Indre motstand

Indre motstand, også kildeimpedans eller utgangsimpedans, er en egenskap som karakteriserer en elektrisk eller elektronisk enhet ved varierende belastning.

Begrepet har flere betydninger, men er i alle fall et uttrykk fra elektrisitetslæren eller elektronikken og refererer til en egenskap ved kilder. En kilde kan i denne sammenheng være enhver form for elektrisk kilde, som en spenningskilde eller en strømkilde, en energikilde eller en signalkilde. Som regel vil kildetypen si hvilken slags indre motstand det er snakk om. Generelt kan den indre motstanden defineres som den skjulte, innebygde eller uunngåelige motstanden som bor inni kilden.

Spenningskilder
Spenningskilder har ideelt sett null indre motstand. Spenningen er ideelt sett stabil; den endrer seg ikke uansett belastning. Motstanden står i serie med spenningskilden og verdien null er ikke oppnåelig i praksis. Åpne klemmer definerer ro-tilstanden. Kortsluttede klemmer er stresstilstanden (uendelig strøm). Likespenningskilder kan kjøpes i form av batterier.

Strømkilder
Strømkilder har ideelt sett uendelig stor indre motstand. Strømmen er ideelt sett stabil; den endrer seg ikke uansett belastning. Motstanden står i parallell med strømkilden og verdien uendelig er ikke oppnåelig i praksis. Åpne klemmer er stresstilstanden (uendelig spenning), kortsluttede klemmer er ro-tilstanden. Strømkilder kan ikke kjøpes som passive enkeltdeler.

Batterier
(primær- eller sekundærbatterier) er en spennings- og en energikilde. Når et batteri kortsluttes flyter det en kraftig strøm (som også kan være skadelig for batteriet, alt etter type). Det viktige er at strømmen ikke blir uendelig høy; den begrenses av batteriets indre motstand. Denne kan defineres som batteriets spenning delt på kortslutningsstrømmen, R = U/I. Både spenningen og motstanden er noe variabel med strømmen; i høystrømsområdet er de langt fra konstanter.

Den indre motstanden ved lavere strømmer kan finnes ved å måle spenningene for to forskjellige strømverdier i området av interesse.

Mens batteriet forbrukes, endrer kjemien inne i batteriet seg. Batterispenningen er i prinsippet gitt av anodens og katodens stoffer; mere nøyaktig fra hvor i den galvaniske spenningsrekka de befinner seg. Det viktige her er at stoffene ikke endrer seg med ladetilstanden og derfor ikke batterispenningen heller. Når batteriet er så utbrukt at spenningen synker, så er det, forenklet sett, den indre motstanden som tiltar sterkt i verdi.

Kraft-generatorer
Klassiske generatorer (roterende omformere) har en noenlunde konstant indre motstand gitt av kopperet og den magnetiske kretsen.

Laboratorieforsyning
Likespenningsforsyninger i laboratorier har to operasjonsmodi. To kontrollknapper setter opp en konstant spenning og en kontstant strøm. Spenningen ligger stiv på utgangsklemmene så lenge strømmen som tas ut ligger under den strømmen som er innstilt. At spenningen er stiv betyr at den er ubevegelig mhp strømmen, som igjen betyr at kilden har en lav indre motstand. Ved hjelp av tilbakekopling kan den indre motstanden gjøres virkelig lav. På grunn av strømbegrensningen er det ikke noen fare ved dette. 
Når strømmen som tas ut kommer opp til den innstilte verdien, faller spenningen på utgangsklemmene i stedet for at strømmen øker videre. Nå er strømmen konstant lik den innstilte strømmen, og spenningen varierer med lasten. Den indre motstanden er nå svært høy, ideelt sett uendelig. Med varierende last skifter forsyningen mellom disse to tilstandene.

Signalgeneratorer
Fra elektronikk som bryr seg med transport av signaler over store avstander er det ikke nok å operere med rene spennings- eller strømkilder. Praksis og erfaring har vist seg at det er bedre å definere en allerstedsnærværende last som er lik for alle steder i nettverket. Dette gjelder både for lavfrekvens (telefonlinjer) som for høyfrekvens (koaksialkabler).
Den tradisjonelle telefonlasten er 600 Ohm, mens den for koaksialkabler er fra 50 til 75 Ohm. Komplekse, passive filtre vil likeledes gjerne se både definerte kilde- og lastresistanser.

Ut fra dette er det oppstått en 50 Ohms laboratoriestandard som er i bruk for nettverk generelt, uansett frekvensområde. Av denne grunn har seriøse signalgeneratorer alltid en 50 Ohms motstand i utgangskretsen, og generatoren forventer en 50 Ohms last. Ubelastet vil det derfor ligge den dobbelte av den innstilte signalverdien på utgangsklemmene.
Denne funksjonen (forventet last) kan ofte slås av (Hi Z modus) slik at innstilt verdi ligger på de ubelastede klemmene. Likevel er ofte den originale 50 Ohms motstanden med i kretsen som en indre motstand.
Noen signalgeneratorer har nær null indre motstand, opp til en gitt strømgrense. Drevet over denne grensen forvrenger generatoren signalet ved klipping.

Rør og transistorer
I I/U utgangs-karakteristikkene for aktive komponenter som rør og transistorer er strømmen gjennom komponenten avbildet som funksjon av spenningen over den. Det er et sett kurver, en for hver utstyringsgrad (pådrag). Disse kurvene definerer komponentens indre motstand (som er forskjellig for forskjellige steder i kurvene). Denne indre motstanden belastes av kretsen som komponenten står i, og neste trinns belastning.

Forsterkertrinn
Ved konstruksjon av forsterkertrinn for forskjellige formål blir alltid den forventede kildens indre motstand tatt med i beregningene. Likeledes har konstruktøren et mål ved å fastlegge trinnets egen indre motstand, som i dette tilfellet blir kalt utgangsresistans eller -impedans.

Høyttalerforsterkere
også kalt sluttrinn, effektforsterkere eller utgangsforsterkere. Disse er gjerne merket med en forventet eller anbefalt høyttalerimpedans ved tilkoplingene. Denne er uttrykkelig ikke lik forsterkerens indre motstand eller utgangsimpedans. Den indre motstanden er som oftest langt lavere.

Kategori:Elektroteknikk