Sisäinen resistanssi

Lähteen sisäinen resistanssi (sisäresistanssi, sisäinen vastus) on käsite, jolla kuvataan jännitelähteen ja virtageneraattorin napajännitteen putoamista kuormituksen seurauksena. Jännitelähteen sisäinen resistanssi on lähteen kanssa sarjassa, ja virtalähteen sisäinen resistanssi on lähteen rinnalla.

Ideaalisen jännitelähteen antama jännite ei riipu siitä, miten lähdettä kuormitetaan. Todellisen lähteen antama jännite putoaa kuitenkin kuormituksen vaikutuksesta aina jonkin verran. Tilannetta mallinnetaan olettamalla, että ideaalisen lähteen, jonka lähdejännite on $E$, kanssa on sarjassa tietty resistanssi, lähteen sisäinen resistanssi $R_{i}$.

Lähteen sisäisen resistanssin $R_{i}$ ja kuorman $R_{L}$ muodostaman sarjakytkennän kokonaisresistanssi on

$R=R_{i}+R_{L}$.

Kuormaan menevä virta saadaan Ohmin lakia käyttäen

$I={E \over R}={E \over R_{i}+R_{L}}$

Kuormaan saatava jännite, eli lähteen napajännite saadaan vähentämällä lähdejännitteestä lähteen sisäisessä resistanssissa syntyvä jännitehäviö:

$U=E-R_{i}I$.

Lähteen sisäinen resistanssi kuvaa siis lähteen kuormitettavuutta. Sisäisen resistanssin ollessa suuri lähteen kuormitettavuus on pieni. Tällainen on tilanne esimerkiksi vajaajännitteisen auton akun ollessa kysymyksessä. Paitsi, että heikossa lataustilassa olevan akun lähdejännite on pienentynyt, myös sen sisäinen resistanssi on kasvanut. Tämän voi helposti havaita, kun perusteellisesti tyhjentynyttä akkua ruvetaan lataamaan. Aluksi akku ei ota virtaa, koska sen sisäinen resistanssi on hyvin suuri. Varaustilan parantuessa sisäinen resistanssi pienenee ja akun vastaanottama virta kasvaa.

Ideaalisen virtalähteen sisäinen resistanssi sijaitsee lähteen rinnalla. Mitä lähempänä ideaalista virtalähde on, sitä suurempi on sen sisäinen resistanssi. Virtalähde, jolla on sisäinen resistanssi, voidaan muuntaa jännitelähteeksi.

Lähteen kuormitettavuus voi myös riippua taajuudesta. Tällöin puhutaan resistanssin sijasta sisäisestä impedanssista.

Kirjallisuutta

• Voipio, Erkki: Virtapiirit ja verkot. Helsinki: Otatieto, 2001 (1976). ISBN 951-672-082-X