הספק מושקע ומבוזבז

הספק מושקע (נוצל) לעומת הספק מבוזבז

כאשר משווים בין שני מעגלים שונים (או שתי תצורות חיבור שונות), חשוב להבחין בין ההספק הכולל שמספק מקור המתח, ההספק המבוזבז בתוך מקור המתח עצמו (בהתנגדות הפנימית), וההספק "השימושי" המגיע לרכיבים החיצוניים.

הגדרות

• הספק מושקע (נוצל) - ההספק הכולל שמקור המתח מפיק, לפי \( P_{total}=\varepsilon I \), כאשר I הזרם הכולל הנשאב ממנו.
• הספק מבוזבז בפנים - ההספק המתבזבז בהתנגדות הפנימית של מקור המתח עצמו: \( P_{internal}=I^2r \).
• הספק חיצוני (שימושי) - ההספק המגיע לרכיבים החיצוניים (נורות, נגדים) בפועל: \( P_{external}=P_{total}-P_{internal} \).

השוואה בין תצורות חיבור שונות

כאשר אותם רכיבים (למשל, שלוש נורות זהות) מחוברים בתצורות שונות (למשל, כולן בטור לעומת שילוב טור-מקביל), הזרם הכולל הנשאב ממקור המתח יכול להיות שונה משמעותית בין התצורות - וזה משפיע ישירות הן על ההספק המושקע והן על ההספק המבוזבז בפנים (התלוי בריבוע הזרם).

מדוע חיבור עם התנגדות כוללת נמוכה יותר "מבזבז" יותר בפנים

ככל שההתנגדות הכוללת החיצונית של המעגל קטנה יותר, כך הזרם הכולל הנשאב ממקור המתח גדול יותר (\( I=\frac{\varepsilon}{R_{total}+r} \)) - וכתוצאה מכך, ההספק המבוזבז בהתנגדות הפנימית (\( I^2r \)) גדול יותר גם הוא. זו הסיבה שתצורות חיבור שונות של אותם רכיבים יכולות להוביל לבזבוז אנרגיה שונה משמעותית במקור המתח עצמו.

נצילות

נצילות המעגל היא היחס בין ההספק החיצוני (השימושי) לבין ההספק הכולל:

$$ \eta = \frac{P_{external}}{P_{total}} = \frac{R_{total}}{R_{total}+r} $$

ככל שההתנגדות הכוללת החיצונית גדולה יותר ביחס להתנגדות הפנימית, כך הנצילות גבוהה יותר (קרובה יותר ל-100%).