol reaktansi induktif adalah ‘X_L‘, pada rangkaian AC sederhana, reaktansi induktif dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

X_L = 2 ∙ π ∙ f ∙ L

Dimana :

X_L = Reaktansi induktif (Ohm / Ω)

π= Pi ≈ 3,14

f= Frekuensi (Hertz / Hz)

L= Induktansi (Henry / H)

Contoh:

Tentukan reaktansi induktif jika diketahui frekuensi rangkaian AC 50Hz, dan induktansi induktor 1H.

Jawab:

·         X_L = 2 ∙ π ∙ f ∙ L

·         X_L = 2 ∙ 3,14 ∙ 50 ∙ 1

·         X_L = 314 Ω

Jika pada contoh kasus di atas diketahui tegangan AC sebesar 50V, berapakah arus yang mengalir pada rangkaian? Untuk menjawab pertanyaan ini adalah dengan menggunakan hukum Ohm dimana V = I ∙ R, kemudian ganti ‘R’ (resistansi) dengan reaktansi induktif (X_L).

Jawab:

·         I = V / X_L

·         I = 50 / 314

·         I = 0,16A

Reaktansi induktif berbanding lurus terhadap frekuensi, jika frekuensi meningkat maka reaktansi induktif juga akan meningkat atau membesar dan begitu juga sebaliknya.

Karakteristik disipasi daya induktor pada rangkaian AC diperlihatkan oleh kurva hijau di atas. Tidak seperti pada resistor dimana resistor selalu ter-disipasi daya dan kelebihan energi-nya dilepaskan dalam bentuk energi panas, induktor pada rangkaian AC tidak ter-disipasi daya dengan kata lain disipasi daya induktor pada rangkaian AC sama dengan ‘0’ (Nol). Mengapa demikian karena pada saat disipasi daya induktor bernilai positif, daya ini diserap oleh induktor tetapi ketika daya disipasi induktor bernilai negatif, daya disalurkan ke rangkaian. Karena disipasi daya yang diserap dan disalurkan sama besar maka disipasi daya pada induktor sama dengan ‘0’ (Nol). Ini berlaku hanya pada induktor ideal (R induktor = 0Ω).

3. Reaktansi Kapasitif

Reaktansi Kapasitif

Sebuah kondensator yang sering disebut kapasitor ”C” dihubungkan dengan sumber tegangan arus bolak-balik berbentuk sinus yang ditetapkan dengan rumus sbb:

e = Em.sin ωt

∞ ICXCC E

Jika sebuah capasitor dihubungkan dengan sumber arus searah, maka arus searah yang dapat mengalir hanya sesaat saja dan waktu yang pendek, yaitu pada saat capasitor dalam keadaan diisi (charged). Kemudian arus searah didalam capasitor akan menjadi nol kembali. Hal tersebut membuktikan bahwa capasitor tidak dapat dilalui arus searah atau dikatakan kapasitor memblokir arus searah. Menurut teori arus searah yang mengalir jumlah muatannya ditentukan dengan rumus :

Q = i .t atau i = Q/t.

Ketika arus dan tegangan melewati kapasitor pada rangkaian AC, phasa arus mendahului 90° phasa tegangan. Jika digambarkan diagram phasor-nya maka arus (I) ke arah sumbu ‘X’ positif (kanan) dan tegangan ke arah sumbu ‘Y’ negatif (bawah).

Hambatan aliran elektron ketika melewati kapasitor pada rangkaian AC disebut sebagai ‘Reaktansi Kapasitif’, reaktansi kapasitif dihitung dalam satuan Ohm (Ω) sama hal-nya seperti resistansi dan reaktansi induktif. Simbol reaktansi induktif adalah ‘X_C‘, pada rangkaian AC sederhana, reaktansi kapasitif dapat dihitung menggunakan persamaan berikut.

Dimana :

X_C = Reaktansi kapasitif (Ohm / Ω)

π= Pi ≈ 3,14

f= Frekuensi (Hertz / Hz)

C= Kapasitansi (Farad / F)

Contoh:

Tentukan reaktansi kapasitif (XC) jika diketahui frekuensi rangkaian AC 50Hz, dan kapasitansi kapasitor 10uF.

Jawab:

• XC = 1 / (2 ∙ π ∙ f ∙ C)
• XC = 1 / (2 ∙ 3,14 ∙ 50 ∙ 10×10^-6)
• XC = 1 / 0,00314 •XC = 318Ω

Jika pada contoh kasus di atas diketahui tegangan AC sebesar 50V, berapakah arus yang mengalir pada rangkaian? dengan menggunakan cara yang sama yaitu dengan menggunakan hukum Ohm dimana V = I ∙ R, kemudian ganti ‘R’ (resistansi) dengan reaktansi kapasitif (X_C).

Jawab:

• I = V / X_C
• I = 50 / 318
• I = 0,16A

Reaktansi kapasitif berbanding terbalik terhadap frekuensi, jika frekuensi meningkat maka reaktansi kapasitif akan menurun dan begitu juga sebaliknya.

Karakteristik disipasi daya kapasitor pada rangkaian AC sama seperti pada karakteristik daya induktor yaitu sama dengan ‘0’ (Nol), karena daya yang diserap dan disalurkan oleh kapasitor sama besar dan ini hanya berlaku untuk kapasitor ideal.

Hubungan Impedansi dengan Reaktansi Induktif dan Reaktansi Kapasitif

Darma Kusumandaru

Monday, July 13, 2015

Arus Listrik Hambatan Induktor Kapasitor listrik Listrik Lanjut paralel Rangkaian resistor seri Tegangan Listrik Teknik listrik Teknik Listrik SMK TL

Impedansi adalah gabungan nilai hambatan yang dihasilkan oleh beban berupa resistor (R), yang dihubungkan dengan Kapasitor (C) atau Induktor (L). istilah impedansi digunakan untuk menjelaskan ukuran penolakan arus bolak-balik gelombang sinus. Impedansi memperluas konsep reaktansi listrik tentang amplitudo relatif tegangan, arus dan fase relatif pada rangkaian listrik arus bolak-balik.

Gambar beban Impedansi pada rangkaian arus bolak-balik

Untuk mengetahui nilai impedansi pada rangkaian seperti gambar diatas dapat langsung mengunakan persamaan Impedansi yang merupakan hasil substitusi dari hukum Ohm :

Keterangan :

Z = Impedansi (Ω)

V = Tegangan listrik (V)

I = Arus listrik (A)

Ada cara lain untuk mengetahui nilai impedansi yaitu dengan cara mengetahui nilai masing-masing hamabatan yang berupa Resistor : Resistansi (R), Kapasitor : Reaktansi Kapasitif (X_C), Induktor : Reaktasni Induktif (X_L). Setelah itu tinggal menghitung dengan menggunakan rumus sesuai dengan bentuk rangkaian.

Reaktansi kapasitif adalah nilai hambatan yang disebabkan oleh adanya suatu kapasitor pada rangkaian listrik arus bolak-balik. Untuk mengetahui nilai reaktasni kapasitif pada kapasitor murni dapat menggunakan persamaan berupa :

Keterangan :

X_C = Reaktansi Kapasitif (Ω)

ƒ = Frekuensi (Hz)

π = 3,14 atau 22/7

C = Nilai kapasitas kapasitor (F)

Gambar rangkaian seri resistor dengan kapasitor pada arus bolak-balik

Apabila suatu kapasitor dirangkai secara seri dengan resistor pada rangkaian arus bolak-balik maka, untuk mengetahui nilai impedansi dapat menggunakan persamaan berikut :

Keterangan :

Z = Impedansi (Ω)

R = Hambatan resistor atau resistansi (Ω)

X_C = Reaktansi kapasitif (Ω)

Gambar rangkaian paralel reistor dengan kapasitor pada arus bolak-balik

Apabila suatu kapasitor dirangkai secara paralel dengan resistor pada rangkaian arus bolak-balik maka, untuk mengetahui nilai impledansi dapat menggunakan persamaan berikut :

Keterangan :

Z = Impedansi (Ω)

R = Hambatan resistor atau resistansi (Ω)

X_C = Reaktansi kapasitif (Ω)

Reaktansi induktif adalah nilai hambatan yang disebabkan oleh adanya gaya gerak listrik induksi dari suatu induktor yang di rangkai pada rangkaian listrik arus bolak-balik. Untuk mengetahui nilai reaktansi induktif dapat dilakukan dengan mengunakan persamaan berikut :

Keterangan :

X_L = Reaktansi Induktif (Ω)

ƒ = Frekuensi (Hz)

π = 3,14 atau 22/7

L = Nilai induktansi induktor (H)

Gambar rangkaian resistor dirangkai seri dengan induktor pada arus bolak-balik

Apabila suatu induktor dirangkai secara seri dengan resistor pada rangkaian arus bolak-balik maka, untuk mengetahui nilai impedansi dapat menggunakan persamaan berikut :

Keterangan :

Z = Impedansi (Ω)

R = Hambatan resisitor atau resistansi (Ω)

X_L = Reaktansi Induktif (Ω)

Gambar rangkaian resistor dirangkai paralel dengan induktor pada arus bolak-balik

Apabila suatu induktor dirangkai paralel dengan resistor pada rangkaian arus bolak-balik maka, untuk mengetahui nilai impedansi dapat menggunakan persamaan berikut :

Keterangan :

Z = Impedansi (Ω)

R = Hambatan resistor atau resistansi (Ω)

X_L = Reaktansi induktif (Ω)

Contoh-contoh rangkaian listrik dengan tegangan atau arus bolak-balik yang memiliki beban impedansi :

1. R + L (rangkaian resistor dan induktor yang dirangkai secara seri)
2. R // L (rangkaian resistor dan induktor yang dirangkai secara paralel)
3. R + C (rangkaian resistor dan kapasitor yang dirangkai secara seri)
4. R // C (rangkaian resistor dan kapasitor yang dirangkai secara paralel)
5. R + L + C (rangkaian resistor, induktor dan kapasitor yang dirangkai secara seri)
6. R // L // C  ( rangkaian resistor, induktor dan kapasitor yang dirangkai secara paralel)