Что такое КПД источника и как его вычислить

Коэффициент полезного действия показывает какую часть от своей вырабатываемой мощности источник может отдать в нагрузку. Остальная часть теряется на внутреннем сопротивлении самого источника

Обозначим R0 внутреннее сопротивление источника, R - сопротивление нагрузки:

Протекающий ток определяет мощности на обоих сопротивлениях цепи, общая мощность которой:

При этом мощность нагрузки:

Тогда КПД, выраженный через отношение полезной мощности к общей:

Фактически, коэффициент полезного действия не зависит от напряжения или тока, а только от соотношения внутреннего сопротивления источника и сопротивления нагрузки. Чем меньше внутреннее сопротивление, тем выше КПД. Для идеального источника, когда внутреннее сопротивление равно нулю, КПД равен единице. То есть вся вырабатываемая мощность идет в нагрузку.

Еще один интересный момент открывается, если выразить формулу КПД через напряжения и ЭДС:

Таким образом, мы получили еще одно определение коэффициента полезного действия - это та часть ЭДС Е, которая превращается в напряжение на нагрузке U. Остальное напряжение, как и мощность, теряется на внутреннем сопротивлении источника. Такой подход позволяет довольно лекго определить КПД источника в практических условиях. Достаточно просто измерить напряжение на источнике под нагрузкой, потом измерить напряжение без нагрузки (которое чаще всего равно ЭДС) и разделить первое на второе.