すべての非効率性を考慮すると、たとえば、運転中にスマートフォンを車に接続して充電することは「無料」ですか？
短い答え：いいえ（ただし、影響を測定するのは非常に難しいので、わかりにくいです）。
オルタネーターは、電気システムに接続されているすべてのものに電力を供給しなければならないことを覚えておいてください。バッテリーの充電は最初は大きな負荷ですが、バッテリーが完全に充電されると低下します。あなたの素晴らしく牛肉のようなステレオもたくさんの力を引き出します。ライトは、もう1つの驚くほど大きな負荷です。家の中で誰もが交換している恐ろしく非効率的な白熱電球をすべて覚えていますか？適切な状況では、ライトのみを使用してエンジンのアイドルが少し低下するのを観察できます（完全な暗い状態から高いビームに移動した場合）。
さらに悪いことに、オルタネーター自体は特に効率的ではありません。ウィキペディアの記事で、その理由の要約を見てみましょう。
自動車用オルタネーターの効率は、ファンの冷却損失、ベアリング損失、鉄損、銅損、およびダイオードブリッジの電圧降下によって制限されます。部分負荷時の効率は、オルタネーターのサイズに応じて50〜62％で、オルタネーターの速度によって異なります。[6] これは、約60％の効率を達成する、自転車の照明システムに使用されるような非常に小型の高性能永久磁石オルタネーターに似ています。
したがって、電話を接続する前であっても、オルタネーターは、内部の非効率性を含む、はるかに大きな負荷にすでに対応しています。したがって、定格が50〜70アンペアのオルタネーターに2.1アンペアの充電器を接続すると、はい、より多くの電流が流れます。また、オルタネーターにより多くの誘導負荷をかけているため、機械システム全体により多くの負荷がかかります。
分かりますか？慎重な実験手順なしではありません。
それが無料ではない場合、具体的にはどこからエネルギーが生まれますか？オルタネーターはエンジンにより高い物理的負荷をかけますか？
はい（ただし、実際に車を動かすほどの負荷ではありません）。繰り返しになりますが、ウィキペディアの記事を出発点として使用します。
オルタネーターは、DCジェネレーターと同じ原理を使用して電気を生成します。つまり、導体の周囲の磁場が変化すると、導体に電流が誘導されます。通常、回転子と呼ばれる回転磁石は、固定子と呼ばれる鉄心のコイルに巻かれた固定導体セット内で回転します。機械的な入力によってローターが回転すると、フィールドが導体を横切って誘導EMF（起電力）を生成します。
したがって、信じられないほど単純化されたレベルでは、オルタネーターは、水流を生成する代わりに電流を生成することを除いて、ウォーターポンプに似たものと考えることができます。
その後、この電流は方向を非常に速く変えます。キャビテーションが発生するため、ウォーターポンプではこれを行うことはありません。類推はかなり速く崩壊しますが、その部分を過ぎて私たちの道を手で振ってみましょう...
システムに電気的に接続されているものはすべて、その電流が流れる必要があります。電気システムにさらに負荷を加えると、最終的にはオルタネーターが元の電流を生成するための機械的作業に変換されます。エンジンがオルタネーターを回すと、最終的にこれにより、エンジンはより多くの仕事をします。