10 июля 1856 года, 162 года назад, родился легендарный американский изобретатель сербского происхождения Никола Тесла. Это, пожалуй, самый загадочный ученый последних столетий. Он открыл переменный ток, флюоресцентный свет и беспроводную передачу энергии. Построил первые электрические часы, турбину, двигатель на солнечной энергии.
Ученому приписывают паранормальные способности и открытия, к которым его современники якобы не были готовы. К этому можно относиться скептически, но точно можно сказать, что по характеру и образу жизни Тесла был не похож ни на кого. Другой знаменитый изобретатель, Томас Эдисон, даже публично называл соперника «сумасшедшим сербом».
1. Странные фобии, видения и навязчивые идеи начались у Теслы уже с пяти лет. В состоянии возбуждения он видел сильные вспышки света, тихие шорохи казались ему раскатами грома. Он много читал, и герои книг, по его признанию, пробуждали в нем желание стать «существом высшего порядка».
«Необычные видения зачастую являлись мне в сопровождении нестерпимо ярких вспышек света. Они причиняли жуткие страдания, искажали вид реальных предметов, мешали думать и работать. К кому я только ни обращался, но до сих пор никто из психологов или физиологов не смог дать удовлетворительное объяснение этим необычным явлениям. Полагаю, они уникальны. Вероятно, я получил этот дар от рождения, поскольку мой брат испытывал те же трудности».
Никола Тесла
Тесла перед спиральной катушкой высокочастотного трансформатора.
2. Тесла упорно воспитывал в себе силу воли, стремясь обрести над собой полный контроль.
«Вначале мне приходилось подавлять свои желания, но постепенно они начали совпадать с тем, что диктовала воля. После нескольких лет тренировок я добился такой полноты владения собой, что играючи обуздывал страсти, которые завершались катастрофой для многих самых сильных людей».
Сначала изобретатель позволял себе пристраститься к вредной привычке, а потом заставлял себя от нее отказаться. Вот как он описывает отказ от курения, кофе и азартных игр:
«В тот день и в той игре я поборол свою страсть, и так легко, что даже сожалел, что она не была в сто раз сильнее. Я не просто обуздал ее, но вырвал из своего сердца, чтобы не оставалось даже следа желания. С тех пор любая азартная игра вызывает у меня такой же интерес, как ковыряние в зубах.
Был период, когда я настолько пристрастился к курению, что это грозило подорвать мое здоровье. Но тут вступилась моя воля, и я не только прекратил, но и подавил малейшую тягу к курению.
Много лет назад у меня стало пошаливать сердце, но, как только я выяснил, что виной тому невинная чашечка кофе по утрам, я моментально отказался от нее, хотя, признаться, это была задача не из легких. Таким образом я контролировал и укрощал другие привычки и страсти, что не только сберегло мою жизнь, но и дало мне огромное удовлетворение.
Впрочем, для кого-нибудь это, может быть, было бы лишением и жертвой».
3. Он был энергичен и при этом экстравагантен - мог во время прогулки вдруг сделать сальто.
4. Тесла утверждает, что легко запоминал формулы и целые страницы текста, фотографируя их взглядом. Это позволяло ему извлекать из памяти книги и читать их слово в слово. Однажды он, прогуливаясь по парку, читал наизусть «Фауста» Гете, и нашел разгадку задачи, которая его волновала.
«Когда я, погруженный в мысли, произнес последние слова, восхищаясь выразительной силой поэта, решение пришло подобно вспышке молнии. Я мгновенно увидел все сразу и начертил тростью на песке схемы, позднее изложенные более полно в моих основных патентах в мае 1888 года».
Это знаменитое фото сделано с помощью двойной экспозиции: сначала сняли молнии, а потом самого Теслу.
5. Тесла каждый день совершал многочасовые пешие прогулки и делал это в одиночестве: он считал, что ходьба стимулирует работу мысли, так что ему при этом никто не должен мешать.
«В беспрерывном одиночестве ум становится все острее. Для того, чтобы думать и изобретать, не нужна большая лаборатория. Идеи рождаются в условиях отсутствия влияния на разум внешних условий. Будьте в одиночестве, только в нем рождаются идеи. Большинство людей так поглощены внешним миром, что они совершенно не замечают, что происходит внутри них».
6. Он очень мало спал, считая это бесполезной тратой времени. Ученый утверждал, что он отдыхал всего четыре часа в день, из которых два часа тратил на обдумывание идей.
Памятник Тесле в Баку.
7. Тесла страдал болезненной любовью к чистоте и мизофобией - так называют навязчивую боязнь микробов и заражения, стремление избегать окружающих предметов. Как выглядит такая фобия, вы наверняка видели в биографическом фильме «Авиатор», где сыграл другого гениального инженера - Говарда Хьюза.
Если в ресторане на стол Теслы садилась муха, он просил заменить скатерть и приборы. Он требовал, чтобы вся столовая посуда проходила на кухне особую стерилизацию, но даже после этого протирал все салфетками, расходуя целую стопку. За его столик в ресторане нельзя было садиться никому другому, даже в его отсутствие.
Он боялся подхватить инфекцию, поэтому выбрасывал перчатки, один раз их надев. Избегал рукопожатий и постоянно мыл руки, всякий раз вытирая их новым полотенцем - в день ему требовалось 18 штук.
Впрочем, эту фобию еще можно объяснить: Тесла дважды тяжело болел и после холеры в подростковом возрасте, которая его чуть не убила, стал бояться любой инфекции.
8. Возможно, желание не жать никому руки связано не со стремлением к чистоте, а с другой причиной, которая могла прийти в голову только Тесле: «Я бы не хотел, чтобы засорилось мое электромагнитное поле».
9. Изобретатель вставал из-за стола, если за ним сидели женщины в жемчужных украшениях, а когда жемчуг надела секретарша Теслы, изобретатель отправил ее домой. Круглые поверхности внушали ему отвращение.
«В то время я приобрел много противоречивых странностей во вкусах и привычках; в появлении некоторых из них можно проследить воздействие внешних впечатлений, а другие вообще необъяснимы.
Я испытывал острое отвращение к женским серьгам, а другие украшения, скажем браслеты, нравились мне в той или иной мере - в зависимости от того, насколько красиво они были сделаны. При виде жемчуга я оказывался на грани припадка. Но меня совершенно завораживало сверкание кристаллов или предметов с острыми гранями и гладкими поверхностями.
Я бы ни за что не дотронулся до волос другого человека, разве что под дулом пистолета. Меня лихорадило при взгляде на персик, и если в доме где-то завалялся кусочек камфары, я ощущал невероятный дискомфорт».
10. Никола Тесла никогда не был женат, не имел детей и никогда не вступал в интимные отношения. Крайней степенью вторжения в чужое пространство для него было простое соприкосновение с чужим телом. Судя по фильму «Тайна Николы Теслы», он допускал это только в общении с домашними и друзьями после многолетнего знакомства.
Ученый считал, что женщина - это «самый крупный вор духовной энергии», а женитьба нужна лишь писателям и музыкантам для вдохновения. «Ученый же должен посвящать все свои чувства только науке, ибо, поделив их, он не сможет дать науке все, что от него требуется». Тесла умер в 86 лет, предположительно будучи девственником.
11. Тесла легко запоминал книги и изображения и способен был легко воспроизводить подробные трехмерные изображения объектов, увиденных всего один раз. Эта способность помогала ему контролировать жуткие ночные кошмары, которыми Тесла страдал с детства, и проводить мысленные эксперименты.
12. Ученый придерживался вегетарианской диеты: ел молоко, хлеб, овощи. Пил только фильтрованную воду.
«Даже сейчас мне небезразличны некоторые из этих выводивших меня из равновесия воздействий. Когда я роняю маленькие бумажные квадратики в тарелку с жидкостью, я всегда ощущаю необычный ужасный вкус во рту.
Я считал, сколько шагов сделал во время прогулок, и вычислял в кубических единицах объемы тарелки супа, чашки кофе или куска пищи, иначе я не ощущал удовольствия от еды».
13. Тесла селился в отеле только в том случае, если номер его апартаментов был кратен трем. Свой квартал во время прогулок он также обходил три раза.
«Сумма каких-либо действий или рабочих операций, которые мне приходилось выполнять в некоей повторяющейся последовательности, должна была делиться на три, и, если это не получалось, я начинал сначала, даже если на это уходило несколько часов».
14. У Теслы не было ни своего дома, ни постоянной квартиры, ни другой частной собственности, кроме лабораторий и земли. Он спал прямо в лаборатории, а под конец жизни - в самых дорогих гостиницах Нью-Йорка.
15. Тесле важно было выглядеть лучше всех. Он всегда одевался с иголочки и не использовал ни одного аксессуара больше недели, а затем обычно выбрасывал их. Скрупулезное отношение к внешности распространялось и на недостатки других людей. Если ему не нравилась одежда служанки, он отправлял ее домой переодеваться.
Памятник изобретателю в США.
16. Тесла проводил через себя ток высокой частоты, но никогда не проводил экспериментов над другими людьми и животными.
17. Ученый считал, что можно научиться управлять космической энергией и вступать в связь с иными мирами. И утверждал, что сам ничего не изобретает, а только является проводником идей, которые посылает ему «эфир».
«Этот человек отличается от всех западных людей. Он продемонстрировал свои опыты, проводимые им с электричеством, к которому он относится как к живому существу, с которым разговаривает и которому отдает приказания… Вне сомнения, он обладает духовностью высшего уровня и в состоянии признать всех наших богов».
Индийский философ Вивекананда о Тесле
Никола Тесла родился 10 июля 1856 г., в Смиляне, в Австрийской Империи. Начальную школу будущий изобретатель закончил в Госпиче. Затем он поступил в нижнюю реальную гимназию и завершил обучение в 1870 г. Осенью этого же года юный Тесла поступил в Карловацское высшее реальное училище. Аттестат зрелости был получен им в 1873 г.
В 1875 г. Тесла стал студентом грацского технического училища, где начал изучать электротехнику. После окончания обучения он начал заниматься преподавательской деятельностью в “родной” Госпичской гимназии.
В январе 1880 г. юноша смог продолжить дальнейшее образование. Он стал студентом философского факультета университета в Праге. Но безденежье заставило его отказаться от мечты получить высшее образование. Проучившись всего 1 семестр, Тесла отправился на поиски работы.
Сотрудничество с Эдисоном
Летом 1884 г. Тесла приехал в США и устроился на работу в компанию Т. Эдисона. Он был принят на должность инженера по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока.
Новаторские идеи молодого изобретателя были восприняты Эдисоном неоднозначно. Весной 1885 г. работодатель предложил Тесле сделку на 50000 долларов. Предметом сделки было конструктивное улучшение электрических машин постоянного тока, которые были придуманы самим Эдисоном.
Ученый принялся за реализацию этого проекта. Совсем скоро Эдисону были представлены двадцать четыре разновидности машины Эдисона. Регулятор и коммутатор были обновлены и существенно улучшены. Усовершенствования были одобрены заказчиком, но платить он отказался. Когда Тесла возмутился, Эдисон заметил, что тот пока еще неважно понимает национальный юмор. Разъяренный изобретатель тотчас уволился.
Нью-йоркская лаборатория
После увольнения, Тесла стал сотрудничать с группой электротехников, которые предложили изобретателю основать свою компанию. Он работал над проектом дуговой лампы для освещения улиц. Проект был готов через 12 месяцев. Но вознаграждения Тесла опять не получил.
Летом 1888 г. американский промышленник Д. Вестингауз выкупил у ученого более 40 патентов. За каждый из них было заплачено по 25000 долл. Также предприниматель пригласил талантливого ученого в свою компанию, на высокооплачиваемую должность. Тесла согласился, но работа не приносила ему особого удовлетворения, поскольку мешала развивать собственные идеи. Поэтому, несмотря на уговоры работодателя, ученый вернулся в свою нью-йоркскую лабораторию.
Весной 1895 г. лаборатория погибла при пожаре. Но изобретатель заявил, что сможет восстановить все свои открытия по памяти.
Материальная помощь была оказана ему Э. Адамсом, предоставившем изобретателю 100 млн.долл. На эти деньги была обустроена новая лаборатория.
Основные достижения и изобретения
Изучая краткую биографию Никола Тесла, следует знать, что зимой 1896 г. ему удалось добиться передачи радиосигнала на расстояние до 48 километров.
В мае 1917 г. ученому вручили медаль Эдисона. Сам Тесла долго отказывался ее принять. В этом же году изобретателем был предложен принцип действия устройства для радиообнаружения подводных лодок.
В 1925-1926 гг. Тесла разрабатывал для филадельфийской компании “Бадд Компани” бензиновую трубу.
В 1934 г. Тесла опубликовал резонансную статью, в которой рассуждал о пределах возможности получения сверхвысоких напряжений при помощи зарядки шарообразных ёмкостей статическим электричеством от трущихся ремней. По мнению ученого, разряды этого электрогенератора не могли помочь исследовать строение атомного ядра.
Также знаменитому ученому принадлежат полезнейшие изобретения. Им были разработаны и использованы флюоресцентные лампы. Это произошло за 40 лет до их “открытия” промышленностью.
Тесла изобрел электродвигатель. Позже он был популяризирован машиной, носившей имя ученого.
Именно благодаря Тесле “родился” концепт робота. Он пришел к мысли, что каждое живое существо движимо внешними импульсами. Изобретатель говорил, что человек является автоматом, оснащенным движущей силой. Этот “автомат” просто реагирует на внешние стимулы.
Смерть
Никола Тесла ушел из жизни ночью с 7 на 8 января 1943 г. Ученый всегда требовал, чтобы ему не мешали. Поэтому на двери его нью-йоркского номера была вывешена специальная табличка. По этой причине тело великого изобретателя было обнаружено только 48 ч. спустя после кончины. 12 января его тело было кремировано. Урна с прахом была установлена на Фернклиффском кладбище.
Другие варианты биографии
- Будучи студентом, Тесла пристрастился с картежной игре. Почти все деньги он проигрывал. Когда ему случалось выиграть, он раздавал деньги проигравшим.
- В конце 90 годов между Тесла и Эдисоном разгорелась “война токов”. Несмотря на уловки прежнего работодателя, победителем вышел Никола Тесла. В стране стал использоваться именно переменный ток.
Никола Тесла является одним из величайших людей, которому принадлежит большое количество изобретений, навсегда изменивших наш мир. Жизнь и биография Теслы также необычны, как и он сам.
Никола Тесла появился на свет в селе Смиляны 10 июля 1856 года в семье сербского православного священника (в то время Смиляны находились на территории Австро-Венгрии, ныне в Хорватии).
К детским годам Николы Теслы относится любопытный эпизод, который, вероятно, определил его тягу к электричеству.
В десятилетнем возрасте он гладил пушистую черную кошку, сидя на крыльце дома. Никола заметил, что между его пальцами и шерстью кошки проскакивают искорки, хорошо заметные вечерней порой. Отец ему сказал, что искры, вероятнее всего, - "родственники" молний. Это очень запало Николе в душу, наглядно показав, что электричество (о котором он тогда еще ничего не знал) может быть и "ручным" как домашнее животное, и "диким" словно грозовая молния.
Начальную школу и трехлетнюю реальную гимназию Н.Тесла закончил в городе Госпич, в 1970 г. поступил в высшее реальное училище в Карловаце, где в основном занимался математикой и физикой. Особенно его впечатлил профессор Мартин Секулич, который демонстрировал собственное изобретение - покрытую оловянной фольгой лампочку, которая быстро вращалась, будучи подключенной к статической машине:
«Невозможно передать чувство, которое я испытал, глядя на демонстрацию этого удивительного явления. Каждый показ эхом отзывался в моем сознании...»Никола принял решение не идти по отцовским стопам, а выучиться на инженера.
В 1875 году он поступил в Высшее техническое училище в Граце (теперь - Грацкий технический университет). На втором курсе Тесла знакомится с динамо-машиной Грамме, использующей постоянный ток. Коллектор машины состоял из нескольких проволочных щеток, передающих ток от генератора к мотору в одном направлении. Машина сильно искрила, но считалась последним словом техники. У Теслы появляется идея отказаться от коллектора и применить переменный ток, и в тот момент он ставит себе цель - создать электродвигатель, работающий от переменного тока.
После окончания училища Тесла недолго преподавал в Госпиче, семестр проучился на философском факультете Пражского университета, но из-за финансовых трудностей оставил учебу и сначала работал инженером-электриком в правительственной телеграфной компании в Будапеште, затем устроился в Континентальную компанию Эдисона в Париже. В 1884 г. он переезжает в США, где состоялось знакомство с самим Томасом Эдисоном и Тесла был принят на работу в его компанию инженером по ремонту электродвигателей и генераторов постоянного тока. Эдисон пообещал Тесле 50 тыс. долларов, если у него получится конструктивно улучшить электрические машины постоянного тока, придуманные Эдисоном. Вскоре Тесла представил 24 разновидности машины Эдисона, новый коммутатор и регулятор, значительно улучшающие эксплуатационные характеристики. Одобрив все усовершенствования, в ответ на вопрос о вознаграждении Эдисон отказал Тесле, заметив, что тот пока плохо понимает американский юмор, после чего Тесла уволился.
В отличии от Эдисона у Теслы был необычный дар - он в уме мог представить какой-либо прибор либо устройство, мысленно оттестировать его, чтобы затем воплотить в реальности уже полностью готовым к эксплуатации. Эдисон тратил очень много времени на эксперименты, на доработку изобретений. После кончины Эдисона Тесла сказал о нем:
«Если бы ему надо было найти иголку в стоге сена, он бы не стал думать, в каком месте ее лучше искать, а с лихорадочной добросовестностью пчелы принялся бы исследовать соломинку за соломинкой, пока бы не нашел то, что искал…»
Про свой метод Тесла говорил так:
«Когда появляется идея я сразу начинаю дорабатывать ее в своем воображении: меняю конструкцию, усовершенствую и «включаю» прибор, чтобы он зажил у меня в голове… Подобным образом я в состоянии развить идею до совершенства, ни до чего не дотрагиваясь руками»Эдисон холодно воспринимал новые идеи Теслы, он давно сделал ставку на оборудование постоянного тока и отвергал идеи о двигателях переменного тока.
После увольнения Тесла остался без средств к существованию, в 1886 году он выживал за счет подсобных работ - рыл канавы за 2 доллара в сутки.
"Мое высшее образование в различных областях науки, механики и литературы казалось мне насмешкой", - с горечью записывает он в дневник.
В этот период он подружился с инженером Брауном, который смог уговорить нескольких своих знакомых оказать небольшую финансовую поддержку Тесле. В апреле 1887 года созданная на эти деньги «Тесла арк лайт компани» начала заниматься обустройством уличного освещения новыми дуговыми лампами, а так же воплощать в жизнь придуманные ранее проекты. Под офис в Нью-Йорке Тесла снял дом на Пятой авеню неподалёку от здания, занимаемого компанией Эдисона. Между двумя компаниями завязалась острая конкурентная борьба, известная в Америке под названием «Война токов».
В 1888 году Тесле все-же удалось создать надежный и достаточно простой электродвигатель переменного тока. Его приглашают в Американский институт электроинженеров прочитать лекцию, которую он назвал «Новая система моторов и трансформаторов переменного тока». Все прошло великолепно, известный американский конструктор Б.А. Беренд в прениях после лекции сказал:
«Со времен Фарадея и его экспериментов с электричеством никогда ни одна экспериментальная истина не была представлена так простои понятно, как описание Теслой его способа получения многофазных переменных токов. Он ничего не оставил своим последователям для доработки…»
В этом же году известный американский промышленник Джордж Вестингауз выкупил у Теслы более 40 патентов, заплатив в среднем по 25 тыс. долларов за каждый.
Тесла становится все более известным, о нем пишут в газетах и журналах, он читает лекции, демонстрирует невероятные эксперименты.
В 1892 году, читая лекцию об электромагнитном поле высокой частоты перед учеными Королевской академии Великобритании, Тесла зажег в своих руках электрические лампочки. Электродвигатель при этом не был подключен к ним проводами. Некоторые лампы не имели даже спирали - высокочастотный ток проходил через тело изобретателя. Восхищению ученых не было предела, и после лекции физик Джон Релей торжественно усадил Теслу в кресло самого Фарадея, сопроводив это словами: "Это кресло великого Фарадея. После его смерти в нем никто не сидел".
В 1893-м Никола Тесла сконструировал первый в мире волновой радиопередатчик, тем самым на семь лет опередив Маркони. Используя радиоуправление, Тесла создал "телеавтоматы" - самоходные механизмы, управляемые на расстоянии. В Мэдисон-Сквер-Гарден ученый показал небольшие лодочки с дистанционным управлением. А в 1895 году была введена в строй Ниагарская ГЭС (самая большая в мире), и работала она с помощью генераторов Тесла.
В марте 1895 года в лаборатории на Пятой авеню случился пожар. Ходили слухи, что пожар - дело рук недоброжелателей, намекая тем самым на Томаса Эдисона. Здание сгорело до основания, уничтожив самые последние достижения, но Тесла заявил, что их может восстановить по памяти. Финансовую помощь оказала «Компания Ниагарских водопадов» в размере 100 000 долларов на обустройство новой лаборатории. Уже осенью исследования возобновились, в конце 1896 года Тесла добился передачи радиосигнала на расстояние 48 км.
В мае 1899 года по приглашению местной электрической компании Тесла переехал в курортный городок Колорадо-Спрингс, расположенном на плато высотой 2000 метров над уровнем моря и отличавшимся сильными грозами. Тесла создал здесь лабораторию, и специально для изучения гроз разработал трансформатор, у которого один конец первичной обмотки был заземлен, а второй конец соединялся с металлическим шаром с выдвижным вверх стержнем. К вторичной обмотке подключалось чувствительное самонастраивающееся устройство, которое, в свою очередь, было подключено к записывающему прибору. Это устройство позволило изучать изменения потенциала Земли, в том числе и эффект стоячих электромагнитных волн, вызванный грозовыми разрядами в земной атмосфере (позднее этот эффект стал известен как «Резонанс Шумана»). Наблюдения навели изобретателя на мысль о возможности передачи электроэнергии без проводов на большие расстояния.
Следующий эксперимент Тесла направил на исследование возможности самостоятельного создания стоячей электромагнитной волны. Кроме множества индукционных катушек и прочего оборудования он спроектировал «усиливающий передатчик». На огромное основание трансформатора были намотаны витки первичной обмотки. Вторичная обмотка соединялась с 60-метровой мачтой и заканчивалась медным шаром метрового диаметра. При пропускании через первичную катушку переменного тока, напряжением в несколько тысяч вольт, во вторичной катушке возникало напряжение в несколько миллионов вольт и частотой до 150 тысяч герц. При проведении эксперимента были зафиксированы грозоподобные разряды, исходящие от металлического шара, длина некоторых достигала почти 4,5 метров, а гром был слышен на расстоянии до 24 км. Тесла сделал вывод о том, что устройство позволило ему генерировать стоячие волны, которые сферически распространялись от передатчика, а затем с возрастающей интенсивностью сходились в диаметрально противоположной точке земного шара, где-то около островов Амстердам и Сен-Поль в Индийском океане.
Осенью 1899 года Тесла вернулся в Нью-Йорк. В 60 км севернее Нью-Йорка на острове Лонг-Айленд он приобрёл участок земли, площадью 0,8 км², который находился на значительном удалении от поселений. Здесь Тесла планировал построить лабораторию и научный городок. По его заказу был разработан проект радиостанции - 47-метровой деревянной каркасной башни с медным полушарием наверху. Реализация шла с огромными сложностями, так как из-за массивного полушария центр тяжести здания сместился вверх, лишая конструкцию устойчивости. Строительство было завершено в 1902 году, башня получила название «Уорденклифф». Изготовление необходимого оборудования затянулось, поскольку финансировавший его промышленник Джон Пирпонт Морган разорвал контракт после того, как узнал, что вместо практических целей по развитию электрического освещения Тесла планирует заниматься исследованиями беспроводной передачи электричества по всему миру. Расплачиваясь с кредиторами, Тесле пришлось продать земельный участок. Башня оказалась заброшенной и простояла до 1917 года, потом была взорвана и разобрана.
После 1900 года Тесла получил множество других патентов на изобретения в различных областях техники (электрический счётчик, частотомер, ряд усовершенствований в радиоаппаратуре, паровых турбинах и пр.), в 1917 году Тесла предложил принцип действия устройства для радиообнаружения подводных лодок.
За свою жизнь он сделал около тысячи различных изобретений и открытий. Наиболее значимые из них:
Высокочастотная электротехника (высокочастотный трансформатор, электромеханический генератор ВЧ (в том числе индукторного типа).
Многофазный электрический ток.
Радиосвязь и мачтовая антенна для радиосвязи.
Катушки Теслы. По сей день используются для получения искусственных молний.
Применение электротехнических аппаратов в медицинских целях
Явление вращающегося магнитного поля
Асинхронный электродвигатель
Описание рентгеновских лучей и ультрафиолетового излучения.
Флюоресцентная лампа
Радиоуправляемая лодка.
Именем Теслы названа единица измерения плотности магнитного потока (магнитной индукции).
Его награды: Кавалер черногорского Ордена князя Данило I 2-й степени (1895), Кавалер Большого креста Ордена Белого льва (Чехословакия), Золотая медаль Эллиота Крессона (1894), Медаль Эдисона (1916), Медаль Джона Скотта (1934).
Никола Тесла был яркой и необычной личностью, кто-то его считал чудаком, кто-то гением. Он обладал феноменальной памятью и мог запоминать слово в слово целые книги. На сон он тратил не более 4 часов в сутки. Никогда не имел собственного дома и жил в гостиницах, при этом номер апартаментов должен был быть кратным числу 3. При ходьбе он всегда подсчитывал шаги, а за столом считал объем супа в тарелках, количество съеденных кусков и выпитых чашек кофе. Его друзья предполагали, что он обладал даром предвидения. Еще одна странность – Тесла очень любил голубей. В гостиничных номерах он держал по 3-4 корзины с голубями, окна всегда были открыты и голуби слетались на его зов, он кормил их в любое время суток на городских улицах и площадях. Одна голубка была ему особенно дорога, за которой он особенно ухаживал и просиживал целые дни во время ее болезни. Своему другу и биографу Джону О`Нилу Тесла признался: «Когда голубка умерла, что-то ушло из моей жизни. До того времени я знал, что непременно закончу свою работу, какие бы амбициозные задачи я себе ни ставил, но когда это что-то ушло из моей жизни, я понял, что мой жизненный труд окончен…»
Никола Тесла (1856-1943) - выдающийся изобретатель, физик, инженер сербского происхождения, автор свыше сотни изобретений, многие из которых кардинально изменили жизнь человечества. Наибольшую известность получил за создание устройств функционирующих на переменном токе, а также последовательное отстаивание идеи существования эфира. Имя изобретателя носит единица измерения плотности магнитной индукции.
«Я не тружусь более для настоящего, я тружусь для будущего».
«Действие даже самого крохотного существа приводит к изменениям во всей вселенной».
«Великие тайны нашего бытия еще только предстоит разгадать, даже смерть может оказаться не концом».
Никола Тесла родился в хорватском селе Смилян (тогда Австро-Венгрия) 10 июля 1856 года. Его родители Милутин и Георгина были далеки от науки — отец служил священником, а мать, по нынешним меркам, была домохозяйкой. Свое раннее детство мальчик провел на малой родине, там же окончил первый класс начальной школы.
Затем отцу присвоили новый духовный сан и многодетная семья, в которой было пятеро детей, переехала в город Госпич. К тому времени погиб старший брат Николы Дане. В Госпиче будущий физик получил дальнейшее образование, завершив сначала обучение в трех классах начальной школы, а в 1870 году получив аттестат реальной гимназии.
Тесла в юности
Обучение в гимназии открыло дорогу в Высшее реальное училище (ныне Технический университет Граца), которое находилось в городе Карловац. Туда и отправился юноша, где проживал на квартире у родной тети. Учебе чуть не помешала тяжелая болезнь (вероятно, холера), избавиться от которой Никола не мог целых 9 месяцев. Из-за этого отец даже хотел запретить дальнейшее обучение на инженера, но сын настаивал и проявил такую волю к жизни, что вскоре пошел на поправку.
Находясь в Граце, Тесла с головой окунулся в электротехнику и вскоре понял, что машины постоянного тока несовершенны. За это он подвергся публичной «порке» от профессора Я. Пешля, демонстративно прочитавшего перед всем курсом лекцию о невозможности использовать переменный ток в электродвигателях. Но в жизни Тесла были люди, которые оставили в его душе неизгладимый след. Среди них был его преподаватель по физике М. Секулич, который однажды продемонстрировал свое изобретение - обернутую в оловянную фольгу лампочку, интенсивно вращавшуюся под действием статической машины. Никола позднее вспоминал, что каждый раз это явление отражалось эхом в его сознании.
Но был в это время в жизни студента Теслы и неприятный эпизод. На третьем курсе он начал играть в азартные игры, проигрывая в карты крупные суммы. В редкие моменты побед он раздавал выигранное проигравшим и, неудивительно, что вскоре за сербом стал числиться огромный долг, который помогла погасить его мать. Но это стало хорошим уроком для него, после чего карты навсегда исчезли из жизни Теслы.
Самостоятельная жизнь
После смерти отца Никола стал преподавать в своей родной гимназии в Госпиче, но эту работу он особенно не любил. Денег все время не хватало и только при поддержке дядей Павла и Петара он смог переехать в Прагу, поступив на философский факультет местного университета. Но и здесь хроническое безденежье дало о себе знать и после первого семестра молодой человек устроился инженером-электриком в телеграфную компанию в Будапеште. Она занималась прокладкой телефонных коммуникаций и возведением телефонных станций. В 1882 году Тесла догадался о возможности применения вращающегося магнитного поля в электродвигателе, но работа в телеграфной компании мешала осуществить планы, что вынудило начинающего ученого перейти в Континентальную компанию .
В это время он работает в Париже и Страсбуре. В последнем он участвовал в постройке электростанции для местного железнодорожного вокзала. Именно в Страсбуре Тесла разработал модель ассинхронного электродвигателя, который опробовал в деле прямо в мэрии города. После завершения работы над электростанцией, Никола возвратился в Париж, ожидая причитающейся ему премии 25 тыс. долларов, но вскоре понял тщетность своих намерений и уволился.
Новый поворот судьбы
Поначалу Тесла хотел отправиться в Россию, где в это время работала целая плеяда научных светил - , и другие. Но один из коллег по Континентальной компании Ч. Белчор убедил его поехать в США и даже написал рекомендательное письмо Т. Эдисону. В июне 1884 года ученый приезжает в Нью-Йорк и устраивается в компанию Edison Machine Works инженером по ремонту электротехнического оборудования, параллельно продолжая заниматься изобретательской деятельностью.
Зная о большом научном азарте Теслы и не сильно доверяя его идеям, Эдисон дал задание своему коллеге - усовершенствовать электромашины постоянного тока, пообещав за это фантастическую по тем временам сумму в 50 тыс. долларов. Никола с головой окунулся в работу и в кратчайшие сроки представил 24 варианта оптимизации машины, а вместе с ними новый регулятор и коммутатор. Томас одобрил все разработки, но денег не выдал, сославшись на плохой английский Теслы и его непонимание американского юмора. В ответ обиженный изобретатель предпочел уволиться.
Мечты сбываются
Уйдя от Эдисона, Тесла прекрасно понимал, что больше не может рассчитывать на протекцию своей родни, но к этому времени у него появилось нечто более ценное - авторитет в научных кругах и уверенность в правильности собственных идей. Весной 1885 года вместе с известным специалистом в патентном праве Л. Сюррелом, он подает первую заявку на патент, связанный с дуговой лампой, которая источает однородный свет. После этого авторские изобретения стали появляться с завидной регулярностью.
Позже он заключил партнерское соглашение с бизнесменами из Нью-Джерси, которые согласились финансировать проекты ученого и дали ему денег. На эти средства Тесла создал компанию и вроде бы жизнь стала налаживаться. Однако горе-предприниматели обманули наивного Теслу и забрали фирму себе, «поделившись» с ним частью акций. Никола оказался разорен и вынужден был вспомнить о былой нищете. Чтобы выжить, он занимался рытьем канав, получая за это всего 2 доллара.
Ученый с большой буквы
Судьба вознаградила его за терпение и в 1887 году Никола при помощи коллег создает свое новое детище «Тесла арк лайт компани», которая быстро стала серьезным конкурентом империи Эдисона. Пресса остроумно называла это противостояние «войной токов» и на поле «битвы» серб не раз переигрывал маститого американца. В 1888 году в Американском институте инженеров-электриков Тесла сообщил о генераторе переменного тока и тут же получил предложение от миллионера Джорджа Вестингауза уступить ему изобретение за 1 миллион долларов. В итоге он приобрел патенты на технологии передачи и распределения многофазных токов и использовал эти идеи в ходе возведения ГЭС на Ниагарском водопаде.
На протяжении последующих семи лет до 1895 года Тесла активно работал в своей лаборатории над теорией магнитных полей и высоких частот. В результате было получено множество патентов, среди которых электрогенераторы высокой и сверхвысокой частоты, волновой радиопередатчик, а также резонансный трансформатор. Кроме того, ученому удалось догадаться о физиологическом влиянии токов высокой частоты.
Тесла не переставал удивлять научный мир. В 1892 году, выступая в Королевской академии Великобритании, он поразил присутствующих горящими лампочками, которые «сумасшедший серб» держал в своих руках. При этом они не были присоединены к источнику тока. За это после выступления его усадили в кресло самого Фарадея. Работая над теорией радиоволн, Тесла придумал «телеавтомат» - самоходное устройство, которые управлялись на расстоянии.
Казалось, что перед Николой нет никаких преград и сама природа послушно выполняла указания ученого. Но в мае 1895 года в лаборатории случился пожар, поглотивший уже созданные разработки и новейшие проекты, в том числе способ трансляции сообщений на расстоянии и механический осциллятор. Тогда упорно ходили слухи, что причиной возгорания стал поджег конкурентов, а некоторые и вовсе называли конкретного виновника - Эдисона.
Передача данных на расстояние
Теслу спасла феноменальная память, благодаря которой он восстановил свои записи, а «Компания Ниагарских водопадов» выписала ему 100 тыс. долларов на создание новой лаборатории. Результат не заставил себя ждать - в 1896 году ученому удалось передать сигал без помощи проводов на 48 км.
В 1899 году по приглашению электрической компании, Тесла создает лабораторию Колорадо-Спрингс, которая работала над изучением гроз. Для этого серб создал специальный трансформатор с заземленным концом первичной обмотки. Второй конец был присоединен к металлическому шару, из которого выходил стержень. Вторичная обмотка была подключена к устройству, интегрированному с записывающим прибором. Эта конструкция позволила ученому понять динамику меняющегося потенциала планеты. После этого он провел еще один эксперимент, в ходе которого сумел доказать возможность создания стоячей электромагнитной волны.
После впечатляющих успехов изобретатель вернулся в Нью-Йорк и задумал возвести станцию для передачи данных и энергии на расстояние в любое место планеты. Для этого он приобрел на Лонг-Айленде небольшой земельный участок, а архитектор В. Грой разработал проект деревянной башни. К 1902 году это сооружение под названием «Уорденклифф» высотой 47 метров было построено, но дальше дело не пошло. Обещавший финансировать проект Д. Морган, в последний момент отказал Тесле из опасений разорения собственного бизнеса. Впрочем, ученого это не остановило и в ближайшие годы он продолжил оттачивать технологию, проведя множество экспериментов.
«Засекреченные» изобретения Теслы
Но не только башней прославился Тесла - он не останавливал работу над другими изобретениями. В начале XX века Никола создал электросчетчик и частотомер, усовершенствовал паровые турбины, вел разработки локомотива, летательного аппарата, автомобиля и токарного станка.
«Летательный аппарат» Николы Теслы
«Это будут летательные аппараты на совершенно новых принципах - без газовых баллонов, крыльев или воздушных винтов. На высоких скоростях они будут перемещаться в любых направлениях независимо от погоды, воздушных ям и нисходящих потоков».
Есть версии, что в лаборатории ученого создавалось мощное разрушительное оружие. Известно, что во время проведения эксперимента, связанного с изучением автоколебаний, в помещении начался сильный резонанс, заставивший Тесла прекратить действо. Возможно, это и было испытание оружия. Правда, некоторые утверждают, что в это время в городе случилось «Большое Нью-Йоркское землетрясение», но приобретение правительством США всех чертежей и последующее их засекречивание наводит на определенные мысли.
Незадолго до кончины гениальный ученый объявил о сенсации - он создал «луч смерти», способный передавать на расстояние невероятный объем энергии, который мог уничтожить 10 тысяч самолетов. В 1931 году он показал публике свой электрокар с двигателем переменного тока, передвигавшийся без подзарядки в течение всей экспериментальной недели. По заявлению автора машина могла разгоняться до 150 км/ч.
Последние годы жизни
Незадолго до смерти, Никола Тесла попал под колеса автомобиля и получил перелом ребер. На фоне осложнений началось воспаление легких и он слег в постель. Ученый глубоко переживал за судьбу родины, оккупированной в годы II мировой фашистами, и пытался поддерживать тех, кто вел борьбу за ее независимость. Даже будучи глубоко больным, Тесла никого к себе не пускал и находился в своем гостиничном номере один. Так он и умер в одиночестве от сердечной недостаточности в ночь на 8 января 1943 года. Обнаружили тело лишь спустя двое суток после смерти.
Как и многие талантливые люди, Никола Тесла слыл чудаком и во многих рядовых житейских ситуациях был странен. Но он мог как никто другой на невероятном уровне чувствовать метафизику и понимать законы природы. Результатом этого стали гениальные изобретения, двинувшие вперед развитие всего человечества.
- Когда Никола было лет десять он гладил пушистую кошку и заметил, что между пальцами и волосами животного проскакивают искры, особенно заметные в темноте. Мальчик поинтересовался у отца о природе этого явления, на что тот искренне ответил о родстве этих искр с молниями. Его ответ Никола помнил до конца жизни - оказывается электричество можно приручить как домашнюю кошку, хотя, с другой стороны, оно может выступать как грозная стихия (молния).
- После тяжелой болезни, перенесенной в юношестве, Тесла стал страдать фобией, связанной с боязнью заразиться инфекцией. Он по многу раз мыл руки, а если во время пребывания в ресторане на его тарелку садилась муха ученый сразу делал новый заказ.
- Никола хорошо знал «Фауста» Гете и нередко читал наизусть отрывки из этого произведения. Однажды во время прогулки по парку он предался любимому занятию, после чего неожиданно стал чертить загадочные схемы, в которых за передачу энергии отвечали две электроцепи. В результате родилось поистине революционное изобретение, позволившее передавать электричество на большие расстояния.
- Эдисон отчаянно спорил с Теслой о постоянном и переменном токе, утверждая об опасности последнего. Чтобы доказать свою правоту он публично убил собаку переменным током, но на оппонента это не произвело никакого впечатления.
- По мнению некоторых любителей мифов, проводившиеся в знаменитой башне Теслы «Уорденклифф» эксперименты, могли спровоцировать появление Тунгусского метеорита над Россией в 1908 году.
- Во взрослые годы Тесла был нелюдим и боялся солнечного света, поэтому ему приписывали родство с самим Дракулой. На самом деле из-за постоянного воздействия электромагнитных полей у него развилось редкое отклонение - ученый стал хорошо видеть в темноте и практически ничего не различал при солнечном свете из-за сильной рези в глазах.
- Способности великого ученого не знали границ. Он писал стихи, во сне предсказал смерть родной сестры, а также сумел спасти друзей от катастрофы, не пустив их на поезд.
- В ходе одного из экспериментов с радиоволнами серб услышал странные сигналы и заявил, что они пришли из космоса. Так родился очередной миф, утверждающий, что изобретения ему помогают создавать инопланетяне.
«Мой мозг только приемное устройство. В космическом пространстве существует некое ядро откуда мы черпаем знания, силы, вдохновение. Я не проник в тайны этого ядра, но знаю, что оно существует».
Видео
Документальный фильм «Никола Тесла. Властелин мира».
Автор сценария и режиссер: Виталий Правдивцев
Редактор: Лариса Коваленко
Продюсер: Алексей Горовацкий
Документальный фильм «Никола Тесла. Видение современного мира».
В этой большой обзорной статье мы поговорим о том, что изобрёл Никола Тесла, выдающийся изобретатель и учёный. Мы постараемся описать все наиболее важные из его изобретений, а также расскажем о тех, о которых вы могли и не знать.
Никола Тесла — это, пожалуй, один из в мире наравне с или , чей вклад в мировую науку крайне трудно переоценить. Родился и вырос Тесла в Сербии, где и получил образование. Уже со студенческих лет он проявлял самостоятельность мышления и тягу к изобретательству. Позже он переезжает во Францию, а затем в США, где и проживает большую часть своей жизни, занимаясь изобретательством. Количество его патентов включает в себя более 150 изобретений и различных усовершенствований. Некоторые даже считают, что именно Никола Тесла изобрёл 20-й век, так как он был не просто практиком, но и теоретиком.
Интересы Теслы лежали в основном в сфере радиотехники и электротехники, а также в области изучения свойств электромагнетизма и передачи электричества на большие расстояния. Основные его изобретения связаны с переменным током и электрическими машинами, использующим его. Также в нашей статье мы поговорим об изобретениях Теслы в области беспроводного освещения и беспроводной передачи электроэнергии.
Жизнь Теслы в целом была трудной и порой крайне неудачной. Далеко не все его изобретения были коммерчески успешными, он часто становился банкротом или жертвой обмана (Эдисон кинул его на большую сумму) или обстоятельств (например, известный пожар в его лаборатории уничтожил множество прототипов).
Безусловно, что теоретический вклад Теслы огромен, но нас в этой статье будут интересовать прежде всего практические реализации его идей и задумок, поэтому давайте посмотрим на список изобретений Николы Тесла. Для удобства навигации по статье предоставляем небольшое содержание:
Переменный ток
DC — постоянный ток, AC — переменный ток
Прежде чем научиться использовать переменный ток, его необходимо сначала получить. В общем-то о переменном токе физики знали уже давно (со времён открытия электромагнитной индукции) и Тесла его как таковой не открывал, но тогда все полагали, что переменный ток — это попросту «мусор», который вряд ли как-то получится использовать. Тесла же был другого мнения и сразу увидел весь потенциал переменного тока.
Постоянный ток непрерывно течёт в одном направлении; переменный ток меняет своё направление 50 или 60 раз в секунду и у него можно изменять напряжение до высоких уровней, минимизируя при этом потери мощности на больших расстояниях. Позже напряжение переменного тока можно понижать, чтобы использовать его на заводах или в жилых домах. Тесла понял, что будущее принадлежит переменному току.
Тесла описал свои двигатели и электрические системы в статьей «Новая система двигателей переменного тока и трансформаторов», которую он презентовал в Американском институте инженеров-электриков в 1888 году. Именно тогда Джордж Вестингауз заинтересовался разработками Теслы, и однажды он посетил его лабораторию и поразился увиденному. Никола Тесла построил модель многофазной системы из понижающих и повышающих трансформаторов переменного тока, а также двигателя переменного тока. Так началось партнёрство Ветсингауза и Теслы. Позже Никола Тесла получил 40 патентов на свои изобретения в США, а Вестингауз выкупил их все, чтобы обеспечить себя богатством, а Америку переменным током.
Ниже мы как раз и поговорим об этих машинах и о том, как в США внедрялась многофазная система электроснабжения.
Генератор переменного тока
Генератор переменного тока — это электрическая машина, которая является составной частью полифазной системы электроснабжения Теслы, о которой речь пойдёт ниже. Генератор создаёт переменный ток, используя механическую работу (например, генераторы, установленные на дамбах, использующие падающую на их лопасти воду).
Мы не будем объяснять принцип работы генератора. Посмотрите видео ниже, если хотите понять подробнее.
Альтернатор Теслы (другое название генератора переменного тока) превосходил все другие по той простой причине, что он был действительно эффективен на практике. Свой генератор Тесла изобрёл ещё будучи на 2 курсе и уже тогда обращался к своим преподавателям с идеей использования переменного тока, но от его идей все отмахивались, как от бредовых. Некоторые профессора даже просто смеялись над его изобретениями.
В 1882 году Тесла работает в Париже и создаёт первый рабочий прототип своего генератора.
Приехав в 1884 году в США, Тесла направился к тогда уже известному изобретателю и коммерсанту в области электричества Томасу Эдисону и устроился к нему на работу. Попутно Тесла предлагал Эдисону свои идеи по использованию переменного тока, но Эдисон считал, что он сошёл с ума, раз думает, что переменный ток можно хоть как-то использовать. Дошло даже до того, что Тесла, не поняв сарказма Эдисона, подумал, что получит большую сумму от Эдисона, если сделает несколько десятков определённых изобретений на заказ. Тесла их сделал, а Эдисон сказал, что пошутил, а Тесле рекомендовал научиться понимать американский юмор.
В 1891 году Тесла получает в США патент на первый в мире альтернатор.
Многофазный генератор Теслы мощностью 500 л.с. (около 370 кВт) на выставке Вестингауза
Двигатель переменного тока
Двигатель переменного тока или асинхронная машина — это ещё один этап в развитии идей применения переменного тока. Генератор переменного тока мы уже обсудили, значит электричество мы получаем, но что с ним делать дальше? У нас ведь нет машин, которые бы работали от переменного тока! Вот Тесла их и изобрёл.
Патент Теслы на электрический двигатель 1888 года
В 1880-е года множество изобретателей пыталось изобрести рабочие варианты двигателей переменного тока, но сделать этого не удавалось. Галилео Феррарис занимается теоретическим исследованием создания двигателей переменного тока и приходит к ошибочному выводу, что они попросту не могут быть эффективными и коммерчески успешными. Это добавило мотивации изобретателям всего мира, это звучало как вызов — создать эффективный двигатель переменного тока. Тесла отвечает на этот вызов и демонстрирует в 1887 году свой первый вариант двигателя, работающего на переменном токе, а в 1887 году совершенствует свою модель, выпуская вторую машину.
Один из оригинальных электрических моторов Теслы 1888 года.
Основная причина, по которой рациональное использование двигателей переменного тока казалось невозможным, заключалась в том, что они были однофазовыми. Тесла же обосновал теоретически и доказал практически, что можно не ограничиваться одной фазой, а делать две или больше фаз.
На картинке ниже показано схематически устройство двух- и трёхфазных двигателей переменного тока:
Позже Тесла изобретает и патентует множество модифицированных моторов и двигателей переменного тока. Все эти патенты, как писалось выше, Тесла продаёт Вестингаузу.
Двухфазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.
4-х фазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.
Полифазный электрический двигатель переменного тока из коллекции Вестингауза.
Многофазная система электроснабжения
Тесла обратил внимание, что электрические станции постоянного тока Эдисона неэффективны, а Эдисон уже застроил ими всё Атлантическое побережье США. Чтобы преодолеть недостатки постоянного тока, надо было, по идее Теслы, использовать переменный ток. Многофазной такая система называется потому, что двигатели и генераторы имеют несколько фаз (см. пояснения выше).
Лампы Эдисона были слабыми и неэффективными при использовании постоянного тока. Вся эта система имела один большой недостаток в том, что она не могла транспортировать электричество на расстояние более 3 км из-за неспособности изменять напряжение до высокого уровня, необходимого для передачи на большие расстояния. Поэтому электростанции постоянного тока устанавливались с интервалом в 3 км.
Схема работы многофазных систем электроснабжения
Переменный ток, как писалось выше, мог достигать больших напряжений и поэтому его можно было передавать на огромные расстояния (выйдите из дома и посмотрите на ближайшие высоковольтные линии электропередач, это оно самое).
Когда Эдисон узнал, что у него появился столь мощный конкурент, он понял, что может потерять свою империю постоянного тока. Именно так и началась война между Вестингауза вместе с Теслой против Эдисона, которую назовут войной токов. Эдисон начал усиленно пытаться дискредитировать изобретение Теслы, показывая, что переменный ток более опасен для жизни, чем постоянный.
Стоит также отметить, что когда Тесла приехал в США, то сначала он предложил свои разработки Эдисону, но он назвал всё это вздором и сумасшествием.
Эдисон бил переменным током животных на публике, чтобы привести их в ярость и доказать, что этот вид тока опасен. Однажды Эдисон узнал об идее одного врача, об использовании переменного тока для умерщвления людей. Реализация не застала себя ждать. Так был изобретён электрический стул, который впервые применили к Уильяму Кеммлеру, виновному в убийстве своей любовницы.
Эдисон долго не мог придумать для своего нового изобретения название, но ему больше всего нравилось слово «увестингаузить», правда ни один из них, как мы теперь видим, не прижился.
Тесла тоже не сидел без дела и отвечал на все попытки дискредитации Эдисона. Он стремился наоборот показать, что переменный ток не опасен и показывал это, при помощи скин-эффекта.
Австралийский любитель электрического эксгибиционизма Питер Террен бьёт себя в течение 15 секунд током в 200 000 вольт при помощи катушки Тесла, демонстрируя скин-эффект.
Как мы знаем, Тесла и Вестингауз в конечном итоге победили, поэтому переменный ток стал повсеместным явлением. Понадобилась целая экономическая и юридическая война, чтобы обеспечить Америку и весь мир более прогрессивным изобретением.
Катушка или трансформатор Теслы
Тесла изобрёл свою катушку примерно в 1891 году. В то время он повторял эксперименты Герниха Герца, который обнаружил электромагнитное излучение тремя годами ранее. Тесла решил запустить его устройство вместе с высокоскоростным генератором переменного тока, который он разрабатывал в рамках улучшения системы дугового освещения, но он обнаружил, что ток высокой частоты перегревает стальной сердечник и плавит изоляцию между первичной и вторичной обмотками в катушке Румкорфа, которая использовалась по умолчанию в экспериментах Герца. Для устранения этой проблемы Тесла решает изменить конструкцию таким образом, чтобы образовался воздушный зазор между первичной и вторичной обмотками, вместо изоляционного материала. Тесла сделал так, что сердечник мог быть перемещён в различные положения в катушке. Тесла также установил конденсатор, который обычно используются в таких установках между генератором и его первичной катушкой обмотки, чтобы избежать выгорания катушки. Экспериментируя с настройками катушки и конденсатора, Тесла обнаружил, что он мог бы воспользоваться возникающим резонансом между ними для достижения более высоких частот.
В катушке трансформатора Теслы конденсатор, после пробивания короткой искры, подключался к катушке из нескольких витков (первичная катушка), формируя таким образом резонансный контур с частотой колебания, как правило, 20-100 кГц, определяемый ёмкостью конденсатора и индуктивностью катушки.
Конденсатор заряжался до напряжения, которое необходимо для пробоя воздушного искрового промежутка, при входном линейном цикле, что достигает примерно 10 киловольтам при использовании линейного трансформатора, который подключён через воздушный зазор. Линейный трансформатор был спроектирован так, чтобы иметь более высокую, чем обычно, индуктивность рассеяния (параметр, отражающий неидеальность трансформатора), чтобы выдерживать короткое замыкание, возникающее в то время, когда зазор оставался ионизированным, или в течение нескольких миллисекунд, пока ток высокой частоты не исчезал.
Искровой разрядник настраивался таким образом, чтобы его пробой происходил при напряжении, которое несколько меньше пикового выходного напряжения трансформатора, чтобы максимизировать напряжение на конденсаторе. Внезапный ток, проходящий через искровой промежуток, вызывает резонанс первичной резонансной цепи на её резонансной частоте. Кольцевая первичная обмотка магнитно соединяет энергию с вторичной обмоткой в течение нескольких радиочастотных циклов, пока вся энергия, которая первоначально была в первичной обмотке, не перенесётся на вторичную. В идеале зазор затем прекращает проведение тока (гашение), захватывая всю энергию в колебательный вторичный контур. Обычно промежуток снова начинает расти, а энергия вторичных передач возвращается к первичной цепи в течение ещё нескольких радиочастотных циклов. Цикл энергии может повторяться несколько раз, пока искровой промежуток окончательно не ослабнет. Как только зазор прекратит проводить ток, трансформатор начнёт заряжать конденсатор. В зависимости от напряжения пробоя искрового промежутка, он может срабатывать много раз на протяжении всего цикла переменного тока.
Применение можно разделить на практическое и чисто декоративное. Практическое применение тока катушки Тесла нашли в радиоуправлении, радио и беспроводной передачи энергии для питания различных устройств (например, лампочек). Генератор Теслы обнаружил и неожиданное применение в медицине. Арсен Д’Арсонваль применил токи, создаваемые генератором, для физиотерапевтического воздействия на поверхность кожи и слизистые различных органов человека. Ток проходил по поверхностным слоям кожи и оказывал тонизирующий и оздоровляющий эффект. Также катушки Тесла применяются для работы газоразрядных лапм и обнаружения течи внутри вакуумных систем.
Но гораздо большую распространённость катушки Тесла получили в сфере спецэффектов и декораций, ведь разряды, создающиеся трансформатором Тесла выглядят крайне эффектно и красиво.
Пример работы катушки Тесла можете посмотреть на видео:
Интересно также понаблюдать и за музыкальными свойствами данных катушек, которые достигаются за счёт изменения частоты:
Интересно, что в своё время в 20-м веке пытались продавать катушки Теслы, как эффективный способ защитить вашу машину от угона:
Также подобные катушки используются в различных центрах, чтобы развлечь посетителей и попытаться увлечь молодёжь красотой физических эффектов, а также в аттракционах:
Беспроводное освещение
В 1891 году Тесла усовершенствовал передатчик волн, изобретённый Герцом, который был необходим для радиочастотного снабжения энергией, переделав его в систему освещения, состоящую из газоразрядных ламп.
В этом же году он продемонстрировал в Колумбийском колледже своё изобретение.
Когда мы говорим о том, что освещение беспроводное, не имеются в виду радиоволны, речь идёт об электростатической индукции.
В руках у Теслы две длинные трубки Гейсслера, которые похожи на неоновые лампы.
В 1893 году в Чикаго проходит всемирная выставка, где Тесла демонстрирует своё изобретение. Лампы были не только беспроводными, но и люминесцентными.
В 1894 году новое достижение. Удаётся зажечь фосфорную лампу накаливания в своей лаборатории, используя резонансный метод взаимоиндукции.
Правда широкого коммерческого применения такая лампа найти не смогла, но резонансный метод индуктивной связи сейчас применяется повсеместно в электронике.
Башня Теслы
Тесла не остановился на беспроводной системе освещения и пошёл дальше. Он решил, что можно в принципе не использовать высоковольтные провода для передачи тока и передавать всю электроэнергию посредством воздуха. Для этого он хотел построить огромную экспериментальную установку в Нью-Йорке, известную как башня Теслы или башня Ворденклиф. Позже, проводя свои эксперименты и наблюдения над молниями, Тесла пришёл к ошибочному выводу, что может использовать весь земной шар, чтобы проводить ток.
Одна из страниц патента на башню Теслы
Деньги на строительство от получил от известного в то время финансиста Дж. П. Моргана, которому он сообщил, что башня будет использоваться для трансатлантической беспроводной телефонии и вещания, на чём Морган планировал заработать. По сути это была первая подобная башня в своём роде.
В 1901 году началось строительство башни и продолжалось до 1903 года. Вторую башню-приёмник планировалось построить около Ниагарского водопада. Когда первую башню в Ворденклифе почти достроили, Морган понял, что беспроводная передача электроэнергии может привести к обрушению всего рынка, в котором он имел вложения (ему принадлежала Ниагарская ГЭС), то он прекратил финансирование проекта Теслы. В мае 1905 года Тесла также потерял свой доход от патентов по истечению срока, поэтому он оказался банкротом и завершить строительство второй башни так и не удалось.
Как устроена башня Теслы
Башня в Ворденклифе представляла из себя огромную катушку Теслы высотой около 60 метров, на верхушки которой была большая медная сфера. Башня генерировала молнии длиной до 40 метров, а гром от высвобождаемой электроэнергии порождал гром, который можно было услышать за 24 километра от башни. Вес башни достигал 55 тонн, а диаметр 21-го метра.
Башня Уорденклифф изнутри
В 1905 году был произведён тестовый пуск, который произвёл шокирующий эффект. В газетах писалось, что Тесла сумел зажечь небо над океаном на тысячи миль. Вокруг же самой башни лошади получали удары током и даже крылья бабочек наэлектризовались до такой степени, что вокруг них можно было видеть «Огни Святого Эльма» (коронный разряд).
К сожалению, башню снесли в 1917-м году.
Изобретение радио и радиоуправления
Тесла демонстрирует свою радиоуправляемую лодку
20-й век крайне богат на различные изобретения и технические новинки. Многие изобретались параллельно в различных вариациях, при этом кто-то патентовал свои изобретения, а кто-то это сделать не мог или не хотел по каким-то причинам. Поэтому достаточно сложно установить, кто же первым изобрёл радио. Так, например, в США считают, что радио изобрели Дэвид Хьюз, Томас Эдисон и Никола Тесла, которые сделали соответствующий технический вклад для этого изобретения; в Германии полагают, что радио изобрёл Генрих Герц, а во Франции - Эдуард Бранли; В Белоруссии в изобретатели радио записывают Якова Наркевича-Иодку; В Бразилии полагают, что изобретателем радио был Ландель де Муру; в Англии - Оливер Джозеф Лоджа; в СССР же общепринятым было считать изобретателем радио Александра Степановича Попова и так далее ещё для многих стран. Гульермо Маркони же следует считать не изобретателем радио, как технологии или законченной системы, а как создателем первой успешной в коммерческом плане реализации системы радио.
Все их патенты и изобретения появлялись в промежутке 1880-1895 годов и все они занимались исследованием радиоволн. Попросту говоря, они все были изобретателями радио в той или иной степени, делая свой вклад в развитие теории передачи информации.
Но что же сделал Тесла? А он сделал тоже не мало. Он описал принципы, по которым можно было передавать радиосигнал на большие расстояния, провёл ряд собственных экспериментов по передаче сигналов, а также создал первую радиоуправляемую лодку, которую продемонстрировал на электротехнической выставке в 1898 году. Правда он не считал, что при помощи радиоволн возможно общение.
Радиоуправляемая лодка Николы Теслы
Одна из страниц патента на радиоуправляемую лодку Николы Тесла
На видео вы можете посмотреть лодку, которую собрали в 2015 году по подобию той, что была у Теслы:
Лодка контролировалась при помощи радиоуправления. Тесла продемонстрировал эту лодку в 1898 году на выставке электротехнике в Мэдисон Сквер Гарден. Там она произвела фурор. Представьте себе людей того времени, которые не понимали, каким образом Тесла управляет лодкой, приказывая ей плыть в то или иное место. Кроме слова «магия» здесь сложно что-то было подобрать для обывателя того времени.
Хотя газетчики того времени сразу начали называть изобретение Теслы «радиоуправляемой торпедой» (видимо, из-за того, что в то время Томас Эдисон пытался изобрести подобную торпеду и продать военным), сам же Тесла не нацеливался на войну. В 1900 году журнал Centure взял интервью у изобретателя, где тот сообщил, что целью его изобретения является попытка создать «искусственный интеллект», так как современные автоматы попросту заимствуют разум человека и откликаются только на его приказы. Тесла полагал, что однажды люди сумеют создать машину со своим собственным разумом. Что же, спустя более чем 100 лет мы пока можем утверждать, что такой машины мы не создали.
Позже во время Второй мировой войны нацисты догадаются использовать радиоуправления для создания дистанционно управляемых танков.
Безлопастная турбина Теслы
Турбина Теслы из музея
Эту турбину Тесла запатентовал в 1913 году. Изобретение турбины без лопастей по сути было вынужденным, так как для изготовления турбины с лопастями не было подходящих технологий, да и аэродинамическая теория ещё не была создана, поэтому Тесла решил использовать эффект пограничного слоя, а не давление вещества на лопатки, как сейчас широко распространено в традиционных турбинах.
Часто можно встретить утверждения, что КПД его турбины может теоретически достигать 95%, но на практике на заводах Вестингауза такая турбина показала КПД в районе 20%. Хотя позже различные модификации турбины другими изобретателями доводили КПД до 40% и более.
Очень хорошо принципы работы турбины Тесла на английском языке объяснены в этом видео:
По состоянию на 2016 год турбина Теслы так и не нашла широкого коммерческого использования с момента своего изобретения. Пока что ей удалось найти узкое применение в насосах. Связано это в первую очередь с тем, что диски внутри турбины сильно деформируются во время работы и это сказывается на общей эффективности применения турбины. Хотя сейчас продолжаются технологические поиски, чтобы решить все возникающие проблемы. Сравнительно недавно вопрос о деформации дисков частично был решён с использованием новых материалов, таких как углеродное волокно.
Клапан Тесла
Данный клапан был изобретён Теслой в 1920 году и почему-то многие даже не слышали об этом интересном изобретении. Суть в том, что этот однонаправленный клапан не имеет подвижных частей . Затор в клапане создаётся за счёт того, что основной поток ветвится и его ответвления направляются обратно, что постепенно замедляет основной поток.
Когда газ или жидкость течёт в прямом направлении, они слегка отклоняют и текут как бы по зигзагу, но не находя большого сопротивления. Можете посмотреть это на видео ниже, где для наглядности в поток добавлены шарики:
Однако, когда поток течёт в обратном направлении, то он ветвится таким образом, что ответвлённый поток направляется против основного, что вызывает сопротивление. И так повторяется на каждом ответвлении, из-за чего поток останавливается. Этот принцип вы можете наблюдать на видео ниже:
Конечно, нужно понимать, что данный клапан не предназначен для того, чтобы быть пробкой для бутылки или что-то в этом роде, так как он плохо работает при низком давлении потока. Однако, стоит начать использовать высокое давление, как соотношение давления между основным и ответвлённым потоком выравниваются.
Тесла изобрёл клапан, когда разрабатывал бесступенчатую турбину. Но так оказалось, что клапан стал самостоятельным изобретением, так как Тесла понял, что турбина лучше взаимодействует с ламинарным потоком, а клапан лучше работает с импульсным.
ПРОДОЛЖЕНИЕ СЛЕДУЕТ …
