Biorąc pod uwagę całą nieefektywność, czy „podłączenie” smartfona do samochodu w celu ładowania podczas jazdy jest „darmowe”?
Krótka odpowiedź: nie (ale tak trudno zmierzyć wpływ, że trudno ci powiedzieć).
Pamiętaj, że alternator musi zasilać wszystko podłączone do instalacji elektrycznej. Ładowanie akumulatora jest początkowo dużym obciążeniem, ale spada, gdy akumulator osiągnie pełne naładowanie. Twój cudownie mocny stereo również czerpie moc. Światła to kolejny zaskakująco duży ładunek: pamiętasz wszystkie te okropnie nieefektywne żarówki, które wszyscy wymieniają w swoich domach? W odpowiednich okolicznościach mogę obserwować, jak mój silnik na biegu jałowym spada nieco, używając tylko świateł (jeśli przejdę z pełnej ciemności do świateł drogowych).
Co gorsza, sam alternator nie jest szczególnie wydajny. Spójrzmy na artykuł w Wikipedii, aby uzyskać podsumowanie, dlaczego:
Wydajność alternatorów samochodowych jest ograniczona przez utratę chłodzenia wentylatora, utratę łożyska, utratę żelaza, utratę miedzi i spadek napięcia na mostkach diodowych. Przy częściowym obciążeniu wydajność wynosi między 50–62% w zależności od wielkości alternatora i zmienia się w zależności od prędkości alternatora. [6] Jest to podobne do bardzo małych wysokosprawnych alternatorów z magnesem trwałym, takich jak te stosowane w rowerowych systemach oświetleniowych, które osiągają wydajność około 60%.
Tak więc, nawet przed podłączeniem telefonu, alternator radzi sobie z wieloma znacznie większymi obciążeniami, w tym z własną wewnętrzną nieefektywnością. Tak więc, jeśli podłączysz ładowarkę 2,1 A do alternatora, który jest przystosowany do 50-70 A, tak, pobierasz więcej prądu. Wywieracie również większe obciążenie indukcyjne na alternator, co powoduje większe obciążenie całego układu mechanicznego.
Czy będziesz w stanie powiedzieć? Nie bez starannej procedury eksperymentalnej.
Jeśli nie jest darmowy, skąd konkretnie pochodzi energia? Czy alternator powoduje większe obciążenie fizyczne silnika?
Tak (ale nie prawie tak wysokie obciążenie, jak faktyczne poruszanie samochodem). Ponownie, używając artykułu z Wikipedii jako punktu wyjścia:
Alternatory wytwarzają prąd elektryczny na tej samej zasadzie co generatory prądu stałego, a mianowicie, gdy zmienia się pole magnetyczne wokół przewodnika, w przewodniku indukowany jest prąd. Zwykle magnes obrotowy, zwany wirnikiem, obraca się w stacjonarnym zestawie przewodników uzwojonych w cewkach na żelaznym rdzeniu, zwanym stojanem. Pole przecina przewody, generując indukowane pole elektromagnetyczne (siłę elektromotoryczną), ponieważ mechaniczne wejście powoduje obrót wirnika.
Tak więc, na niewiarygodnie uproszczonym poziomie, możesz myśleć o alternatorze jako czymś podobnym do pompy wodnej, z tym wyjątkiem, że zamiast wytwarzać prąd wodny, wytwarza on prąd elektryczny.
Prąd ten bardzo szybko zmienia kierunek, czego nigdy nie zrobiłby się z pompą wody, ponieważ spowodowałby kawitację. Analogia załamuje się dość szybko, ale pomachajmy ręką w tę stronę ...
Wszystko elektryczne podłączone do systemu wymaga przepływu tego prądu. Jeśli dodasz więcej obciążenia do układu elektrycznego, to ostatecznie przełoży się na większą pracę mechaniczną, aby alternator wytworzył ten pierwotny prąd. Gdy silnik obraca alternator, ostatecznie wszystko to powoduje, że silnik wykonuje więcej pracy.