Ο Νίκολα Τέσλα και η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας με εναλλασσόμενο ρεύμα. Εφευρέσεις του Νίκολα Τέσλα, ή ο κόσμος μέσα από τα μάτια μιας ιδιοφυΐας Η εφεύρεση του εναλλασσόμενου ρεύματος

Θέτοντας την ερώτηση «ποιος ανακάλυψε τον ηλεκτρισμό;» δεν είναι εντελώς σωστό. Είναι πιο σωστό να ρωτήσουμε, ποιος ανακάλυψε τον ηλεκτρισμό; Είναι σίγουρα αδύνατο να απαντήσω. Η ιστορία του ηλεκτρισμού είναι ριζωμένη στα βάθη των αιώνων της ύπαρξης του ανθρώπινου πολιτισμού.

Χρονοδιάγραμμα μεγάλων ανακαλύψεων και εφευρέσεων

ΣΤΟ σύγχρονος κόσμοςκάθε παιδί σε συνειδητή ηλικία συναντά ηλεκτρισμό στο σπίτι. Η πρώτη αναφορά παρατηρήσεων στη φύση αυτού του φυσικού φαινομένου χρονολογείται από τον 4ο αιώνα π.Χ. μι. Ο μεγάλος φιλόσοφος Αριστοτέλης μελέτησε τη συμπεριφορά των χελιών που χτυπούσαν τα θύματά τους με ηλεκτρικές εκκενώσεις.

Ο θρυλικός επιστήμονας Θαλής από τη Μίλητο, που έζησε στην Αρχαία Ελλάδα (5ος αιώνας π.Χ.), ανέφερε στα γραπτά του ένα φαινόμενο όπως ο ηλεκτρισμός. Παρακολούθησε πώς το κεχριμπάρι, τριμμένο με μια σφαίρα μαλλί, προσέλκυε διάφορα μικροπράγματα στον εαυτό του. Οι ιστορικοί αναγνωρίζουν τον χρόνο της περιγραφής των πειραμάτων ως την περίοδο της ανακάλυψης του ηλεκτρισμού.

Σπουδαίος!Ο όρος «ηλεκτρισμός» προέρχεται από τη λέξη «ηλεκτρόνιο», που σημαίνει κεχριμπάρι.

Μόλις από τον 17ο αιώνα ξεκινά μια σειρά από ανακαλύψεις και εφευρέσεις σχετικά με τον ηλεκτρισμό. Η Wikipedia λέει για την ιστορία της ηλεκτρικής ενέργειας με επαρκείς λεπτομέρειες. Ακολουθεί μια σύντομη λίστα με τα κύρια ορόσημα στην ανάπτυξη της επιστήμης της ηλεκτρικής ενέργειας:

1. Ο Άγγλος William Gilbert στις αρχές του 17ου αιώνα, μελετώντας τα μαγνητοηλεκτρικά φαινόμενα, εισήγαγε για πρώτη φορά μια τέτοια έννοια όπως ο ηλεκτρισμός (κεχριμπαρένιο).
2. Δύο χρόνια αργότερα, το 1663, ο δήμαρχος του Μαγδεμβούργου, Otto von Henrike, παρουσίασε μια ηλεκτροστατική συσκευή που αποτελείται από μια σφαίρα θείου τοποθετημένη σε μεταλλικό άξονα. Στην επιφάνεια της σφαίρας, ως αποτέλεσμα της τριβής ενάντια στην παλάμη, συσσωρεύτηκε ένα φορτίο στατικού ρεύματος, το οποίο προσέλκυε ή απωθούσε μικρά αντικείμενα με το μαγνητικό του πεδίο.

1. Σχεδόν 60 χρόνια αργότερα (1729), ο Άγγλος φυσικός Stephen Gray προσδιόρισε πειραματικά την ικανότητα να διοχετεύει ρεύμα σε διάφορα υλικά.
2. Τέσσερα χρόνια αργότερα (1733), ο Γάλλος φυσικός Charles Dufay πρότεινε μια αμφίβολη εκδοχή για την ύπαρξη δύο τύπων ηλεκτρισμού, που προέρχονται από γυαλί και ρητίνη. Το εξήγησε λέγοντας ότι δέχθηκε ηλεκτρικό φορτίο στην επιφάνεια μιας γυάλινης ράβδου και ένα κομμάτι ρητίνης τρίβοντάς τα με μετάξι και μαλλί, αντίστοιχα.
3. Το 1745, εφευρέθηκε το βάζο Leyden - το πρωτότυπο του σύγχρονου πυκνωτή. Ο συγγραφέας της εφεύρεσης ήταν ο Ολλανδός ερευνητής Pieter van Mushenbroek.

1. Την ίδια ώρα, οι εξέχοντες Ρώσοι επιστήμονες Richman και Lomonosov στην Αγία Πετρούπολη προσπαθούν να αποκτήσουν μια τεχνητή εκκένωση κεραυνού στο εργαστήριο. Κατά τη διάρκεια του επόμενου πειράματος, έχοντας υποστεί ηλεκτροπληξία, ο Richman πεθαίνει.
2. Το έτος 1785 χαρακτηρίστηκε από την καταχώριση στο Λονδίνο του νόμου Coulomb που έφερε το όνομα του συντάκτη του. Ο επιστήμονας τεκμηρίωσε το μέγεθος της δύναμης αλληλεπίδρασης των σημειακών φορτίων ανάλογα με το μήκος του διακένου μεταξύ τους.
3. Λίγα χρόνια αργότερα, το 1791, ο Galvani δημοσίευσε μια πραγματεία στην οποία απέδειξε τις ηλεκτρικές διεργασίες στους μύες των ζώων.
4. Στην ίδια χώρα, η Volta το 1800 επιδεικνύει ένα γαλβανικό στοιχείο - μια πηγή συνεχούς ρεύματος. Η συσκευή ήταν μια κατακόρυφη κατασκευή από δίσκους από ασήμι και ψευδάργυρο, επενδεδυμένα με χαρτί εμποτισμένο με φυσιολογικό ορό.

1. Είκοσι χρόνια αργότερα, ο Δανός φυσικός Oersted ανακάλυψε την ύπαρξη του ηλεκτρομαγνητικού φαινομένου. Ανοίγοντας τις επαφές του ηλεκτρικού κυκλώματος, παρατήρησε τις αυξομειώσεις της βελόνας δίπλα στην τοποθετημένη πυξίδα.
2. Ένα χρόνο αργότερα, ο μεγάλος Γάλλος επιστήμονας Ampere το 1821 ανακάλυψε ένα μαγνητικό πεδίο γύρω από έναν αγωγό εναλλασσόμενου ρεύματος.
3. 1831 - Ο Faraday δημιουργεί την πρώτη γεννήτρια ρεύματος στον κόσμο. Μετακινώντας τον μαγνητισμένο πυρήνα μέσα στο πηνίο από μεταλλικό σύρμα, κατέγραψε την εκδήλωση ηλεκτρικού φορτίου στα πηνία του. Ο επιστήμονας ήταν ένας από εκείνους τους φυσικούς που δημιούργησαν για πρώτη φορά ηλεκτρισμό στο εργαστήριο. Τεκμηρίωσε επίσης τη θεωρία της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Σημείωση!Με τη συσσώρευση της πρακτικής ως αποτέλεσμα πολυάριθμων πειραμάτων, άρχισε να προκύπτει η ανάγκη για μια θεωρητική τεκμηρίωση των φαινομένων και η εμφάνιση μιας επιστήμης που σχετίζεται με τον ηλεκτρισμό.

Στάδια δημιουργίας μιας θεωρίας

Κάθε βήμα στην κατασκευή της ηλεκτρικής θεωρίας χτίστηκε με βάση τις προσωπικές ανακαλύψεις εξαιρετικών φυσικών. Τα επώνυμά τους συνθέτουν μια λίστα με ονόματα στα οποία ανήκει η εφεύρεση του ηλεκτρισμού. Η θεωρητική επιστημονική βάση του ηλεκτρισμού αναπτύχθηκε σταδιακά, με τη συσσώρευση πειραματικής εμπειρίας.

Η εμφάνιση του όρου

Έχει ήδη αναφερθεί παραπάνω ότι η έννοια της «ηλεκτρικής ενέργειας» εισήχθη για πρώτη φορά σε χρήση από τον William Gilbert το 1600. Από εκείνη τη στιγμή, σημειώθηκε η ημερομηνία εμφάνισης του ηλεκτρισμού.

Πρώτη ηλεκτροστατική μηχανή

Η συσκευή επίδειξης το 1663 από τον οικοδεσπότη του Μαγδεμβούργου Otto von Henrike θεωρείται η πρώτη ηλεκτροστατική μηχανή. Ήταν μια σφαίρα ρητίνης τοποθετημένη σε μια μεταλλική ράβδο.

Το 1745, συνέβη ένα σημαντικό γεγονός - ο Ολλανδός εξερευνητής Pieter van Muschenbroek δημιούργησε έναν ηλεκτροστατικό πυκνωτή. Η συσκευή πήρε το όνομά της από την πόλη όπου έγινε η εφεύρεση - το βάζο Leiden.

Δύο είδη χρεώσεων

Ο Benjamin Franklin εισήγαγε την έννοια της πολικότητας φορτίου. Από τότε, είναι αξίωμα ότι κάθε ηλεκτρικό δυναμικό έχει αρνητικό και θετικό πόλο.

Βενιαμίν Φραγκλίνος

Το 1747, ο Αμερικανός επιστήμονας Benjamin Franklin δημιούργησε τη δική του θεωρία για τον ηλεκτρισμό. Παρουσίασε τη φύση του ηλεκτρισμού ως άυλου υγρού με τη μορφή ορισμένων ρευστών.

Από τη θεωρία στην ακριβή επιστήμη

Η θεωρητική βάση, που συσσωρεύτηκε τους τελευταίους αιώνες, κατέστησε δυνατή τον 20ό αιώνα την αναμόρφωση της αποκτηθείσας γνώσης σε μια ακριβή επιστήμη. Οι θεμελιώδεις ανακαλύψεις και εφευρέσεις εμφανίστηκαν χάρη σε εκείνους τους επιστήμονες που ανακάλυψαν τη φύση ηλεκτρικό ρεύμα. Είναι αδύνατο να προσδιοριστεί ακριβώς σε ποιο έτος εφευρέθηκε ο τεχνητός ηλεκτρισμός. Αυτό συνέβη κυρίως κατά τον 18ο και 19ο αιώνα.

Είναι μάλλον δύσκολο να ονομάσουμε αυτόν που πρωτοεφηύρε το ρεύμα. Πιθανότατα, αυτό μπορεί να αποδοθεί σε αρκετούς σπουδαίους επιστήμονες που αναφέρθηκαν παραπάνω. Σε αυτό συνέβαλαν εξαιρετικοί φυσικοί από την Αμερική, την Αγγλία, τη Γαλλία, την Ιταλία, τη Ρωσία και πολλές άλλες ευρωπαϊκές χώρες.

Τέτοιοι εφευρέτες και θεωρητικοί της ηλεκτρικής μηχανικής όπως ο Έντισον και ο Τέσλα άξιζαν αναμφισβήτητη αθάνατη δόξα. Ο τελευταίος κατέβαλε πολλές προσπάθειες για να τεκμηριώσει θεωρητικά τη φύση του μαγνητισμού και να τον εφαρμόσει με επιτυχία. Η Tesla είναι ο δημιουργός της ασύρματης ηλεκτρικής ενέργειας.

Ο νόμος της αλληλεπίδρασης των τελών

Ένα από τα θεμελιώδη δισκία της επιστήμης του ηλεκτρισμού είναι ο νόμος της αλληλεπίδρασης των φορτίων, γνωστός ως νόμος του Κουλόμπ. Δηλώνει ότι η δύναμη αλληλεπίδρασης μεταξύ δύο σημειακών φορτίων είναι ευθέως ανάλογη με το γινόμενο του αριθμού των φορτίων και αντιστρόφως ανάλογη με το τετράγωνο της απόστασης μεταξύ αυτών των σημείων.

εφεύρεση μπαταρίας

Η προτεινόμενη συσκευή από τον Ιταλό επιστήμονα Alessandro Volta θεωρείται τεκμηριωμένη απόδειξη της εφεύρεσης της ηλεκτρικής μπαταρίας. Η συσκευή ονομαζόταν βολταϊκή στήλη. Ήταν ένα είδος οτιδήποτε, φτιαγμένο από πλάκες χαλκού και ψευδαργύρου, διατεταγμένες με κομμάτια τσόχας βρεγμένα με διάλυμα θειικού οξέος.

Δημιουργήθηκε ένα ηλεκτρικό δυναμικό στο πάνω και στο κάτω μέρος της στήλης, η εκκένωση του οποίου μπορούσε να γίνει αισθητή εφαρμόζοντας τις παλάμες των χεριών στην στήλη. Ως αποτέλεσμα της αλληλεπίδρασης των ατόμων μετάλλου που διεγείρονται από τον ηλεκτρολύτη, συσσωρεύεται ηλεκτρισμός στο εσωτερικό της μπαταρίας.

Ο εφευρέτης του γαλβανικού ηλεκτρισμού, Alessandro Volta, έθεσε τα θεμέλια για αυτό που σήμερα ονομάζεται μπαταρίες.

Η εμφάνιση της έννοιας του ρεύματος

Η έκφραση «ρεύμα» προέκυψε ταυτόχρονα με την έλευση του ηλεκτρισμού στο εργαστήριο του φυσικού William Gilbert το 1600. Το ρεύμα χαρακτηρίζει την κατεύθυνση της ηλεκτρικής ενέργειας. Μπορεί να είναι και μεταβλητό και σταθερό.

Νόμος του ηλεκτρικού κυκλώματος

Μια ανεκτίμητη συμβολή στην ανάπτυξη της θεωρίας του ηλεκτρισμού είχε τον 19ο αιώνα ο Γερμανός φυσικός Kirchhoff. Ήταν συγγραφέας όρων όπως κλάδος, κόμβος, περίγραμμα. Οι νόμοι του Kirchhoff έγιναν η βάση για την κατασκευή όλων των ηλεκτρικών κυκλωμάτων ραδιοηλεκτρονικών και ραδιοτεχνικών συσκευών και συσκευών.

Ο πρώτος νόμος ορίζει: «Το άθροισμα των ηλεκτρικών φορτίων που εισέρχονται σε έναν κόμβο κατά τη διάρκεια ενός συγκεκριμένου χρόνου είναι ίσο με το άθροισμα των φορτίων που εξέρχονται από αυτόν κατά τη διάρκεια του ίδιου χρόνου».

Η δεύτερη θέση του Kirchhoff μπορεί να εκφραστεί ως εξής: «Όταν ρεύματα διέρχονται από όλους τους κλάδους του κυκλώματος, το δυναμικό πέφτει. Όταν επιστρέψουν στον αρχικό κόμβο, το δυναμικό αποκαθίσταται πλήρως και φτάνει στην αρχική του τιμή. Δηλαδή, η διαρροή ενέργειας μέσα σε ένα κλειστό ηλεκτρικό κύκλωμα είναι μηδενική».

Ηλεκτρομαγνητική επαγωγή

Το φαινόμενο της εμφάνισης ηλεκτρικού ρεύματος σε ένα κλειστό κύκλωμα ενός αγωγού όταν ένα εναλλασσόμενο μαγνητικό πεδίο διέρχεται από αυτό περιγράφηκε το 1831 από τον Faraday. Η θεωρία της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής κατέστησε δυνατή την ανακάλυψη των μετέπειτα νόμων της ηλεκτρικής μηχανικής και την εφεύρεση διαφόρων μοντέλων γεννητριών, τόσο συνεχούς όσο και εναλλασσόμενου ρεύματος. Αυτές οι συσκευές δείχνουν πώς εμφανίζεται και ρέει ο ηλεκτρισμός ως αποτέλεσμα της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής.

Η χρήση ηλεκτρικού φωτισμού στη Ρωσία

Ακόμη και από το σχολείο, οι άνθρωποι θυμούνται την ιστορία της εμφάνισης των ηλεκτρικών λαμπτήρων στη Ρωσία. Η πρώτη εμπειρία στη δημιουργία αυτών των συσκευών πραγματοποιήθηκε από τον Ρώσο επιστήμονα Yablochkov. Η συσκευή τους βασίστηκε στην εμφάνιση σπινθήρα μεταξύ δύο ηλεκτροδίων καολίνη.

Το 1874, ο Yablochkov εισήγαγε για πρώτη φορά μια συσκευή φωτισμού χρησιμοποιώντας ένα ηλεκτρικό τόξο. Αυτό το έτος μπορεί να θεωρηθεί το σημείο εκκίνησης όταν εμφανίστηκε για πρώτη φορά ο ελαφρύς ηλεκτρισμός στη Ρωσία. Στη συνέχεια, τα κεριά του Yablochkov χρησιμοποιήθηκαν ως προβολείς τόξου σε ατμομηχανές.

Πριν από την εμφάνιση των λαμπτήρων πυρακτώσεως του Έντισον, τα κεριά άνθρακα του Yablochkov χρησιμοποιήθηκαν για μεγάλο χρονικό διάστημα ως η μόνη πηγή ηλεκτρικού φωτισμού στη Ρωσία.

Παραγωγή και πρακτική χρήση

Από την εποχή της εμφάνισης του πρώτου ηλεκτρισμού μέχρι τη μαζική παραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας και την πρακτική εφαρμογή του, χρειάστηκε να γίνουν πολλές ανακαλύψεις και να εισαχθούν εφευρέσεις στον τομέα της παραγωγής και μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας.

Παραγωγή και μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας

Με τον καιρό άρχισαν να εφευρίσκουν διάφορους τρόπουςπαραγωγή ηλεκτρικής ενέργειας. Με την εμφάνιση των κινητών, και στη συνέχεια των γιγάντων σταθμών παραγωγής ενέργειας, προέκυψε το πρόβλημα της μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.

Επιτρέψτε μου να λύσω αυτό το ζήτημα επιστημονική και τεχνολογική επανάσταση. Ως αποτέλεσμα, κατασκευάστηκαν τεράστια δίκτυα μεταφοράς ενέργειας, που κάλυπταν χώρες και ολόκληρες ηπείρους.

Εφαρμογή

Είναι σχεδόν αδύνατο να ονομάσουμε τη σφαίρα της ανθρώπινης δραστηριότητας, όπου κι αν εμπλέκεται η ηλεκτρική ενέργεια. Είναι η κύρια πηγή ενέργειας σε πολλούς τομείς της ανθρώπινης δραστηριότητας που υποστηρίζουν τη ζωή.

Σύγχρονος κύκλος έρευνας

Μια μεγαλειώδης ανακάλυψη στην ανάπτυξη της ηλεκτρικής μηχανικής έγινε από τον θρυλικό επιστήμονα, φυσικό και εφευρέτη Νίκολα Τέσλα στις αρχές του 19ου και του 20ού αιώνα. Πολλές από τις εφευρέσεις του Tesla περιμένουν ακόμη έναν νέο γύρο έρευνας στον τομέα της ηλεκτρολογικής μηχανικής προκειμένου να γίνουν πράξη.

Επί του παρόντος σε εξέλιξη ερευνητικό έργογια την απόκτηση νέων υπεραγώγιμων υλικών, δημιουργώντας τέλεια εξαρτήματα ηλεκτρικών κυκλωμάτων με υψηλή απόδοση.

Επιπλέον πληροφορίες.Η ανακάλυψη του γραφενίου και η παραγωγή νέων αγώγιμων υλικών από αυτό προβλέπουν μεγαλειώδεις αλλαγές στη χρήση του ηλεκτρισμού.

Η επιστήμη δεν μένει ακίνητη. Κάθε χρόνο, η ανθρωπότητα είναι μάρτυρας της εμφάνισης πιο προηγμένων πηγών ηλεκτρικής ενέργειας, μαζί με τη δημιουργία συσκευών, μηχανών και διαφόρων μονάδων που καταναλώνουν φιλική προς το περιβάλλον ενέργεια με τη μορφή ηλεκτρικού ρεύματος.

βίντεο

Εκτύπωση τηλέγραφου (αριστερά), φωνογράφου (δεξιά), λαμπτήρα πυρακτώσεως και περισσότερες από χίλιες εφευρέσεις που προστατεύονται από διπλώματα ευρεσιτεχνίας ...

…έκανε τον Thomas Edison βασιλιά των εφευρετών

Ο εναλλάκτης που έγινε η βάση της σύγχρονης βιομηχανίας ηλεκτρικής ενέργειας και το εξωτικό πηνίο υψηλής τάσης υψηλής συχνότητας είναι οι εφευρέσεις μιας άλλης «ηλεκτρικής» ιδιοφυΐας ...

Τηλέφωνο και φωνογράφος, συστήματα ραντάρ και κάμερα φιλμ, συσκευή εγγραφής φωνής και ηλεκτρικές γεννήτριες, τηλεχειριζόμενοι μηχανισμοί, τεχνολογία υψηλής συχνότητας, ατμοστρόβιλοι και η μαγνητική μέθοδος διαχωρισμού σιδηρομεταλλεύματος - κυριολεκτικά αυτοί οι δύο μεγάλοι εφευρέτες - ο Thomas Edison και ο Nikola Tesla - έβαλαν τα χέρια τους και κατευθύνεται προς τα πάντα. Αλλά, ίσως, το κύριο πλεονέκτημά τους είναι το φως στους δρόμους και στα σπίτια. Έβαλαν τις βάσεις για ολόκληρο το σύστημα ηλεκτροδότησης, από εργοστάσια παραγωγής ενέργειας έως λαμπτήρες πυρακτώσεως, από γεννήτριες έως μικρές έξυπνες λεπτομέρειες - πλίνθους, φυσίγγια, ασφάλειες και μετρητές. Ήταν ηλεκτρικές συσκευές που έγιναν το πεδίο μάχης δύο ιδιοφυιών.

Υπεράνθρωπος

Γεννημένος στην Κροατία, ο Νίκολα Τέσλα έδειξε τα σημάδια της επιστημονικής του ιδιοφυΐας αρκετά νωρίς: ήδη από την παιδική του ηλικία, τον είχαν κατακλύσει τα πιο φανταστικά όνειρα. Διάβαζε μανιωδώς και οι ήρωες των βιβλίων του προκάλεσαν την επιθυμία να γίνει υπεράνθρωπος: στην καθημερινή ρουτίνα δεν διατέθηκαν περισσότερες από τέσσερις ώρες για ύπνο, ο Τέσλα εξαντλήθηκε με σπουδές, δίνοντας προσοχή όχι μόνο στις τεχνικές επιστήμες, αλλά επίσης επαγγελματικά γνώστης της μουσικής, της γλωσσολογίας, της φιλοσοφίας, επικοινωνούσε ελεύθερα σε πολλές γλώσσες. Από το πλάι, που αργότερα αποκαλέστηκε από τον Ρόδερφορντ «προφήτης του ηλεκτρισμού», έμοιαζε με εμμονή: αυτό τον θεωρούσε ο καθηγητής στο Πανεπιστήμιο της Πράγας Peshl, στον οποίο ο 24χρονος φοιτητής παρουσίασε την ιδέα του. μια γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος. Ο Πεσλ ανασήκωσε τους ώμους του περιφρονητικά, αλλά η εξουσία για τον νεαρό εφευρέτη έπαψε να υπάρχει. Έχοντας πουλήσει όλη του την περιουσία, πήγε στην Αμερική, στον θρυλικό «βασιλιά των εφευρετών» Τόμας Έντισον.

βασιλιάς των εφευρετών

Όντας εννέα χρόνια μεγαλύτερος από τον Τέσλα, ο Έντισον έχει ήδη βροντήσει σε όλο τον κόσμο. Ήταν αυτοδίδακτος: αφού ένας δάσκαλος αποκάλεσε κάποτε τον Τόμας «εντελώς χαζό», η αγανακτισμένη μητέρα του τον έβγαλε από το σχολείο και συνέχισε την εκπαίδευσή του μόνος του. Ο Θωμάς διάβαζε πολύ και μη έχοντας αρκετά χρήματα για τα καταπληκτικά παιχνίδια που είχαν οι συνομήλικοί του, τα σχεδίασε μόνος του, τροποποιώντας και βελτιώνοντας τους μηχανισμούς στην πορεία. Για το υπόλοιπο της ζωής του, θα διατηρήσει αυτή την προσέγγιση στη δουλειά: λαμβάνοντας ως βάση υπάρχουσες αρχές και εφευρέσεις, βελτιώνοντάς τις, φέρνοντάς τις στο μυαλό.

Ο Guglielmo Marconi αναγνωρίζεται ως καινοτόμος στο ραδιόφωνο, ο Alexander Bell σχεδίασε το πρώτο τηλέφωνο, ο Louis Jean και ο Auguste Lumiere - μια κινηματογραφική μηχανή, αλλά μόνο ο Thomas Alva Edison κατάφερε να αποκομίσει εμπορικά οφέλη από αυτές τις εφευρέσεις, βελτιώνοντάς τις, καθιστώντας τις βολικές, δημοφιλείς και πωληθεί.

Ο Έντισον βελτίωσε το τηλεγραφικό μηχάνημα και τον μιμεογράφο, ένα ηλεκτρονικό στυλό που γράφει μόνος του: μια ειδική βελόνα έκανε ελάχιστα αισθητές τρύπες σε ένα φύλλο χαρτιού και ένας κύλινδρος εκτύπωσης αποτύπωσε τον απαιτούμενο αριθμό αντιγράφων σε αυτό το στένσιλ. Σήμερα, αυτός ο μηχανισμός χρησιμοποιείται σε μηχανές τατουάζ και στις ημέρες του Έντισον, ο μιμεογράφος, ο «παππούς του φωτοτυπικού», ήταν εξαιρετικά δημοφιλής μεταξύ των επιχειρηματιών. Αυτό επέτρεψε στον νεαρό μηχανικό όχι μόνο να σταθεί στα πόδια του, αλλά και να οργανώσει το δικό του εργαστήριο στο Menlo Park, μετατρέποντάς το σε σύντομο χρονικό διάστημα σε ένα πραγματικό «εργοστάσιο εφευρέσεων», το οποίο απασχολούσε δεκάδες επιστήμονες και τεχνικούς. Διπλώματα ευρεσιτεχνίας για μικρόφωνο, δυναμό και άλλες εφευρέσεις ξεχύθηκαν σαν κέρας.

μεταβλητή και σταθερή

Αυτό είναι όπου ο Nicola πήγε κυριολεκτικά κατευθείαν από το ταμπλό της υπερατλαντικής γραμμής. Εκείνα τα χρόνια, ο Έντισον, ο οποίος είχε ήδη κατοχυρώσει με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας έναν λαμπτήρα πυρακτώσεως και μια γεννήτρια DC, βελτίωσε το σύστημα ηλεκτροδότησης της πόλης του, ένα πρωτότυπο του οποίου λειτούργησε με επιτυχία στο κέντρο του Μανχάταν. Αφού εξέτασε το σχέδιο του Tesla, ο Edison αποφάσισε να το αφήσει στο ράφι, προσφέροντας στο μεταξύ στον νεαρό Σέρβο να εργαστεί στο σύστημα DC του. Συμφώνησε, αλλά συνέχισε κρυφά να εργάζεται για τη βελτίωση του δικού του εναλλάκτη και ένα χρόνο αργότερα έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για αυτό. Αλλά ένα ζηλιάρης αφεντικό ξεκίνησε έναν πραγματικό πόλεμο ενάντια στο έργο του Tesla και ο Tesla αναγκάστηκε να φύγει από το Menlo Park.

χρήματα φρένων

Ευτυχώς, ο διάσημος βιομήχανος και εφευρέτης George Westinghouse αποδείχθηκε πιο έξυπνος άνθρωπος. Παρακολουθώντας μια από τις διαλέξεις του Tesla, εκτίμησε αμέσως τις ιδέες του και, έχοντας ξοδέψει ένα εκατομμύριο δολάρια, αγόρασε πατέντες από αυτόν για γεννήτριες, ηλεκτρικούς κινητήρες, μετασχηματιστές και άλλους μηχανισμούς. Σύντομα, το υδροηλεκτρικό εργοστάσιο του Νιαγάρα του Westinghouse άρχισε να παράγει εναλλασσόμενο ρεύμα. Φαίνεται ότι η επιτυχία είναι πλήρης, αλλά ο Έντισον δεν εγκατέλειψε την προσπάθεια να ξεπεράσει τον επίμονο «μαθητή».

Αφού απέτυχε να αποδείξει την οικονομική σκοπιμότητα της χρήσης εναλλασσόμενου ρεύματος, στράφηκε σε άλλα επιχειρήματα - δημιούργησε μια εικόνα του θανάσιμου κινδύνου στον οποίο εκτίθεται όποιος τολμά να χρησιμοποιήσει συσκευές και μηχανισμούς που τροφοδοτούνται από εναλλασσόμενο ρεύμα. Πράγματι, το ερώτημα ήταν σοβαρό - κυρίως από την οικονομική πλευρά.

επιχειρήματα σκύλων

Εκείνα ακριβώς τα χρόνια, δημιουργήθηκε μια ειδική επιτροπή από το Κοινοβούλιο της Πολιτείας της Νέας Υόρκης για να επιλέξει «τον πιο ανθρώπινο τρόπο εκτέλεσης των θανατικών ποινών». Εκμεταλλευόμενος τη στιγμή, ο Έντισον οργάνωσε μια επίδειξη: αρκετές γάτες και σκυλιά, με μια μεγάλη συγκέντρωση ανθρώπων, παρασύρθηκαν σε μια μεταλλική πλάκα που ήταν κάτω από τάση 1000 βολτ (φυσικά, εναλλασσόμενη). Ο Τύπος ζωγράφισε με λεπτομέρειες τον θάνατο των άτυχων ζώων.

Οι «κοτίδες της φωλιάς του Edisonon», πρώην και νυν υπάλληλοι του Menlo Park, συμμετείχαν επίσης στον αγώνα: οι μηχανικοί Brown και Peterson πέρασαν ένα συνεχές ρεύμα έως και 1000 βολτ μέσω του σκύλου - ο σκύλος υπέφερε, αλλά δεν πέθανε, αλλά εναλλασσόμενο ρεύμα ακόμη και 330 βολτ τη σκότωσαν ακαριαία. Ο Westinghouse χρησιμοποίησε όλη του την επιρροή σε μια προσπάθεια να διαμαρτυρηθεί για τέτοιες «διαδηλώσεις». Στους New York Times, δημοσίευσε μια ανοιχτή επιστολή στην οποία κατηγορούσε τον Μπράουν ότι ενεργούσε «για τα συμφέροντα και τα κεφάλαια» μιας εταιρείας που ανήκε στον Έντισον - αλλά ήταν πολύ αργά. Ο Τζόζεφ Σέιπλ έγινε ο πρώτος εγκληματίας στην ιστορία που καταδικάστηκε σε θάνατο στην ηλεκτρική καρέκλα και ο Έντισον φημολογείται ότι κατασκεύασε προσωπικά την πρώτη τέτοια συσκευή, που τροφοδοτείται από τις γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος «δολοφόνοι» του Westinghouse. Η ποινή εκτελέστηκε τον Αύγουστο του 1890. «Θα τα πήγαιναν καλύτερα με ένα τσεκούρι», κατέληξε ο Westinghouse.

άνθρωπος κεραυνός

Όμως ο ακούραστος Νίκολα Τέσλα έκανε μια θεαματική κόντρα κίνηση. Λίγα χρόνια αργότερα, η εμφάνισή του στην Παγκόσμια Έκθεση στο Σικάγο συγκλόνισε όλο τον κόσμο. Με ένα εντελώς ήρεμο βλέμμα, πέρασε μέσα του ένα εναλλασσόμενο ρεύμα εκατομμυρίων βολτ - κεραυνός χόρευε στην επιφάνεια του δέρματός του, αλλά ο ίδιος έμεινε αλώβητος. Και όταν ο «τρελός», αγκαλιασμένος από ηλεκτρικές εκκενώσεις, σήκωσε λαμπτήρες πυρακτώσεως που δεν ήταν συνδεδεμένοι με κανένα καλώδιο, άναψαν υπάκουα στα χέρια του. Έμοιαζε σαν πραγματική μαγεία. Και σύντομα ο Έντισον έπρεπε να συμφωνήσει σε μια εκεχειρία: η εταιρεία Edison General Electric αναγκάστηκε να αγοράσει άδειες για ηλεκτρικό εξοπλισμό από τη Westinghouse.

τρελή ιδιοφυΐα

Αν με τα χρόνια ο Έντισον κέρδιζε όλο και περισσότερη φήμη ως «εφευρέτης-επιχειρηματίας», τότε ο Νίκολα Τέσλα κέρδισε τη φήμη ως τρελή ιδιοφυΐα. Μπορούσε να περπατά μόνος του στο πάρκο για ώρες, απαγγέλλοντας τον Φάουστ από καρδιάς, συμφώνησε να μετακομίσει σε ένα δωμάτιο ξενοδοχείου μόνο αν ο αριθμός του ήταν πολλαπλάσιο του τρία και φοβόταν τα μικρόβια πανικόβλητος. Έκανε τις περισσότερες εφευρέσεις του στο κεφάλι του, λέγοντας το εξής: «Όταν εμφανίζεται μια ιδέα, αρχίζω να την τελειοποιώ στη φαντασία μου: αλλάζω το σχέδιο, βελτιώνω και «ενεργοποιώ» τη συσκευή έτσι ώστε να επουλωθεί στο κεφάλι μου . Δεν έχει σημασία για μένα αν θα δοκιμάσω την εφεύρεσή μου στο εργαστήριο ή στο κεφάλι μου». Στην πράξη όμως δεν πήγαν όλα ομαλά. Κάποτε, σε ένα από τα πειράματα του Τέσλα, σε απόσταση πολλών χιλιομέτρων από το εργαστήριό του στη Νέα Υόρκη, οι τοίχοι των γύρω σπιτιών άρχισαν να δονούνται - και μόνο η επέμβαση της αστυνομίας τους έσωσε από την κατάρρευση. «Θα μπορούσα να γκρεμίσω τη γέφυρα του Μπρούκλιν σε μια ώρα», παραδέχτηκε αργότερα ο εφευρέτης. Αλλά οι σύγχρονοι του συγχώρεσαν πρόθυμα όχι τέτοιες «φάρσες». Εξάλλου, αυτό που έκανε ήταν πραγματικά πολύ πιο μπροστά από όλα όσα μπορούσε να κάνει η επιστήμη τότε.

Το 1915, οι New York Times ανέφεραν ότι ο Νίκολα Τέσλα και ο Τόμας Έντισον ενδέχεται να λάβουν το Νόμπελ Φυσικής. Κανένας τους όμως δεν το έκανε Ο βραβευμένος με Νόμπελ. Και οι δύο μεγάλοι εφευρέτες αρνήθηκαν να λάβουν αυτό το διάσημο βραβείο: δεν μπορούσαν να συγχωρήσουν ο ένας τον άλλον για τα παράπονα του παρελθόντος.

Σε αυτό το υπέροχο άρθρο επισκόπησης, θα μιλήσουμε για το τι εφηύρε ο Νίκολα Τέσλα, ένας εξαιρετικός εφευρέτης και επιστήμονας. Θα προσπαθήσουμε να περιγράψουμε όλες τις πιο σημαντικές εφευρέσεις του, καθώς και να μιλήσουμε για εκείνες που ίσως δεν γνωρίζετε.

Ο Νίκολα Τέσλα είναι, ίσως, ένας από τους αντίστοιχους ή, του οποίου η συμβολή στην παγκόσμια επιστήμη είναι εξαιρετικά δύσκολο να υπερεκτιμηθεί. Ο Τέσλα γεννήθηκε και μεγάλωσε στη Σερβία, όπου έλαβε την εκπαίδευσή του. Ήδη από τα φοιτητικά του χρόνια, έδειξε ανεξαρτησία σκέψης και λαχτάρα για εφευρέσεις. Αργότερα μετακόμισε στη Γαλλία και μετά στις ΗΠΑ, όπου ζει το μεγαλύτερο μέρος της ζωής του, εφευρίσκοντας. Ο αριθμός των διπλωμάτων ευρεσιτεχνίας του περιλαμβάνει περισσότερες από 150 εφευρέσεις και διάφορες βελτιώσεις. Κάποιοι μάλιστα πιστεύουν ότι ήταν ο Νίκολα Τέσλα που επινόησε τον 20ο αιώνα, καθώς δεν ήταν απλώς ασκούμενος, αλλά και θεωρητικός.

Τα ενδιαφέροντα του Tesla εντοπίζονται κυρίως στον τομέα της ραδιομηχανικής και της ηλεκτρολογικής μηχανικής, καθώς και στον τομέα της μελέτης των ιδιοτήτων του ηλεκτρομαγνητισμού και της μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις. Οι κύριες εφευρέσεις του σχετίζονται με εναλλασσόμενο ρεύμα και ηλεκτρικές μηχανές που το χρησιμοποιούν. Επίσης στο άρθρο μας θα μιλήσουμε για τις εφευρέσεις της Tesla στον τομέα του ασύρματου φωτισμού και της ασύρματης μετάδοσης ισχύος.

Η ζωή του Τέσλα στο σύνολό της ήταν δύσκολη και μερικές φορές εξαιρετικά ανεπιτυχής. Δεν ήταν όλες οι εφευρέσεις του εμπορικά επιτυχημένες, συχνά χρεοκόπησε ή έπεσε θύμα απάτης (ο Έντισον τον πέταξε για ένα μεγάλο ποσό) ή περιστάσεις (για παράδειγμα, μια διάσημη πυρκαγιά στο εργαστήριό του κατέστρεψε πολλά πρωτότυπα).

Φυσικά, η θεωρητική συμβολή του Tesla είναι τεράστια, αλλά σε αυτό το άρθρο θα μας ενδιαφέρει πρωτίστως η πρακτική εφαρμογή των ιδεών και των ιδεών του, οπότε ας δούμε τη λίστα με τις εφευρέσεις του Nikola Tesla. Για ευκολία πλοήγησης στο άρθρο, παρέχουμε ένα μικρό περιεχόμενο:

Εναλλασσόμενο ρεύμα

DC - συνεχές ρεύμα, AC - εναλλασσόμενο ρεύμα

Πριν μάθετε πώς να χρησιμοποιείτε εναλλασσόμενο ρεύμα, πρέπει πρώτα να το αποκτήσετε. Γενικά, οι φυσικοί γνώριζαν για το εναλλασσόμενο ρεύμα εδώ και πολύ καιρό (από την ανακάλυψη της ηλεκτρομαγνητικής επαγωγής) και ο Tesla δεν το ανακάλυψε ως τέτοιο, αλλά στη συνέχεια όλοι πίστευαν ότι το εναλλασσόμενο ρεύμα ήταν απλώς «σκουπίδια» που ήταν απίθανο να χρησιμοποιηθεί με κάποιο τρόπο. Ο Tesla είχε διαφορετική άποψη και αμέσως είδε το πλήρες δυναμικό του εναλλασσόμενου ρεύματος.

Το συνεχές ρεύμα ρέει συνεχώς προς μία κατεύθυνση. Το εναλλασσόμενο ρεύμα αλλάζει την κατεύθυνσή του 50 ή 60 φορές το δευτερόλεπτο και μπορεί να αλλάξει την τάση σε υψηλά επίπεδα, ελαχιστοποιώντας παράλληλα την απώλεια ισχύος σε μεγάλες αποστάσεις. Αργότερα, η τάση AC μπορεί να μειωθεί για χρήση σε εργοστάσια ή σπίτια. Ο Τέσλα συνειδητοποίησε ότι το μέλλον ανήκει στο εναλλασσόμενο ρεύμα.

Ο Τέσλα περιέγραψε τους κινητήρες και τα ηλεκτρικά του συστήματα στο άρθρο " Νέο σύστημα AC Motors and Transformers, τα οποία παρουσίασε στο Αμερικανικό Ινστιτούτο Ηλεκτρολόγων Μηχανικών το 1888. Τότε ήταν που ο George Westinghouse ενδιαφέρθηκε για τις εξελίξεις του Tesla και μια μέρα επισκέφτηκε το εργαστήριό του και έμεινε έκπληκτος με αυτό που είδε. Ο Νίκολα Τέσλα κατασκεύασε ένα μοντέλο πολυφασικού συστήματος από μετασχηματιστές εναλλασσόμενου ρεύματος που κατεβαίνουν και ανεβαίνουν, καθώς και έναν κινητήρα AC. Έτσι ξεκίνησε η συνεργασία μεταξύ Wetsinghaus και Tesla. Αργότερα, ο Νίκολα Τέσλα έλαβε 40 διπλώματα ευρεσιτεχνίας για τις εφευρέσεις του στις Ηνωμένες Πολιτείες και ο Westinghouse τα αγόρασε όλα για να του προσφέρει πλούτη και η Αμερική με εναλλασσόμενο ρεύμα.

Παρακάτω θα μιλήσουμε μόνο για αυτά τα μηχανήματα και πώς εισήχθη το πολυφασικό σύστημα τροφοδοσίας στις ΗΠΑ.

Εναλλάκτης

Ένας εναλλάκτης είναι μια ηλεκτρική μηχανή που αποτελεί αναπόσπαστο μέρος του πολυφασικού συστήματος τροφοδοσίας της Tesla, το οποίο θα συζητηθεί παρακάτω. Μια γεννήτρια δημιουργεί ένα εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιώντας μηχανική εργασία (για παράδειγμα, γεννήτριες που είναι εγκατεστημένες σε φράγματα χρησιμοποιώντας νερό που πέφτει στα πτερύγια τους).

Δεν θα εξηγήσουμε πώς λειτουργεί η γεννήτρια. Δείτε το παρακάτω βίντεο αν θέλετε να καταλάβετε περισσότερα.

Ο εναλλάκτης Tesla (άλλο όνομα για έναν εναλλάκτη) ήταν ανώτερος από όλους τους άλλους για τον απλό λόγο ότι ήταν πραγματικά αποτελεσματικός στην πράξη. Ο Τέσλα εφηύρε τη γεννήτρια του ενώ ήταν ακόμη στο 2ο έτος και ήδη στράφηκε στους δασκάλους του με την ιδέα να χρησιμοποιήσει εναλλασσόμενο ρεύμα, αλλά όλοι απέρριψαν τις ιδέες του ως τρελές. Μερικοί καθηγητές μάλιστα απλώς γέλασαν με τις εφευρέσεις του.

Το 1882, ο Tesla εργάζεται στο Παρίσι και δημιουργεί το πρώτο λειτουργικό πρωτότυπο της γεννήτριας του.

Φτάνοντας στις Ηνωμένες Πολιτείες το 1884, ο Τέσλα πήγε στον ήδη γνωστό τότε εφευρέτη και έμπορο στον τομέα της ηλεκτρικής ενέργειας, Τόμας Έντισον, και έπιασε δουλειά μαζί του. Στην πορεία, ο Τέσλα πρόσφερε στον Έντισον τις ιδέες του για τη χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος, αλλά ο Έντισον θεώρησε ότι ήταν τρελός αν πίστευε ότι το εναλλασσόμενο ρεύμα θα μπορούσε με κάποιο τρόπο να χρησιμοποιηθεί. Έφτασε μάλιστα στο σημείο ο Τέσλα, μη καταλαβαίνοντας τον σαρκασμό του Έντισον, νόμιζε ότι θα λάμβανε ένα μεγάλο ποσό από τον Έντισον αν έκανε αρκετές δεκάδες συγκεκριμένες εφευρέσεις κατά παραγγελία. Ο Τέσλα τα έφτιαξε και ο Έντισον είπε ότι αστειευόταν και ο Τέσλα συνέστησε να μάθεις να κατανοείς το αμερικανικό χιούμορ.

Το 1891, ο Tesla έλαβε αμερικανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για τον πρώτο εναλλάκτη στον κόσμο.

Πολυφασική γεννήτρια Tesla 500 ίππων (περίπου 370 kW) στην έκθεση Westinghouse

Μοτέρ AC

Ένας κινητήρας AC ή μια ασύγχρονη μηχανή είναι ένα άλλο στάδιο στην ανάπτυξη ιδεών για τη χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος. Έχουμε ήδη συζητήσει το δυναμό, που σημαίνει ότι παίρνουμε ρεύμα, αλλά τι να το κάνουμε μετά; Δεν έχουμε μηχανήματα που λειτουργούν με AC! Ο Τέσλα τα επινόησε.

Το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας ηλεκτρικού κινητήρα του Tesla το 1888

Στη δεκαετία του 1880, πολλοί εφευρέτες προσπάθησαν να εφεύρουν λειτουργικές εκδόσεις κινητήρων AC, αλλά δεν τα κατάφεραν. Το Galileo Ferraris ασχολείται με τη θεωρητική έρευνα για τη δημιουργία κινητήρων AC και καταλήγει στο εσφαλμένο συμπέρασμα ότι απλά δεν μπορούν να είναι αποτελεσματικοί και εμπορικά επιτυχημένοι. Αυτό το πρόσθετο κίνητρο στους εφευρέτες όλου του κόσμου, ακουγόταν σαν πρόκληση για τη δημιουργία ενός αποδοτικού κινητήρα AC. Ο Τέσλα ανταποκρίθηκε σε αυτή την πρόκληση και έδειξε το 1887 την πρώτη του έκδοση του κινητήρα AC και το 1887 βελτίωσε το μοντέλο του κυκλοφορώντας μια δεύτερη μηχανή.

Ένας από τους αρχικούς ηλεκτρικούς κινητήρες της Tesla από το 1888.

Ο κύριος λόγος για τον οποίο η ορθολογική χρήση των κινητήρων AC φαινόταν αδύνατη ήταν ότι ήταν μονοφασικοί. Ο Τέσλα, από την άλλη, τεκμηρίωσε θεωρητικά και απέδειξε πρακτικά ότι είναι δυνατόν να μην περιοριστείς σε μία φάση, αλλά να φτιάξεις δύο ή περισσότερες φάσεις.

Η παρακάτω εικόνα δείχνει ένα σχηματικό διάγραμμα διφασικών και τριφασικών κινητήρων AC:

Ο Tesla αργότερα εφευρίσκει και πατεντάρει πολλούς τροποποιημένους κινητήρες και κινητήρες AC. Όλα αυτά τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας, όπως προαναφέρθηκε, η Tesla πουλά στη Westinghouse.

Διφασικός ηλεκτροκινητήρας AC από τη συλλογή Westinghouse.

4-φασικός ηλεκτροκινητήρας AC από τη συλλογή Westinghouse.

Πολυφασικός ηλεκτροκινητήρας AC από τη συλλογή Westinghouse.

Πολυφασικό σύστημα τροφοδοσίας

Ο Τέσλα παρατήρησε ότι οι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συνεχούς ρεύματος του Έντισον ήταν αναποτελεσματικοί και ο Έντισον είχε ήδη δημιουργήσει ολόκληρη την ακτή του Ατλαντικού των Ηνωμένων Πολιτειών μαζί τους. Για να ξεπεραστούν οι ελλείψεις του συνεχούς ρεύματος, ήταν απαραίτητο, σύμφωνα με την ιδέα του Tesla, να χρησιμοποιηθεί εναλλασσόμενο ρεύμα. Ένα τέτοιο σύστημα ονομάζεται πολυφασικό επειδή οι κινητήρες και οι γεννήτριες έχουν πολλές φάσεις (βλ. επεξηγήσεις παραπάνω).

Οι λαμπτήρες Edison ήταν αδύναμοι και αναποτελεσματικοί όταν χρησιμοποιούνται με συνεχές ρεύμα. Όλο αυτό το σύστημα είχε ένα μεγάλο μειονέκτημα ότι δεν μπορούσε να μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια σε απόσταση μεγαλύτερη από 3 km λόγω της αδυναμίας αλλαγής τάσης μέχρι υψηλό επίπεδοαπαιτείται για μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις. Ως εκ τούτου, εγκαταστάθηκαν σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής συνεχούς ρεύματος σε διαστήματα 3 km.

Σχέδιο λειτουργίας πολυφασικών συστημάτων τροφοδοσίας

Το εναλλασσόμενο ρεύμα, όπως προαναφέρθηκε, θα μπορούσε να φτάσει σε υψηλές τάσεις και επομένως θα μπορούσε να μεταδοθεί σε μεγάλες αποστάσεις (φύγετε από το σπίτι και δείτε τις πλησιέστερες γραμμές υψηλής τάσης, αυτό είναι).

Όταν ο Έντισον έμαθε ότι είχε έναν τόσο ισχυρό ανταγωνιστή, συνειδητοποίησε ότι θα μπορούσε να χάσει την αυτοκρατορία του στην DC. Έτσι ξεκίνησε ο πόλεμος μεταξύ του Westinghouse, μαζί με τον Tesla εναντίον του Edison, που θα ονομαστεί πόλεμος των ρευμάτων. Ο Έντισον άρχισε σκληρά να προσπαθεί να δυσφημήσει την εφεύρεση του Τέσλα δείχνοντας ότι το εναλλασσόμενο ρεύμα ήταν πιο απειλητικό για τη ζωή από το συνεχές ρεύμα.

Αξίζει επίσης να σημειωθεί ότι όταν ο Τέσλα ήρθε στις ΗΠΑ, προσέφερε πρώτα τις εξελίξεις του στον Έντισον, αλλά τα χαρακτήρισε όλα ανοησίες και τρέλα.

Ο Έντισον σόκαρε τα ζώα δημόσια με εναλλασσόμενο ρεύμα για να τα εξοργίσει και να αποδείξει ότι αυτού του είδους το ρεύμα ήταν επικίνδυνο. Μια μέρα, ο Έντισον έμαθε για την ιδέα ενός γιατρού, για τη χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος για να σκοτώσει ανθρώπους. Η υλοποίηση δεν άργησε να έρθει. Έτσι εφευρέθηκε η ηλεκτρική καρέκλα, η οποία εφαρμόστηκε για πρώτη φορά στον William Kemmler, ένοχο για τη δολοφονία της ερωμένης του.

Ο Έντισον δεν μπορούσε να βρει ένα όνομα για τη νέα του εφεύρεση για πολύ καιρό, αλλά του άρεσε περισσότερο η λέξη "γουέστινγκχαουζ", αν και καμία από αυτές, όπως βλέπουμε τώρα, δεν ρίζωσε.

Ο Tesla επίσης δεν έμεινε αδρανής και απάντησε σε όλες τις προσπάθειες δυσφήμησης του Έντισον. Αντίθετα, προσπάθησε να δείξει ότι το εναλλασσόμενο ρεύμα δεν είναι επικίνδυνο και το έδειξε με τη βοήθεια του δερματικού εφέ.

Ο Αυστραλός εκθεσιακός ηλεκτρολόγος Peter Terren χτυπά τον εαυτό του για 15 δευτερόλεπτα με 200.000 βολτ με ένα πηνίο Tesla, επιδεικνύοντας το φαινόμενο του δέρματος.

Όπως γνωρίζουμε, ο Tesla και ο Westinghouse τελικά κέρδισαν, γι' αυτό και το εναλλασσόμενο ρεύμα έγινε πανταχού παρόν. Χρειάστηκε ένας ολόκληρος οικονομικός και νομικός πόλεμος για να παράσχει στην Αμερική και σε ολόκληρο τον κόσμο μια πιο προοδευτική εφεύρεση.

Πηνίο Tesla ή μετασχηματιστής

Ο Τέσλα εφηύρε το πηνίο του γύρω στο 1891. Εκείνη την εποχή, επαναλάμβανε τα πειράματα του Gernich Hertz, ο οποίος είχε ανακαλύψει την ηλεκτρομαγνητική ακτινοβολία τρία χρόνια νωρίτερα. Ο Tesla αποφάσισε να λειτουργήσει τη συσκευή του μαζί με τον εναλλάκτη υψηλής ταχύτητας που κατασκεύαζε ως μέρος μιας βελτίωσης στο σύστημα φωτισμού τόξου, αλλά διαπίστωσε ότι το ρεύμα υψηλής συχνότητας υπερθέρμανση του χαλύβδινου πυρήνα και έλιωσε τη μόνωση μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος στο Πηνίο Ruhmkorff που χρησιμοποιήθηκε από προεπιλογή σε πειράματα Hertz. Για την εξάλειψη αυτού του προβλήματος, η Tesla αποφασίζει να αλλάξει τη σχεδίαση έτσι ώστε να δημιουργηθεί ένα διάκενο αέρα μεταξύ του πρωτεύοντος και του δευτερεύοντος τυλίγματος, αντί για μονωτικό υλικό. Ο Tesla το έκανε έτσι ώστε ο πυρήνας να μπορεί να μετακινηθεί σε διαφορετικές θέσεις στο πηνίο. Η Tesla εγκατέστησε επίσης έναν πυκνωτή, ο οποίος χρησιμοποιείται συνήθως σε τέτοιες εγκαταστάσεις, μεταξύ της γεννήτριας και του πρωτεύοντος πηνίου περιέλιξης για να αποφύγει την εξάντληση του πηνίου. Πειραματιζόμενος με συντονισμούς πηνίου και πυκνωτών, ο Τέσλα διαπίστωσε ότι μπορούσε να εκμεταλλευτεί τον συντονισμό που προέκυψε μεταξύ των δύο για να επιτύχει υψηλότερες συχνότητες.

Στο πηνίο μετασχηματιστή Tesla, ο πυκνωτής, αφού έσπασε έναν σύντομο σπινθήρα, συνδέθηκε με ένα πηνίο πολλών στροφών (πρωτεύον πηνίο), σχηματίζοντας έτσι ένα κύκλωμα συντονισμού με συχνότητα ταλάντωσης, κατά κανόνα, 20-100 kHz, που καθορίζεται από η χωρητικότητα του πυκνωτή και η αυτεπαγωγή του πηνίου.

Ο πυκνωτής φορτίστηκε στην τάση που απαιτείται για να διαρρεύσει το διάκενο αέρα, στον γραμμικό κύκλο εισόδου, ο οποίος φτάνει περίπου τα 10 kilovolt όταν χρησιμοποιείται ένας γραμμικός μετασχηματιστής που συνδέεται μέσω του διακένου αέρα. Ο μετασχηματιστής γραμμής σχεδιάστηκε για να έχει μεγαλύτερη από την κανονική αυτεπαγωγή διαρροής (μια παράμετρος που αντικατοπτρίζει την ατέλεια του μετασχηματιστή) για να αντέχει σε βραχυκύκλωμα που συμβαίνει ενώ το διάκενο παρέμεινε ιονισμένο ή για μερικά χιλιοστά του δευτερολέπτου μέχρι να εξαφανιστεί το ρεύμα υψηλής συχνότητας.

Το διάκενο σπινθήρα ρυθμίστηκε να σπάσει σε μια τάση ελαφρώς κάτω από την τάση αιχμής εξόδου του μετασχηματιστή για να μεγιστοποιηθεί η τάση στον πυκνωτή. Ένα ξαφνικό ρεύμα που διέρχεται από το διάκενο σπινθήρα προκαλεί το πρωτεύον κύκλωμα συντονισμού να συντονιστεί στη συχνότητα συντονισμού του. Το δακτυλιοειδές πρωτεύον συζεύγει μαγνητικά την ενέργεια με το δευτερεύον για αρκετούς κύκλους RF έως ότου όλη η ενέργεια που ήταν αρχικά στο πρωτεύον μεταφερθεί στο δευτερεύον. Στην ιδανική περίπτωση, το διάκενο σταματά τότε να αγώγει ρεύμα (σβήνει), παγιδεύοντας όλη την ενέργεια στο ταλαντούμενο δευτερεύον κύκλωμα. Συνήθως το κενό αρχίζει να μεγαλώνει ξανά και η ενέργεια των δευτερευουσών εκπομπών επιστρέφει στο πρωτεύον κύκλωμα για μερικούς ακόμη κύκλους ραδιοσυχνοτήτων. Ο κύκλος της ενέργειας μπορεί να επαναληφθεί αρκετές φορές μέχρι να εξασθενήσει τελικά το διάκενο του σπινθήρα. Μόλις το κενό σταματήσει να μεταφέρει ρεύμα, ο μετασχηματιστής θα αρχίσει να φορτίζει τον πυκνωτή. Ανάλογα με την τάση διάσπασης του διακένου σπινθήρα, μπορεί να πυροδοτηθεί πολλές φορές σε ολόκληρο τον κύκλο AC.

Η εφαρμογή μπορεί να χωριστεί σε πρακτική και καθαρά διακοσμητική. Η πρακτική εφαρμογή του ρεύματος του πηνίου Tesla βρέθηκε στον ραδιοέλεγχο, τη ραδιοφωνική και ασύρματη μετάδοση ισχύος για την τροφοδοσία διαφόρων συσκευών (για παράδειγμα, λαμπτήρες). Η γεννήτρια του Tesla βρήκε επίσης μια απροσδόκητη εφαρμογή στην ιατρική. Ο Arsene D'Arsonval χρησιμοποίησε τα ρεύματα που δημιουργούνται από τη γεννήτρια για φυσιοθεραπευτικά αποτελέσματα στην επιφάνεια του δέρματος και στους βλεννογόνους διαφόρων ανθρώπινων οργάνων. Το ρεύμα περνούσε από τα επιφανειακά στρώματα του δέρματος και είχε τονωτική και επουλωτική δράση. Τα πηνία Tesla χρησιμοποιούνται επίσης για τη λειτουργία λαμπτήρων εκκένωσης αερίου και την ανίχνευση διαρροών μέσα στα συστήματα κενού.

Όμως τα πηνία Tesla έχουν γίνει πολύ πιο διαδεδομένα στον τομέα των ειδικών εφέ και της διακόσμησης, επειδή οι εκκενώσεις που δημιουργούνται από τον μετασχηματιστή Tesla φαίνονται εξαιρετικά εντυπωσιακές και όμορφες.

Ένα παράδειγμα λειτουργίας του πηνίου Tesla μπορείτε να δείτε στο βίντεο:

Είναι επίσης ενδιαφέρον να παρατηρήσουμε τις μουσικές ιδιότητες αυτών των πηνίων, οι οποίες επιτυγχάνονται με την αλλαγή της συχνότητας:

Είναι ενδιαφέρον ότι κάποια στιγμή τον 20ο αιώνα, προσπάθησαν να πουλήσουν πηνία Tesla ως αποτελεσματικό τρόπο για να προστατεύσουν το αυτοκίνητό σας από κλοπή:

Επίσης, παρόμοια πηνία χρησιμοποιούνται σε διάφορα κέντρα για να ψυχαγωγήσουν τους επισκέπτες και να προσπαθήσουν να αιχμαλωτίσουν τους νέους με την ομορφιά των φυσικών εφέ, καθώς και σε αξιοθέατα:

Ασύρματο φωτισμό

Το 1891, ο Tesla βελτίωσε τον πομπό κυμάτων που εφευρέθηκε από τη Hertz, ο οποίος χρειαζόταν για την παροχή ρεύματος ραδιοσυχνοτήτων, μετατρέποντάς τον σε σύστημα φωτισμού που αποτελείται από λαμπτήρες εκκένωσης αερίου.

Την ίδια χρονιά, παρουσίασε την εφεύρεσή του στο Columbia College.

Όταν μιλάμε για ασύρματο φωτισμό, δεν εννοούμε ραδιοκύματα, μιλάμε για ηλεκτροστατική επαγωγή.

Η Tesla κρατά δύο μακριές σωλήνες Geissler που μοιάζουν με λαμπτήρες νέον.

Το 1893 πραγματοποιείται η Παγκόσμια Έκθεση στο Σικάγο, όπου ο Τέσλα επιδεικνύει την εφεύρεσή του. Οι λαμπτήρες δεν ήταν μόνο ασύρματοι, αλλά και φθορισμού.

Το 1894, ένα νέο επίτευγμα. Καταφέρνει να ανάψει μια λάμπα πυράκτωσης φωσφόρου στο εργαστήριό του χρησιμοποιώντας τη μέθοδο συντονισμού της αμοιβαίας επαγωγής.

Είναι αλήθεια ότι ένας τέτοιος λαμπτήρας δεν μπορούσε να βρει ευρεία εμπορική εφαρμογή, αλλά η μέθοδος συντονισμού της επαγωγικής σύζευξης χρησιμοποιείται πλέον παντού στα ηλεκτρονικά.

Πύργος Τέσλα

Η Tesla δεν σταμάτησε σε ένα ασύρματο σύστημα φωτισμού και προχώρησε παραπέρα. Αποφάσισε ότι ήταν καταρχήν δυνατό να μην χρησιμοποιηθούν καλώδια υψηλής τάσης για τη μετάδοση ρεύματος και να μεταδοθεί όλη η ηλεκτρική ενέργεια μέσω του αέρα. Για να το κάνει αυτό, ήθελε να χτίσει μια τεράστια πειραματική εγκατάσταση στη Νέα Υόρκη, γνωστή ως Πύργος Τέσλα ή Πύργος Γουόρντενκλιφ. Αργότερα, ενώ διεξήγαγε τα πειράματα και τις παρατηρήσεις του στον κεραυνό, ο Τέσλα κατέληξε στο εσφαλμένο συμπέρασμα ότι μπορούσε να χρησιμοποιήσει ολόκληρη την υδρόγειο για να διοχετεύσει ρεύμα.

Μία από τις σελίδες της πατέντας του Tesla Tower

Έλαβε χρήματα για την κατασκευή από τον γνωστό τότε χρηματοδότη J.P. Morgan, στον οποίο ενημέρωσε ότι ο πύργος θα χρησιμοποιηθεί για υπερατλαντική ασύρματη τηλεφωνία και εκπομπή, για την οποία ο Morgan σχεδίαζε να βγάλει χρήματα. Στην πραγματικότητα, ήταν ο πρώτος τέτοιος πύργος στο είδος του.

Η κατασκευή του πύργου ξεκίνησε το 1901 και συνεχίστηκε μέχρι το 1903. Ένας δεύτερος πύργος δέκτη σχεδιάστηκε να κατασκευαστεί κοντά στους καταρράκτες του Νιαγάρα. Όταν σχεδόν ολοκληρώθηκε ο πρώτος πύργος στο Wardenclyffe, ο Morgan συνειδητοποίησε ότι η ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας θα μπορούσε να οδηγήσει στην κατάρρευση ολόκληρης της αγοράς στην οποία είχε επενδύσεις (είχε το Niagara Hydroelectric Plant), σταμάτησε να χρηματοδοτεί το έργο του Tesla. Τον Μάιο του 1905, ο Τέσλα έχασε επίσης το εισόδημά του από πατέντες με τη λήξη της θητείας, οπότε χρεοκόπησε και δεν μπόρεσε να ολοκληρώσει την κατασκευή του δεύτερου πύργου.

Πώς είναι ο Πύργος του Τέσλα

Ο πύργος στο Wardenclyffe ήταν ένα τεράστιο πηνίο Tesla ύψους περίπου 60 μέτρων, στην κορυφή του οποίου υπήρχε μια μεγάλη χάλκινη σφαίρα. Ο πύργος παρήγαγε κεραυνούς μήκους έως και 40 μέτρων και η βροντή από την εκλυόμενη ηλεκτρική ενέργεια παρήγαγε βροντή που μπορούσε να ακουστεί 24 χιλιόμετρα από τον πύργο. Το βάρος του πύργου έφτασε τους 55 τόνους και η διάμετρος ήταν 21 μέτρα.

Πύργος Wardenclyffe από μέσα

Το 1905, έγινε μια δοκιμαστική εκτόξευση, η οποία προκάλεσε ένα συγκλονιστικό αποτέλεσμα. Οι εφημερίδες έγραψαν ότι ο Tesla ήταν σε θέση να φωτίσει τον ουρανό πάνω από τον ωκεανό για χιλιάδες μίλια. Γύρω από τον ίδιο τον πύργο, τα άλογα δέχθηκαν ηλεκτροπληξία και ακόμη και τα φτερά των πεταλούδων ηλεκτρίστηκαν σε τέτοιο βαθμό που γύρω τους μπορούσε κανείς να δει τις «Πυρκαγιές του Αγίου Έλμο» (εκκένωση κορώνας).

Δυστυχώς, ο πύργος κατεδαφίστηκε το 1917.

Εφεύρεση ραδιοελέγχου και ραδιοελέγχου

Ο Τέσλα επιδεικνύει το ραδιοελεγχόμενο σκάφος του

Ο 20ός αιώνας είναι εξαιρετικά πλούσιος σε διάφορες εφευρέσεις και τεχνικές καινοτομίες. Πολλοί εφευρέθηκαν παράλληλα σε διάφορες παραλλαγές, ενώ κάποιος κατοχύρωσε τις εφευρέσεις τους και κάποιος δεν μπορούσε ή δεν ήθελε να το κάνει αυτό για κάποιο λόγο. Ως εκ τούτου, είναι αρκετά δύσκολο να διαπιστωθεί ποιος εφηύρε πρώτος το ραδιόφωνο. Έτσι, για παράδειγμα, στις ΗΠΑ πιστεύεται ότι το ραδιόφωνο εφευρέθηκε από τους David Hughes, Thomas Edison και Nikola Tesla, οι οποίοι έκαναν την αντίστοιχη τεχνική συμβολή σε αυτήν την εφεύρεση. Στη Γερμανία πιστεύεται ότι το ραδιόφωνο εφευρέθηκε από τον Heinrich Hertz και στη Γαλλία - Edouard Branly. Στη Λευκορωσία, ο Yakov Narkevich-Iodka αναφέρεται ως ο εφευρέτης του ραδιοφώνου. Στη Βραζιλία, πιστεύεται ότι ο Landel de Mouro ήταν ο εφευρέτης του ραδιοφώνου. στην Αγγλία, Oliver Joseph Loggia? στην ΕΣΣΔ, ήταν γενικά αποδεκτό να θεωρείται ο Αλεξάντερ Στεπάνοβιτς Ποπόφ εφευρέτης του ραδιοφώνου και ούτω καθεξής για πολλές ακόμη χώρες. Ο Gugliermo Marconi δεν πρέπει να θεωρείται ο εφευρέτης του ραδιοφώνου ως τεχνολογίας ή ενός ολοκληρωμένου συστήματος, αλλά ως ο δημιουργός της πρώτης εμπορικά επιτυχημένης υλοποίησης ενός ραδιοφωνικού συστήματος.

Όλες οι πατέντες και οι εφευρέσεις τους εμφανίστηκαν μεταξύ 1880-1895 και όλοι ερευνούσαν τα ραδιοκύματα. Με απλά λόγια, ήταν όλοι οι εφευρέτες του ραδιοφώνου στον ένα ή τον άλλο βαθμό, συνεισφέροντας στην ανάπτυξη της θεωρίας της μετάδοσης πληροφοριών.

Τι έκανε όμως ο Tesla; Και έκανε και πολλά. Περιέγραψε τις αρχές με τις οποίες ήταν δυνατή η μετάδοση ενός ραδιοφωνικού σήματος σε μεγάλες αποστάσεις, διεξήγαγε μια σειρά από δικά του πειράματα για τη μετάδοση σήματος και δημιούργησε επίσης το πρώτο ραδιοελεγχόμενο σκάφος, το οποίο έδειξε σε μια ηλεκτρική έκθεση το 1898. Είναι αλήθεια ότι δεν πίστευε ότι η επικοινωνία ήταν δυνατή με τη βοήθεια ραδιοκυμάτων.

Το τηλεκατευθυνόμενο σκάφος του Νίκολα Τέσλα

Μία από τις σελίδες της πατέντας για το τηλεκατευθυνόμενο σκάφος του Νίκολα Τέσλα

Στο βίντεο μπορείτε να δείτε το σκάφος, το οποίο συναρμολογήθηκε το 2015 με την ομοιότητα με αυτό που είχε η Tesla:

Το σκάφος ελεγχόταν από ασύρματο έλεγχο. Ο Τέσλα παρουσίασε αυτό το σκάφος το 1898 στην Ηλεκτρική Έκθεση στο Madison Square Garden. Εκεί έκανε πάταγο. Φανταστείτε ανθρώπους εκείνης της εποχής που δεν καταλάβαιναν πώς ο Tesla ελέγχει το σκάφος, διατάζοντας το να πλεύσει σε αυτό ή εκείνο το μέρος. Εκτός από τη λέξη «μαγεία», ήταν δύσκολο να βρεις κάτι εδώ για τον λαϊκό εκείνης της εποχής.

Αν και οι εφημερίδες εκείνης της εποχής άρχισαν αμέσως να αποκαλούν την εφεύρεση του Τέσλα «ραδιοελεγχόμενη τορπίλη» (προφανώς λόγω του γεγονότος ότι εκείνη την εποχή ο Τόμας Έντισον προσπαθούσε να εφεύρει μια παρόμοια τορπίλη και να την πουλήσει στον στρατό), ο ίδιος ο Τέσλα δεν το έκανε στόχος για πόλεμο. Το 1900, το περιοδικό Centure πήρε συνέντευξη από τον εφευρέτη, όπου είπε ότι ο σκοπός της εφεύρεσής του ήταν μια προσπάθεια δημιουργίας «τεχνητής νοημοσύνης», αφού τα σύγχρονα αυτόματα απλά δανείζονται το ανθρώπινο μυαλό και ανταποκρίνονται μόνο στις εντολές του. Ο Τέσλα πίστευε ότι μια μέρα οι άνθρωποι θα μπορούσαν να δημιουργήσουν μια μηχανή με το δικό τους μυαλό. Λοιπόν, μετά από περισσότερα από 100 χρόνια, μπορούμε ακόμα να πούμε ότι δεν έχουμε δημιουργήσει ένα τέτοιο μηχάνημα.

Αργότερα, κατά τη διάρκεια του Β' Παγκοσμίου Πολέμου, οι Ναζί θα μάντευαν ότι θα χρησιμοποιούσαν ραδιοχειριστήρια για να δημιουργήσουν τηλεκατευθυνόμενα τανκς.

Ο στρόβιλος χωρίς λεπίδες της Tesla

Στρόβιλος Tesla από το μουσείο

Ο Tesla κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας αυτόν τον στρόβιλο το 1913. Η εφεύρεση ενός στροβίλου χωρίς πτερύγια ήταν ουσιαστικά αναγκαστική, καθώς δεν υπήρχαν κατάλληλες τεχνολογίες για την κατασκευή ενός στροβίλου με πτερύγια και η αεροδυναμική θεωρία δεν είχε ακόμη δημιουργηθεί, οπότε ο Tesla αποφάσισε να χρησιμοποιήσει την επίδραση του οριακού στρώματος και όχι την πίεση ύλης στα πτερύγια, όπως είναι πλέον ευρέως διαδεδομένο στις παραδοσιακές τουρμπίνες.

Συχνά μπορείτε να βρείτε δηλώσεις ότι η απόδοση της τουρμπίνας του μπορεί θεωρητικά να φτάσει το 95%, αλλά στην πράξη στα εργοστάσια Westinghouse ένας τέτοιος στρόβιλος έδειξε απόδοση περίπου 20%. Αν και αργότερα, διάφορες τροποποιήσεις του στροβίλου από άλλους εφευρέτες έφεραν την απόδοση έως και 40% ή περισσότερο.

Πολύ καλές αρχές λειτουργίας του στροβίλου Tesla αγγλική γλώσσαεξηγείται σε αυτό το βίντεο:

Από το 2016, ο στρόβιλος της Tesla δεν έχει ακόμη δει ευρεία εμπορική χρήση από την εφεύρεσή του. Μέχρι στιγμής έχει καταφέρει να βρει στενή εφαρμογή στις αντλίες. Αυτό οφείλεται κυρίως στο γεγονός ότι οι δίσκοι μέσα στον στρόβιλο παραμορφώνονται έντονα κατά τη λειτουργία και αυτό επηρεάζει τη συνολική απόδοση του στροβίλου. Αν και οι τεχνολογικές αναζητήσεις είναι πλέον σε εξέλιξη για την επίλυση όλων των προβλημάτων που προκύπτουν. Πιο πρόσφατα, το θέμα της παραμόρφωσης του δίσκου έχει εν μέρει αντιμετωπιστεί με τη χρήση νέων υλικών όπως οι ανθρακονήματα.

Βαλβίδα Tesla

Αυτή η βαλβίδα εφευρέθηκε από τον Tesla το 1920 και για κάποιο λόγο πολλοί δεν έχουν καν ακούσει για αυτήν την ενδιαφέρουσα εφεύρεση. Η ουσία είναι ότι αυτή η μονόδρομη βαλβίδα δεν έχει κινούμενα μέρη. Η απόφραξη στη βαλβίδα δημιουργείται λόγω του γεγονότος ότι οι κλάδοι κύριας ροής και οι κλάδοι της αποστέλλονται πίσω, γεγονός που επιβραδύνει σταδιακά την κύρια ροή.

Όταν ένα αέριο ή υγρό ρέει σε ευθεία γραμμή, αποκλίνει ελαφρά και ρέει σαν σε σχήμα ζιγκ-ζαγκ, αλλά με μικρή αντίσταση. Μπορείτε να το δείτε στο παρακάτω βίντεο, όπου προστίθενται μπάλες στη ροή για σαφήνεια:

Ωστόσο, όταν η ροή ρέει προς την αντίθετη κατεύθυνση, διακλαδίζεται με τέτοιο τρόπο ώστε η ροή διακλάδωσης να κατευθύνεται ενάντια στην κύρια ροή, γεγονός που προκαλεί αντίσταση. Και έτσι επαναλαμβάνεται σε κάθε κλάδο, εξαιτίας του οποίου η ροή σταματά. Μπορείτε να δείτε αυτήν την αρχή στο παρακάτω βίντεο:

Φυσικά, πρέπει να καταλάβετε ότι αυτή η βαλβίδα δεν έχει σχεδιαστεί για πώμα φιάλης ή κάτι παρόμοιο, καθώς δεν λειτουργεί καλά σε χαμηλή πίεση ροής. Ωστόσο, μόλις αρχίσετε να χρησιμοποιείτε υψηλή πίεση, η αναλογία πίεσης μεταξύ της κύριας και της ροής διακλάδωσης εξισώνεται.

Ο Τέσλα εφηύρε τη βαλβίδα όταν ανέπτυξε την τουρμπίνα χωρίς βαθμίδες. Αλλά αποδείχθηκε ότι η βαλβίδα έγινε μια ανεξάρτητη εφεύρεση, καθώς ο Τέσλα συνειδητοποίησε ότι ο στρόβιλος αλληλεπιδρά καλύτερα με τη στρωτή ροή και η βαλβίδα λειτουργεί καλύτερα με την ώθηση.

ΣΥΝΕΧΙΖΕΤΑΙ …

Η σύγκρουση μεταξύ του Νίκολα Τέσλα και του Τόμας Έντισον στα τέλη του 19ου αιώνα θα μπορούσε να ονομαστεί πραγματικός πόλεμος και δεν είναι καθόλου τυχαίο που ο ανταγωνισμός τους στον οποίο η τεχνολογία μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας θα γίνει κυρίαρχη στον κόσμο εξακολουθεί να ονομάζεται «Πόλεμος των Ρευμάτων».

Η τεχνολογία των γραμμών εναλλασσόμενου ρεύματος της Tesla ή των γραμμών συνεχούς ρεύματος του Edison είναι πραγματικά μια διαφωνία εποχής, το τέλος της οποίας τέθηκε μόλις στα τέλη του 2007, με την οριστική ολοκλήρωση της μετάβασης της Νέας Υόρκης στα δίκτυα AC, υπέρ της Tesla.

Οι πρώτες ηλεκτρικές γεννήτριες που παρήγαγαν συνεχές ρεύμα επέτρεψαν μια απλή σύνδεση με τη γραμμή, και κατά συνέπεια, με τους καταναλωτές, ενώ οι γεννήτριες εναλλασσόμενου ρεύματος απαιτούσαν συγχρονισμό με το συνδεδεμένο σύστημα ισχύος.

Είναι σημαντικό ότι οι καταναλωτές που σχεδιάστηκαν για εναλλασσόμενο ρεύμα δεν υπήρχαν αρχικά, και μια αποτελεσματική τροποποίηση του κινητήρα επαγωγής, που σχεδιάστηκε απευθείας για εναλλασσόμενο ρεύμα, εφευρέθηκε μόλις το 1888, δηλαδή έξι χρόνια αφότου ο Έντισον κυκλοφόρησε την πρώτη μονάδα παραγωγής ηλεκτρικής ενέργειας συνεχούς ρεύματος στο Λονδίνο.

Αφού ο Έντισον κατοχύρωσε με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1880 το σύστημά του για την παραγωγή και τη διανομή ηλεκτρικής ενέργειας συνεχούς ρεύματος, το οποίο περιελάμβανε τρία καλώδια - μηδέν, συν 110 βολτ και μείον 110 βολτ, ο μεγάλος εφευρέτης του λαμπτήρα ήταν ήδη σίγουρος ότι «θα έκανε ηλεκτρική φωτισμός τόσο φθηνός που μόνο οι πλούσιοι θα χρησιμοποιούν κεριά».

Έτσι, όπως αναφέρθηκε παραπάνω, ο πρώτος σταθμός ηλεκτροπαραγωγής συνεχούς ρεύματος ξεκίνησε από τον Edison τον Ιανουάριο του 1882 στο Λονδίνο, λίγους μήνες αργότερα - στο Μανχάταν και μέχρι το 1887 λειτουργούσαν περισσότερες από εκατό σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής Edison DC στις Ηνωμένες Πολιτείες. Εκείνη την εποχή, ο Τέσλα εργαζόταν για τον Έντισον.

Παρά το φαινομενικά λαμπρό μέλλον των συστημάτων Edison DC, είχαν ένα πολύ σημαντικό μειονέκτημα. Τα καλώδια χρησιμοποιήθηκαν για τη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας σε απόσταση, και με την αύξηση του μήκους του σύρματος, όπως γνωρίζετε, η αντίστασή του αυξάνεται και ως εκ τούτου συμβαίνουν αναπόφευκτες απώλειες θέρμανσης. Έτσι, το πρόβλημα απαιτούσε μια λύση - να μειωθεί η αντίσταση των καλωδίων, καθιστώντας τα παχύτερα ή να αυξηθεί η τάση για να μειωθεί η ισχύς του ρεύματος.

Δεν υπήρχαν αποτελεσματικές μέθοδοι για την αύξηση της τάσης συνεχούς ρεύματος εκείνη την εποχή και η τάση στις γραμμές δεν ξεπερνούσε ακόμη τα 200 βολτ, επομένως ήταν δυνατή η παροχή σημαντικής ισχύος μόνο σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από 1,5 km και εάν ανάγκη για περαιτέρω μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας, υπάρχει υψηλό κόστος.μεγάλα καλώδια.

Και έτσι, το 1893, ο Νίκολα Τέσλα και ο επενδυτής του, ο επιχειρηματίας Τζορτζ Γουέστινγκχαουζ, έλαβαν εντολή να φωτίσουν την έκθεση στο Σικάγο με διακόσιες χιλιάδες λαμπτήρες. Ήταν μια νίκη. Τρία χρόνια αργότερα, ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός εναλλασσόμενου ρεύματος κατασκευάστηκε στους καταρράκτες του Νιαγάρα για να μεταφέρει ηλεκτρική ενέργεια στην κοντινή πόλη του Μπάφαλο.

Σε άλλα θέματα, μέχρι το 1928, οι Ηνωμένες Πολιτείες είχαν ήδη σταματήσει να αναπτύσσουν συστήματα συνεχούς ρεύματος, πλήρως πεπεισμένες για τα πλεονεκτήματα του εναλλασσόμενου ρεύματος. Μετά από άλλα 70 χρόνια, άρχισε η αποσυναρμολόγηση τους, το 1998 στη Νέα Υόρκη ο αριθμός των καταναλωτών DC δεν ξεπέρασε τους 4600 και μέχρι το 2007 δεν είχε μείνει κανένας, όταν ο αρχιμηχανικός της Consolidated Edison έκοψε συμβολικά το καλώδιο και ο «Πόλεμος των Ρευμάτων "τερμάτισε.

Η μετάβαση σε εναλλασσόμενο ρεύμα χτύπησε τον Έντισον σκληρά στην τσέπη και, νιώθοντας ηττημένος, άρχισε να μηνύει για παραβίαση των δικαιωμάτων ευρεσιτεχνίας του, αλλά οι αποφάσεις των κριτών δεν ήταν υπέρ του. Ο Έντισον δεν σταμάτησε, άρχισε να οργανώνει δημόσιες διαδηλώσεις όπου σκότωνε ζώα με εναλλασσόμενο ρεύμα, προσπαθώντας να πείσει τους πάντες και τα πάντα για τους κινδύνους από τη χρήση εναλλασσόμενου ρεύματος και αντίστροφα - για την ασφάλεια των δικτύων συνεχούς ρεύματος.

Στο τέλος, έφτασε στο σημείο που το 1887 ο σύντροφος του Έντισον, μηχανικός Χάρολντ Μπράουν, προσφέρθηκε να εκτελέσει εγκληματίες με θανατηφόρο εναλλασσόμενο ρεύμα. Ο Westinghouse και η Tesla δεν προμήθευσαν γεννήτριες για αυτό, και μάλιστα προσέλαβαν δικηγόρο για τον δολοφόνο της συζύγου του, Kemmler, η οποία καταδικάστηκε σε θάνατο στην ηλεκτρική καρέκλα. Αλλά αυτό δεν έσωσε και το 1890 ο Kemmler εκτελέστηκε με εναλλασσόμενο ρεύμα και ο Edison φρόντισε να ρίξει λάσπη στο Westinghouse για αυτό στην εφημερίδα του ο δωροδοκημένος δημοσιογράφος.

Παρά το παρατεταμένο μαύρο PR από τον Edison, το σύστημα AC της Tesla ήταν καταδικασμένο σε επιτυχία. Η τάση AC θα μπορούσε εύκολα και αποτελεσματικά να αυξηθεί μέσω μετασχηματιστών και να μεταδοθεί μέσω καλωδίων σε αποστάσεις εκατοντάδων χιλιομέτρων χωρίς μεγάλες απώλειες. Οι γραμμές υψηλής τάσης δεν απαιτούσαν τη χρήση χοντρών καλωδίων και η μείωση της τάσης στους υποσταθμούς μετασχηματιστών κατέστησε δυνατή την παροχή χαμηλής τάσης στον καταναλωτή για την τροφοδοσία φορτίων με εναλλασσόμενο ρεύμα.

Ξεκίνησε με το γεγονός ότι το 1885 ο Tesla αποσύρθηκε από τον Edison και μαζί με τον Westinghouse απέκτησε αρκετούς μετασχηματιστές Golar-Gibbs και έναν εναλλάκτη που κατασκευάστηκε από τη Siemens & Halske, μετά τον οποίο, με την υποστήριξη της Westinghouse, ξεκίνησε τα δικά του πειράματα. Ως αποτέλεσμα, ένα χρόνο μετά την έναρξη των πειραμάτων, στο Great Barrington της Μασαχουσέτης, άρχισε να λειτουργεί ο πρώτος υδροηλεκτρικός σταθμός εναλλασσόμενου ρεύματος 500 βολτ.

Τότε δεν υπήρχαν κινητήρες κατάλληλοι για αποδοτική τροφοδοσία εναλλασσόμενου ρεύματος και ήδη το 1882 ο Tesla εφηύρε έναν πολυφασικό ηλεκτροκινητήρα, για τον οποίο έλαβε δίπλωμα ευρεσιτεχνίας το 1888, ο πρώτος μετρητής AC εμφανίστηκε την ίδια χρονιά. Το τριφασικό σύστημα εισήχθη στη Φρανκφούρτη του Μάιν σε μια έκθεση το 1891 και το 1893 η Westinghouse κέρδισε έναν διαγωνισμό για την κατασκευή ενός σταθμού παραγωγής ενέργειας στους καταρράκτες του Νιαγάρα. Ο Τέσλα πίστευε ότι η ενέργεια αυτού του υδροηλεκτρικού σταθμού θα ήταν αρκετή για ολόκληρες τις Ηνωμένες Πολιτείες.

Για να συμφιλιώσει τον Tesla και τον Edison, η Niagara Power Company ανέθεσε στον Edison να κατασκευάσει μια γραμμή ηλεκτρικού ρεύματος από τον σταθμό Niagara Falls στην πόλη του Μπάφαλο. Ως αποτέλεσμα, η General Electric του Edison αγόρασε την εταιρεία Thomson-Houston, η οποία κατασκεύαζε μηχανές AC και άρχισε να τις κατασκευάζει η ίδια.

Έτσι, ο Έντισον έγινε πάλι με χρήματα, αλλά το μαύρο PR ενάντια στο εναλλασσόμενο ρεύμα δεν σταμάτησε - δημοσιοποίησε και κυκλοφόρησε σε εφημερίδες φωτογραφίες της εκτέλεσης με εναλλασσόμενο ρεύμα του ελέφαντα Topsy, ο οποίος πάτησε τρεις εργάτες τσίρκου στο Luna Park της Νέας Υόρκης το 1903.

Συνεχές και εναλλασσόμενο ρεύμα - πλεονεκτήματα και μειονεκτήματα

Το συνεχές ρεύμα, όπως συνέβη ιστορικά, έχει βρει ευρεία εφαρμογή για την τροφοδοσία ηλεκτροκινητήρων με διέγερση σειράς στις μεταφορές. Τέτοιοι κινητήρες είναι καλοί στο ότι αναπτύσσουν μεγάλη ροπή σε χαμηλό αριθμό στροφών ανά λεπτό και αυτός ο αριθμός στροφών μπορεί εύκολα να ρυθμιστεί αλλάζοντας απλώς τη σταθερή τάση που εφαρμόζεται στην περιέλιξη διέγερσης του κινητήρα ή μέσω ενός ρεοστάτη.

Οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος μπορούν να αλλάζουν σχεδόν αμέσως την κατεύθυνση περιστροφής τους όταν αλλάζουν την πολικότητα της παροχής στην περιέλιξη πεδίου. Έτσι, οι κινητήρες συνεχούς ρεύματος χρησιμοποιούνται ευρέως μέχρι σήμερα σε μηχανές ντίζελ, ηλεκτρικές ατμομηχανές, τραμ, τρόλεϊ, σε διάφορους ανελκυστήρες και γερανούς.

Το συνεχές ρεύμα μπορεί εύκολα να τροφοδοτήσει λαμπτήρες πυρακτώσεως, διάφορες συσκευές για βιομηχανική ηλεκτρόλυση, ηλεκτρολυτική επιμετάλλωση, συγκόλληση και χρησιμοποιείται επίσης με επιτυχία για την τροφοδοσία σύνθετου ιατρικού εξοπλισμού.

Φυσικά, το συνεχές ρεύμα είναι χρήσιμο στην ηλεκτρική μηχανική, επειδή τα αντίστοιχα κυκλώματα υπολογίζονται εύκολα και απλά ελέγχονται, όχι μάταια μέχρι το 1887 στις Ηνωμένες Πολιτείες υπήρχαν περισσότεροι από εκατό σταθμοί συνεχούς ρεύματος, με επικεφαλής την εταιρεία του Thomas Alva Edison . Είναι σαφές ότι το συνεχές ρεύμα είναι βολικό στην περίπτωση που δεν υπάρχει ανάγκη για μετατροπή, δηλ. αύξηση ή μείωση της τάσης, αυτό είναι το κύριο μειονέκτημα του συνεχούς ρεύματος.

Παρά τις προσπάθειες του Edison να εισαγάγει συστήματα μετάδοσης συνεχούς ρεύματος, τέτοια συστήματα είχαν επίσης ένα σημαντικό μειονέκτημα - την ανάγκη χρήσης μεγάλης ποσότητας υλικών και σημαντικές απώλειες μετάδοσης.

Το γεγονός είναι ότι η τάση στις πρώτες γραμμές συνεχούς ρεύματος δεν ξεπερνούσε τα 200 βολτ και η ηλεκτρική ενέργεια μπορούσε να μεταδοθεί σε απόσταση που δεν υπερβαίνει το 1,5 km από το εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας, ενώ πολλή ενέργεια διασκορπίστηκε κατά τη μετάδοση (θυμηθείτε).

Εάν, ωστόσο, απαιτούνταν να μεταδοθεί περισσότερη ισχύς σε μεγαλύτερη απόσταση, έπρεπε να χρησιμοποιηθούν χοντρά βαριά καλώδια, και αυτό ήταν πολύ ακριβό.

Το 1893, ο Νίκολα Τέσλα άρχισε να παρουσιάζει τα συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος του, τα οποία έδειξαν υψηλή απόδοση λόγω της ίδιας της ουσίας του εναλλασσόμενου ρεύματος. Το εναλλασσόμενο ρεύμα μπορούσε εύκολα να μετατραπεί μέσω μετασχηματιστών, αυξάνοντας την τάση, και στη συνέχεια κατέστη δυνατή η μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας για πολλά χιλιόμετρα με ελάχιστες απώλειες.

Αυτό συμβαίνει επειδή όταν τροφοδοτείται η ίδια ισχύς μέσω των καλωδίων, το ρεύμα μπορεί να μειωθεί λόγω της αύξησης της τάσης, επομένως, οι απώλειες μετάδοσης είναι μικρότερες και η απαιτούμενη διατομή σύρματος, αντίστοιχα, μειώνεται. Αυτός είναι ο λόγος που τα δίκτυα AC άρχισαν να ριζώνουν σε όλο τον κόσμο.

Το εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιείται για την τροφοδοσία ασύγχρονων κινητήρων σε μηχανές και εργαλειομηχανές, επαγωγικούς κλιβάνους, μπορεί επίσης να τροφοδοτήσει απλούς λαμπτήρες πυρακτώσεως και οποιοδήποτε άλλο ενεργό φορτίο. Οι ασύγχρονοι κινητήρες και οι μετασχηματιστές έχουν κάνει πραγματική επανάσταση στην ηλεκτρική μηχανική χάρη στο εναλλασσόμενο ρεύμα.

Εάν, ωστόσο, απαιτείται συνεχές ρεύμα για κάποιο σκοπό, για παράδειγμα, για τη φόρτιση μπαταριών, τότε τώρα μπορεί να ληφθεί πάντα από εναλλασσόμενο ρεύμα χρησιμοποιώντας ανορθωτές.

Σχεδόν ολόκληρος ο 19ος αιώνας πρακτικές εφαρμογέςτο συνεχές ρεύμα βασίλευε υπέρτατα. Το κύριο εμπόδιο στην εκτεταμένη ηλεκτροδότηση εκείνη την εποχή ήταν η αδυναμία μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις και η μετάβαση σε εναλλασσόμενα ρεύματα παρεμποδίστηκε από την έλλειψη αποδοτικών ηλεκτρικών κινητήρων εναλλασσόμενου ρεύματος. Η λύση βρέθηκε στην πρωτοποριακή δουλειά του λαμπρού ηλεκτρολόγου μηχανικού Νίκολα Τέσλα.

Υπήρχαν αρκετοί λόγοι για τη δημοτικότητα του συνεχούς ρεύματος εκείνη την εποχή. Πρώτα απ 'όλα, οι γαλβανικές μπαταρίες χρησίμευαν ως πηγές ρεύματος και όλες οι γεννήτριες και οι κινητήρες που παράγονται ήταν επίσης συνεχούς ρεύματος. Οι μηχανικοί σκέφτηκαν σε ηλεκτροϋδραυλικές αναλογίες, οι οποίες δεν ταίριαζαν στην ιδέα ότι οι ροές αλλάζουν την κατεύθυνση τους, έτσι, για παράδειγμα, η δέσμευση του Έντισον στα συνεχή ρεύματα φαινόταν αρκετά δικαιολογημένη. Εν τω μεταξύ, τα μειονεκτήματα των συσκευών συνεχούς ρεύματος έγιναν όλο και πιο εμφανή λόγω της κακής απόδοσης του συλλέκτη ηλεκτρικών μηχανών (σπινθήρες και φθορά), των προβλημάτων φωτισμού και, κυρίως, της αδυναμίας μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις.

Ο ηλεκτρικός φωτισμός άρχισε να χρησιμοποιείται μετά την εμφάνιση λαμπτήρων τόξου, μεταξύ των οποίων το απλούστερο ήταν το κερί Yablochkov με τη μορφή δύο κάθετα διατεταγμένων ηλεκτροδίων άνθρακα που χωρίστηκαν από ένα στρώμα μονωτικού υλικού. Σύντομα έγινε σαφές ότι τα διπολικά ηλεκτρόδια καίγονται διαφορετικά στο συνεχές ρεύμα, έτσι ο Yablochkov πρότεινε την τροφοδοσία των κεριών με εναλλασσόμενο ρεύμα, για το οποίο, μαζί με το γνωστό γαλλικό εργοστάσιο Gramma, ανέπτυξε μια ειδική γεννήτρια εναλλασσόμενου ρεύματος, ο σχεδιασμός της οποίας αποδείχθηκε να είναι τόσο επιτυχημένη που η παραγωγή της έφτασε τα 1000 τεμάχια ετησίως. Μια άλλη σημαντική εφεύρεση του Yablochkov είναι το κύκλωμα «διάσπασης φωτός» που χρησιμοποιεί επαγωγικό πηνίο (πρωτότυπο σύγχρονου μετασχηματιστή) για παράλληλη τροφοδοσία από μία γεννήτρια οποιουδήποτε αριθμού κεριών, όπως ο φωτισμός αερίου.

Ωστόσο, η λειτουργία αποκάλυψε σοβαρές ελλείψεις στον φωτισμό τόξου, ειδικά στην καθημερινή ζωή: ανάγκη αντικατάστασης κεριών κάθε δύο ώρες, θόρυβος, τρεμόπαιγμα, υψηλό κόστος σε σύγκριση ακόμη και με το φυσικό αέριο. Επομένως, από τις αρχές της δεκαετίας του 1890. Τα ηλεκτρικά κεριά αντικαταστάθηκαν σχεδόν παγκοσμίως από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως Edison και χρησιμοποιήθηκαν μόνο σε προβολείς ή για μεγάλους χώρους. Ωστόσο, το οφείλουμε στον Yablochkov για την εισαγωγή των εναλλασσόμενων ρευμάτων στην πρακτική ηλεκτρική μηχανική, η οποία τελικά οδήγησε στη λύση του οξέος προβλήματος της μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις, που τότε ονομαζόταν πρόβλημα "κατανομής φωτός".

Το σύστημα φωτισμού Edison είχε χαμηλή τάση, 110 V, επομένως κάθε περιοχή έπρεπε να κατασκευάσει τη δική της μονάδα παραγωγής ενέργειας. Για παράδειγμα, στην Αγία Πετρούπολη, λόγω του υψηλού κόστους της γης, τέτοιοι σταθμοί ηλεκτροπαραγωγής εγκαταστάθηκαν σε φορτηγίδες που στέκονταν στους ποταμούς Μόικα και Φοντάνκα. Ήταν σαφές ότι ήταν πιο κερδοφόρο να κατασκευάζονται μεγάλοι σταθμοί παραγωγής κοντά σε ποτάμια και λεκάνες άνθρακα, μακριά από πόλεις. Αλλά τότε για μετάδοση σε μεγάλες αποστάσεις είναι απαραίτητο είτε να αυξηθεί η διατομή των καλωδίων τροφοδοσίας είτε να αυξηθεί η τάση. Για να δοκιμάσει την πρώτη προσέγγιση στην πράξη, ο Ρώσος εφευρέτης Fedor Appolonovich Pirotsky πρότεινε τη χρήση σιδηροδρομικών σιδηροτροχιών. Ο δεύτερος τρόπος (αύξηση τάσης) δοκίμασε ο Γάλλος μηχανικός, μετέπειτα ακαδημαϊκός Marcel Deprez, ο οποίος κατασκεύασε αρκετές γραμμές μεταφοράς DC με τάσεις έως 6 kV. Το πρώτο από αυτά, με τάση 2 kV, είχε μήκος 57 km και τροφοδοτούσε έναν κινητήρα συνεχούς ρεύματος με αντλία για έναν τεχνητό καταρράκτη στην Ηλεκτρική Έκθεση του Μονάχου το 1882. Ωστόσο, μια τέτοια υψηλή τάση ήταν ακατάλληλη για συστήματα φωτισμού.

Μια απλούστερη λύση - μετάβαση σε μονοφασικό εναλλασσόμενο ρεύμα με μετασχηματιστές step-up και step-down - πρότεινε η γνωστή εταιρεία «Ganz and Co» από τη Βουδαπέστη για τον φωτισμό όπερας στη Βουδαπέστη, τη Βιέννη και την Οδησσό. Οι ταλαντούχοι μηχανικοί αυτής της εταιρείας, Miksa Dèri, Otto Blathy και Karoly Zipernowsky, δημιούργησαν τα πιο προηγμένα σχέδια μετασχηματιστών το 1884 (και επινόησαν επίσης τον ίδιο τον όρο). Ο Otto Blaty εφηύρε επίσης τον πρώτο ηλεκτρικό μετρητή και έγινε διάσημος ως εξαιρετικός σκακιστής.

Ωστόσο, η ανάπτυξη της βιομηχανίας απαιτούσε ισχυρούς δίσκους που δεν θα μπορούσαν να δημιουργηθούν με βάση κινητήρες AC που τροφοδοτούνται από μονοφασικό δίκτυο φωτισμού. Αυτό το πρόβλημα διατυπώθηκε ως «ηλεκτρική μετάδοση μηχανικής ενέργειας» ή «μετάδοση δύναμης». Μία από τις πρώτες του λύσεις προτάθηκε από τον Despres το 1879 με τη μορφή τηλεκατευθυνόμενης μετάδοσης της κίνησης των εμβόλων ατμομηχανών σε ένα πειραματικό αυτοκίνητο (Εικ. 1).

Είχε έναν αισθητήρα με τη μορφή ενός μεταγωγέα βούρτσας (1) και έναν δέκτη (2) που περιείχε έναν ρότορα (3) με δύο αμοιβαία κάθετα πηνία, ο οποίος με τη σειρά του ήταν συνδεδεμένος με τον μεταγωγέα (4) και βρισκόταν στο πεδίο του μαγνήτης (5). Η συσκευή λειτουργούσε σε ταχύτητες έως και 3000 rpm και ροπή έως 5 Nm. Αυτή η ιδέα αναπτύχθηκε αργότερα με τη μορφή γραναζιών selsyn και βηματικών κινητήρων, ωστόσο, ήταν κατάλληλη για χρήση μόνο σε συστήματα οργάνων.

Η λύση σε αυτό το πρόβλημα στο σύνολό του ήρθε από την άλλη πλευρά του ωκεανού, όπου εμφανίστηκε ένα ενεργό άτομο που συνειδητοποίησε διαισθητικά την επερχόμενη μετάβαση στο εναλλασσόμενο ρεύμα. Ήταν ο George Westinghouse (Εικ. 2) - ένας εξέχων Αμερικανός βιομήχανος στον τομέα του σιδηροδρομικού εξοπλισμού, ο ιδρυτής της Westinghouse, που αποφάσισε να ασχοληθεί επίσης με την ηλεκτρική επιχείρηση.

Για να βγει στην αγορά με τα προϊόντα του χρειαζόταν νέες πατέντες, αφού οι κύριες πατέντες στον τομέα αυτό ανήκαν στην Edison, τη Werner Siemens (Verner Siemens) και άλλους ανταγωνιστές. Η μετατροπή του φωτισμού σε εναλλασσόμενο ρεύμα ήταν σχετικά εύκολη και ο Westinghouse εισήλθε εύκολα σε αυτήν την αγορά αγοράζοντας ευρωπαϊκές γεννήτριες και μετασχηματιστές και κατοχυρώνοντας με δίπλωμα ευρεσιτεχνίας έναν αριθμό από τους λαμπτήρες πυρακτώσεως του. Το 1893, έλαβε ένα μεγάλο συμβόλαιο για την ηλεκτροδότηση της Παγκόσμιας Έκθεσης του Σικάγο, εγκαθιστώντας εκεί 180 χιλιάδες λαμπτήρες πυρακτώσεως και χιλιάδες λαμπτήρες τόξου. Ωστόσο, οι ηλεκτρικές μηχανές ήταν μια εντελώς διαφορετική υπόθεση, οπότε για την ανάπτυξή τους βρήκε μέσω του γραφείου ευρεσιτεχνιών αρ. ένας διάσημος εφευρέτηςΟ Νίκολα Τέσλα, ο οποίος είχε δεκάδες πατέντες για συστήματα AC. Σε μια συνάντηση στη Νέα Υόρκη το 1888, ο Westinghouse πρότεινε στον Tesla να του παραχωρήσει όλα τα διπλώματα ευρεσιτεχνίας που είχαν ήδη αποκτήσει και το μέλλον με αντάλλαγμα ένα εκατομμύριο δολάρια, τη θέση του τεχνικού διευθυντή του εργοστασίου στο Πίτσμπουργκ και ένα δολάριο για κάθε λίτρο. Με. Κινητήρες και γεννήτριες Tesla που θα εγκατασταθούν στις Ηνωμένες Πολιτείες τα επόμενα 15 χρόνια. Ο τρίτος όρος της συμφωνίας έπαιξε σημαντικό ρόλο στο μέλλον. Ο Τέσλα αποδέχτηκε όλους αυτούς τους όρους και έτσι ξεκίνησε η γόνιμη συνεργασία του με την Westinghouse.
Ο μελλοντικός μεγάλος ηλεκτρολόγος μηχανικός Νίκολα Τέσλα (Εικ. 3) γεννήθηκε στην οικογένεια ενός Σέρβου ιερέα που ζούσε στην Κροατία. Σπούδασε στο Gradsky Polytechnic και στο Πανεπιστήμιο της Πράγας, αλλά χωρίς να τα τελειώσει, πήγε να εργαστεί στο παράρτημα Edison στο Παρίσι, από όπου μετακόμισε στις ΗΠΑ με συστατική επιστολή του διευθυντή του τμήματος στον ίδιο τον Edison.

Το γράμμα έγραφε: «Γνωρίζω δύο σπουδαίους ανθρώπους: ο ένας από αυτούς είσαι εσύ και ο δεύτερος είναι ένας νεαρός άνδρας τον οποίο σου προτείνω». Φυσικά, ο Tesla έγινε δεκτός αμέσως και του ανατέθηκε η πιο υπεύθυνη εργασία με ηλεκτρικό εξοπλισμό, συμπεριλαμβανομένης της εξάλειψης ατυχημάτων.

Ωστόσο, αυτή η εταιρεία δεν κράτησε πολύ. Η άρνηση του Έντισον να πληρώσει το υποσχεμένο μπόνους των 50 χιλιάδων δολαρίων για τη βελτίωση των γεννητριών συνεχούς ρεύματος φέρεται να χρησίμευσε ως λόγος χωρισμού. Όταν ο Τέσλα το υπενθύμισε στο αφεντικό του, είπε: «Νεαρά, δεν καταλαβαίνεις το αμερικανικό χιούμορ». Ωστόσο, ο πιο πιθανός λόγος για την αποχώρηση του Tesla ήταν η πεισματική απροθυμία του Edison να επιτρέψει στον νεαρό Σέρβο να εργαστεί σε έναν κινητήρα AC χωρίς ψήκτρες, με το όνειρο του οποίου ο Tesla έφτασε από την Ευρώπη. Ως εκ τούτου, φυσικά, ο Tesla δέχτηκε με χαρά την προσφορά του Westinghouse, η οποία του παρείχε εξαιρετικές ευκαιρίες να εργαστεί πάνω στην ιδέα του.

Ήδη από τον Μάιο του 1888, ο Tesla έλαβε επτά αμερικανικές ευρεσιτεχνίες για συστήματα AC και κινητήρες χωρίς ψήκτρες. Το κύριο πράγμα σε αυτά ήταν μια καινοτόμος πρόταση για την κατασκευή ολόκληρης της αλυσίδας παραγωγής, μεταφοράς, διανομής και χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας ως πολυφασικό σύστημα εναλλασσόμενου ρεύματος, συμπεριλαμβανομένης μιας γεννήτριας, μιας γραμμής μετάδοσης και ενός κινητήρα εναλλασσόμενου ρεύματος, που ονομάζεται Tesla "επαγωγή ". Ένα παράδειγμα τέτοιου συστήματος φαίνεται στο Σχ. τέσσερις.

Εδώ: 1 - μια σύγχρονη γεννήτρια με διέγερση από μόνιμους μαγνήτες και με δύο αμοιβαία κάθετες φάσεις της περιέλιξης του ρότορα (2) συνδεδεμένες μέσω δακτυλίων ολίσθησης (3) και μια γραμμή μετάδοσης (4) με έναν διφασικό επαγωγικό κινητήρα (5) με περιέλιξη στάτορα (6) και ρότορα (7) σε μορφή χαλύβδινου κυλίνδρου με κομμένα τμήματα. Η δράση ενός τέτοιου κινητήρα, που τώρα ονομάζεται ασύγχρονος, εξηγήθηκε από το σχηματισμό ενός "κινούμενου" και στη σύγχρονη ορολογία, ενός περιστρεφόμενου μαγνητικού πεδίου. Για μια γραμμή μεταφοράς μεγάλων αποστάσεων, προτάθηκε η συμπερίληψη μετασχηματιστών δύο φάσεων ανοδικής και βαθμίδωσης. Τον Μάιο του ίδιου έτους, ο Tesla έδωσε μια μεγάλη ομιλία για τα πολυφασικά συστήματα σε ένα σεμινάριο του Αμερικανικού Ινστιτούτου Ηλεκτρολόγων Μηχανικών AIEE (προκάτοχος του IEEE). Συνεχίζοντας την έρευνά του, σύντομα υλοποίησε άλλες ιδέες: έναν διφασικό και τριφασικό ασύγχρονο κινητήρα με περιέλιξη αστέρα, μια τριφασική γεννήτρια με και χωρίς ουδέτερο, τριών και τεσσάρων καλωδίων ηλεκτρικών γραμμών κ.λπ. Συνολικά, η Tesla είχε 41 διπλώματα ευρεσιτεχνίας για πολυφασικά συστήματα.

Αναμφίβολα, η Tesla κατέχει το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας και η Westinghouse τη βιομηχανική προτεραιότητα για τα πολυφασικά συστήματα εναλλασσόμενου ρεύματος, καθώς ξεκίνησε αμέσως τη μαζική παραγωγή κινητήρων, γεννητριών και άλλου εξοπλισμού για τέτοια συστήματα. Το αποκορύφωμα αυτής της θυελλώδους δραστηριότητας ήταν η κατασκευή το 1895 του μεγαλύτερου εκείνη την εποχή σταθμού ηλεκτροπαραγωγής του Νιαγάρα στην αμερικανική ακτή των καταρρακτών του Νιαγάρα, του οποίου το ύψος ήταν 48 μέτρα. Το φράγμα εγκατέστησε 10 διφασικές γεννήτριες ισχύος 3,7 MW η καθεμία, καθώς και μια γραμμή μεταφοράς 11 kV μήκους 40 km στο Buffalo, όπου δημιουργήθηκε μια βιομηχανική περιοχή με πολλούς καταναλωτές εναλλασσόμενου ρεύματος.

Ωστόσο, ο Tesla επιβαρύνθηκε από τις παραγωγικές δραστηριότητες και έφυγε από το Westinghouse, θέλοντας να αναπτύξει περαιτέρω την ιδέα της μεταφοράς ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις, αλλά χωρίς καλώδια. Αυτό άρχισε να κάνει με ενθουσιασμό στο δικό του εργαστήριο.Η πρώτη του σκέψη ήταν να δημιουργήσει ένα ισχυρό ηλεκτρικό πεδίο με τη βοήθεια ενός πομπού υψηλής τάσης και υψηλής συχνότητας, που ενεργούσε σε μεγάλες αποστάσεις, από τον οποίο ο καταναλωτής θα μπορούσε να αντλήσει ηλεκτρική ενέργεια . Ο Tesla εφευρίσκει την πρώτη ηλεκτρομηχανική γεννήτρια μικροκυμάτων, που αργότερα χρησιμοποιήθηκε στους πρώτους ραδιοφωνικούς σταθμούς και για επαγωγική θέρμανση, κεραίες εκπομπής και λήψης και ένα κύκλωμα συντονισμού δέκτη για να τονίσει μια συγκεκριμένη συχνότητα. Όλοι έμειναν έκπληκτοι από την εμπειρία του Tesla, όταν, όταν η γεννήτρια άνοιξε χωρίς καλώδια, μια ηλεκτρική λάμπα άναψε στα χέρια του, όπως φαίνεται στην Εικ. 5.

Ο Τέσλα βρισκόταν ένα βήμα μακριά από την εφεύρεση του ραδιοφώνου, αλλά δεν ακολούθησε αυτό το μονοπάτι, γιατί τον απασχολούσε η ιδέα της μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας και όχι πληροφοριών. Ωστόσο, ήταν αυτός που είχε προτεραιότητα στη δημιουργία της τηλεμηχανικής, που εφαρμόστηκε το 1898 με τη μορφή ενός τηλεκατευθυνόμενου θαλάσσιου σκάφους.

Στο μεταξύ, πολυάριθμα πειράματα έχουν δείξει ότι ένας ηλεκτρικός λαμπτήρας μπορεί να ανάψει μόνο σε απόσταση όχι μεγαλύτερη από μερικές εκατοντάδες μέτρα. Ο Tesla προσπάθησε να εφαρμόσει έναν διαφορετικό τρόπο μετάδοσης ηλεκτρικής ενέργειας: όχι μέσω της ατμόσφαιρας, αλλά απευθείας μέσω της γης με διέγερση στην υδρόγειο, όπως ένας τεράστιος πυκνωτής, επιφανειακά στάσιμα κύματα, στον αντικόμβο του οποίου η ενέργεια μπορούσε να ληφθεί σε οποιοδήποτε σημείο του Η επιφάνεια της γης. Για να το κάνει αυτό, κατασκεύασε μια τεράστια κεραία στην πόλη Wardenclyffe κοντά στη Νέα Υόρκη με ισχυρούς εναέριους και υπόγειους διεγέρτες συνδεδεμένους σε ένα ξεχωριστό εργοστάσιο παραγωγής ενέργειας, όπως φαίνεται στο Σχ. 6. Τα πειράματα με αυτόν τον πύργο για ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας μεταξύ 1899 και 1905, προφανώς, δεν έδωσαν το επιθυμητό αποτέλεσμα, αφού ο Tesla τα εγκατέλειψε απροσδόκητα χωρίς να δημοσιεύσει τα αποτελέσματα. Και οι επιστήμονες εξακολουθούν να διαφωνούν τι πέτυχε ο Τέσλα σε αυτό το πείραμα, αφού εργάστηκε χωρίς βοηθούς και δεν άφησε κανένα αρχείο.

Το πρόβλημα της ασύρματης μετάδοσης ισχύος δεν έχει λυθεί μέχρι στιγμής. Οι πρόσφατες εξελίξεις χρησιμοποιούν εξαιρετικά εστιασμένη ακτινοβολία μικροκυμάτων ή λέιζερ για να τροφοδοτούν εξ αποστάσεως διαστημόπλοια από δορυφόρο με ηλιακή ενέργεια ή κατευθυνόμενα drones. Η δυνατότητα μετάδοσης περίπου δώδεκα κιλοβάτ σε απόσταση χιλιομέτρων έχει αποδειχθεί πειραματικά. Μια άλλη κατεύθυνση ανάπτυξης είναι τα όπλα λέιζερ, πρόδρομος των οποίων ήταν το περίφημο «Hyperboloid of Engineer Garin».
Ωστόσο, τα πλεονεκτήματα του Tesla αναγνωρίστηκαν παγκοσμίως. Προς τιμήν του, η μονάδα επαγωγής μαγνητικού πεδίου στο σύστημα SI ονομάζεται «tesla», εξελέγη μέλος και επίτιμος διδάκτορας επιστημών σε πολλές ακαδημίες και πανεπιστήμια. Ένα από τα πιο διάσημα βραβεία IEEE, το Tesla Medal, απονέμεται κάθε χρόνο για εξαιρετικά επιτεύγματα στον τομέα της παραγωγής και χρήσης ηλεκτρικής ενέργειας. Η Tesla κατέχει περίπου 800 πατέντες και, σε αντίθεση με τις πατέντες του Έντισον, θεωρούνται πιο καινοτόμες. Υπάρχουν πολλά μνημεία και μουσεία του Τέσλα αφιερωμένα σε αυτόν, μεταξύ των οποίων το πιο εντυπωσιακό βρίσκεται στο Βελιγράδι, έχουν εκδοθεί τραπεζογραμμάτια με το πορτρέτο του (Εικ. 7).

Ωστόσο, η προσωπική ζωή του Tesla ήταν ανεπιτυχής. Στα τέλη του XIX αιώνα. Μια οικονομική κρίση ξέσπασε στις Ηνωμένες Πολιτείες, βάζοντας την εταιρεία Westinghouse στο χείλος της καταστροφής. Μόλις το έμαθε, ο Τέσλα εμφανίστηκε στα κεντρικά γραφεία του πρώην προστάτη του και έσπασε δημόσια την κύρια συμφωνία τους, χάνοντας περίπου 10 εκατομμύρια δολάρια που του οφείλονται σύμφωνα με την τρίτη ρήτρα αυτής της συμφωνίας. Κυριολεκτικά δύο εβδομάδες μετά από αυτή τη γενναιόδωρη χειρονομία, το θαυμάσιο εργαστήριό του κάηκε ολοσχερώς και έμεινε χωρίς χρήματα. Σε αντίθεση με τον Έντισον, δεν ήταν επιχειρηματίας και επένδυσε ό,τι είχε σε αυτό το εργαστήριο. Μετά από αυτό, ο Tesla αναγκάστηκε να πραγματοποιήσει την περαιτέρω έρευνά του σχετικά με διάφορες επιχορηγήσεις και δωρεές, ειδικότερα, ο Πύργος Wardenclyffe χτίστηκε με τα χρήματα του Αμερικανού χρηματοδότη Morgan.

Ο βιογράφος του Τέσλα Βέλιμιρ Αμπράμοβιτς έγραψε: «Προσπαθώντας να φανταστώ τον Τέσλα, δεν τον βλέπω να χαμογελά, αλλά αντίθετα, λυπημένος…». Ο Τέσλα δεν ήπιε κρασί, δεν γνώρισε ποτέ γυναίκες, δεν είχε οικογένεια και πέθανε μόνος και στη φτώχεια στο ξενοδοχείο New Yorker.

Η ανάγκη για μεταφορά ηλεκτρικής ενέργειας σε μεγάλες αποστάσεις προέκυψε στα τέλη του 19ου αιώνα, κυρίως σε σχέση με την ευρεία εισαγωγή συστημάτων φωτισμού.

• Τέτοια μετάδοση DC ήταν τεχνικά εφικτή μόνο σε υψηλή τάση και πρακτικά απαράδεκτη για φωτισμό χαμηλής τάσης.

• Οι γραμμές μετάδοσης AC με μετασχηματιστές ήταν επαρκείς για λόγους φωτισμού, αλλά η βιομηχανία απαιτούσε ισχυρούς ηλεκτρικούς κινητήρες, όλα τα γνωστά σχέδια των οποίων ήταν συνεχούς ρεύματος.

• Η λύση σε αυτό το περίπλοκο πρόβλημα προτάθηκε από τον εφευρέτη Tesla και τον επιχειρηματία Westinghouse, οι οποίοι δημιούργησαν πολυφασικά συστήματα AC με σύγχρονες γεννήτριες, γραμμές μετάδοσης και κινητήρες επαγωγής.

• Η έρευνα της Tesla για την ασύρματη μετάδοση ηλεκτρικής ενέργειας δεν έχει ακόμη ολοκληρωθεί πρακτικά.