Битва електричних королів: Змінний проти постійного. Великі відкриття миколи тесла, про які потрібно знати Хто придумав змінний електричний струм

Змінний струм - рід струму, напрямок протікання якого безперервно змінюється. Стає можливим завдяки наявності різниці потенціалів, що підпорядковується закону. У повсякденному розумінні форма змінного струму нагадує синусоїду. Постійний здатний змінюватися по амплітуді, напрямок колишній. В іншому випадку отримуємо змінний струм. Трактування радіотехніків протилежне шкільному. Учням кажуть – постійний струм однієї амплітуди.

Як утворюється змінний струм

Початок змінного струму поклав Майкл Фарадей, читачі докладніше дізнаються нижче за текстом. Показано: електричне та магнітне поля пов'язані. Струм стає наслідком взаємодії. Сучасні генератори працюють за рахунок зміни величини магнітного потоку через площу, що охоплюється контуром мідного дроту. Провідник може бути будь-яким. Мідь обрана з критеріїв максимальної придатності за мінімальної вартості.

Статичний заряд переважно утворюється тертям (не єдиний шлях), змінний струм виникає в результаті непомітних процесів оку. Величина пропорційна швидкості зміни магнітного потоку через площу, охоплену контуром.

Історія відкриття змінного струму

Вперше змінним струмам стали приділяти увагу через комерційну цінність після появи світ винаходів, створених Миколою Тесла. Матеріальний конфлікт із Едісоном відзначив сильним відбитком долі обох. Коли американський підприємець забрав обіцянки перед Миколою Тесла, втратив чималу вигоду. Видатному вченому не сподобалося вільне звернення, серб вигадав двигун змінного струму промислового типу (винахід зробив набагато раніше). Підприємства користувалися виключно незмінним. Едісон просував вказаний вигляд.

Тесла вперше показав: змінною напругою можна досягти набагато більших результатів. Особливо, коли енергію доводиться передавати великі відстані. Використання трансформаторів легко дозволяє підвищити напругу, різко знижуючи втрати на активному опорі. Прийомний бік параметри знову повертає до вихідних. Непогано заощадите на товщині дротів.

Сьогодні показано: передача постійного струму економічно вигідніша. Тесла змінив перебіг історії. Придумай вчений перетворювачі постійного струму, світ виглядав би інакше.

Початок активного використання змінного струму поклав Нікола Тесла, створивши двофазний двигун. Досліди передачі енергії на значні відстані розставили факти на свої місця: незручно переносити виробництво в район Ніагарського водоспаду, набагато простіше прокласти лінію до місця призначення.

Шкільний варіант трактування змінного та постійного струму

Змінний струм демонструє ряд властивостей, що відрізняють явище постійного. Спочатку звернемося до історії відкриття явища. Родоначальником змінного струму в побуті людства вважають Отто фон Геріке. Першим зауважив: заряди природні двох знаків. Струм здатний протікати в різному напрямку. Щодо Тесла, інженер більше цікавився практичною частиною, авторські лекції згадують двох експериментаторів британського походження:

1. Вільям Споттісвуд позбавлений сторінки російськомовної Вікіпедії, національна частина – замовчує роботи зі змінним струмом. Подібно Георгу Ому, вчений - талановитий математик, залишається жалкувати, що важко дізнатися, чим саме займався чоловік науки.
2. Джеймс Едвард Генрі Гордон набагато ближчий до практичної частини питання застосування електрики. Багато експериментував із генераторами, розробив прилад власної конструкції потужністю 350 кВт. Багато уваги приділяв освітленню, постачанню енергією заводів, фабрик.

Вважається, що перші генератори змінного струму створені в 30-ті роки XIX століття. Майкл Фарадей експериментально досліджував магнітні поля. Досвіди викликали ревнощі сера Хемфрі Деві, який критикував учня за плагіат. Складно нащадкам з'ясувати правоту, факт залишається фактом: змінний струм півстоліття проіснував незатребуваним. У першій половині XIX століття вигадано електричний двигун (авторство Майкла Фарадея). Працював, що живився постійним струмом.

Нікола Тесла вперше здогадався реалізувати теорію Араго про магнітному полі, що обертається. Знадобилися дві фази змінного струму (зсув 90 градусів). Принагідно Тесла зазначив: можливі складніші зміни (текст патенту). Пізніше винахідник трифазного двигуна, Доліво-Добровольський, марно намагався запатентувати дітище плідного розуму.

Тривалий час змінний струм залишався незатребуваним. Едісон противився запровадження явища у побут. Промисловець боявся великих фінансових втрат.

Нікола Тесла вивчав електричні машини

Чому змінний струм використовується найчастіше

Вчені довели нещодавно: передавати постійний струм вигідніше. Знижуються втрати випромінювання лінії. Нікола Тесла перевернув хід розвитку історії, щоправда перемогла.

Нікола Тесла: питання безпеки та ефективності

Нікола Тесла відвідав конкуруючу з Едісонівську компанію, просуваючи нове явище. Захопився часто ставив експерименти на собі. На противагу серу Хемфрі Деві, який вкоротив життя, вдихаючи різні гази, Тесла досяг чималого успіху: підкорив рубіж 86 років. Вчений виявив: зміна напрямку течії струму зі швидкістю понад 700 разів на секунду робить процес безпечним для людини.

Під час лекцій Тесла брав руками лампочку з платиновою ниткою розжарення, демонстрував свічення приладу, пропускаючи через власне тіло струми високої частоти. Стверджував: явище нешкідливе, навіть приносить користь здоров'ю. Струм, протікаючи поверхнею шкіри, одночасно очищає. Тесла говорив, експериментатори колишніх днів (дивіться вище) пропускали дивовижні явища із зазначених причин:

• Недосконалі генератори механічного типу. Повертається поле використовувалося в прямому сенсі: за допомогою двигуна розкручувався ротор. Подібний принцип безсилий видати струми високої частоти. Сьогодні проблематично, незважаючи на нинішній рівень розвитку технології.
• У найпростішому випадку застосовувалися ручні розмикачі. Нема чого говорити про високі частоти.

Сам Тесла використовував явище заряду та розряду конденсатора. Маємо на увазі RC-ланцюжок. Будучи зарядженим до певного рівня, конденсатор починає розряджатися через опір. Параметрів елементів визначають швидкість процесу, що протікає згідно з експонентним законом. Тесла позбавлені можливості використовувати методи керування контурами напівпровідникових ключів. Терміонні діоди були відомі. Ризикнемо припустити, Тесла міг використовувати вироби, імітуючи стабілітрони, оперуючи з оборотним пробоєм.

Проте питання безпеки позбавлені почесного першого місця. Частоту 60 Гц (загальноприйнята США) запропонував Нікола Тесла як оптимальну для функціонування двигунів власної конструкції. Сильно відрізняється від безпечного діапазону. Простіше сконструювати генератор. Змінний струм в обох сенсах виграє у постійного.

Через ефір

Досі безуспішно ведуться суперечки щодо першовідкривача радіо. Проходження хвилі через ефір виявив Герц, описавши закони руху, показавши спорідненість оптичним. Сьогодні відомо: змінне поле борознить у просторі. Явление Попов (1895 рік) використовував, передаючи перше Земне повідомлення Генріх Герц.

Бачимо, вчені чоловіки дружні між собою. Скільки поваги демонструє перше повідомлення. Дата залишається спірною, кожна держава першість хоче присвоїти неподільно. Змінний струм створює поле, яке розповсюджується через ефір.

Сьогодні загальновідомі діапазони мовлення, вікна, стіни атмосфери, різних середовищ (вода, гази). Важливе місце приділяється частоті. Встановлено, кожен сигнал можна уявити сумою елементарних коливань-синусоїд (відповідно до теорем Фур'є). Спектральний аналіз оперує найпростішими гармоніками. Сумарний ефект розглядається як рівнодіюча елементарних складових. Довільний сигнал розкладається перетворенням Фур'є.

Вікна атмосфери визначаються аналогічно. Побачимо частоти, що проходять крізь товщу добре та погано. Не завжди останнє виявляється негативним ефектом. Мікрохвильові печі використовують частоти 2,4 ГГц, що ударно поглинаються парами води. Для зв'язку хвилі марні, зате хороші кулінарними здібностями!

Початківців турбує питання поширення хвилі через ефір. Обговоримо докладніше невирішену донині вченими загадку.

Вібратор Герца, ефір, електромагнітна хвиля

Взаємозв'язок електричного, магнітного полів вперше продемонстрував 1821 року Майкл Фарадей. Трохи згодом показали: конденсатор придатний до створення коливань. Не скажеш, щоб зв'язок двох подій негайно усвідомили. Фелікс Саварі розряджав лейденську банку через дросель, сердечником якого служила залізна голка.

Невідомо, чого домагався астроном, результат виявився цікавим. Іноді голка виявлялася намагніченою в одному напрямку, іноді – протилежному. Струм генератора одного знака. Вчений правильно зробив висновок: загасаючий коливальний процес. Толком не знаючи індуктивних, ємнісних реактивних опорів.

Теорію процес підвели пізніше. Досліди повторені Джозефом Генрі, Вільям Томпсон, який визначив резонансну частоту: де процес тривав максимальний період часу. Явище дозволило кількісно описати залежності характеристик ланцюга елементів складових (індуктивність і ємність). У 1861 року Максвелл вивів знамениті рівняння, одне слідство особливо важливо: «Змінне електричне полі породжує магнітне і навпаки».

Виникає хвиля, вектори індукції взаємно перпендикулярні. Просторово повторюють форму процесу, що породив. Хвиля борозенить ефір. Явище використав Генріх Герц, розгорнувши обкладки конденсатора у просторі, площини стали випромінювачами. Попов здогадався закладати інформацію на електромагнітну хвилю (модулювати), що використовується сьогодні повсюдно. Причому в ефірі та всередині напівпровідникової техніки.

Де використовується змінний струм

Змінний струм є основою принципу дії більшості відомих сьогодні приладів. Простіше сказати, де застосовується постійний, читачі зроблять висновки:

1. Постійний струм застосовується в акумуляторах. Змінний породжує рух – неспроможна зберігатися сучасними пристроями. Потім у приладі електрика перетворюється на необхідну форму.
2. ККД колекторних двигунів постійного струму вище. Тому вигідно застосовувати зазначені різновиди.
3. З допомогою постійного струму діють магніти. Наприклад, домофонів.
4. Постійна напруга застосовується електронікою. Споживаний струм варіюється в деяких межах. У промисловості називається постійного.
5. Постійна напруга застосовується кінескопами до створення потенціалу, збільшення емісії катода. Випадки назвемо аналогами блоків живлення напівпровідникової техніки, хоча іноді різниця значною.

В інших випадках змінний струм виявляє вагому перевагу. Трансформатори – невід'ємна складова техніки. Навіть у зварюванні далеко не завжди панує постійний струм, але в будь-якому сучасному обладнанні цього є інвертор. Так набагато простіше та зручніше отримати гідні технічні характеристики.

Хоча історично першими були отримані статичні заряди. Згадаймо шерсть та бурштин, з якими працював Фалес Мілетський.

Протистояння Ніколи Тесла і Томаса Едісона наприкінці 19 століття можна було назвати справжньою війною, недаремно їхнє суперництво в тому, чия технологія передачі електричної енергії стане домінуючою у світі, що досі називають «Війною струмів».

Технологія ліній змінного струму Тесла або ліній постійного струму Едісона, - воістину епохальна суперечка, точка в якій була поставлена ​​лише наприкінці 2007 року, з остаточним завершенням переходу Нью-Йорка на мережі змінного струму, на користь Тесла.

Перші електричні генератори, що виробляють постійний струм, допускали просте з'єднання з лінією, і відповідно, з споживачами, у той час як генератори змінного струму вимагали синхронізації з енергосистемою.

Важливо, що споживачів розрахованих на змінний струм спочатку не існувало, і ефективна модифікація асинхронного двигуна, розрахованого безпосередньо на живлення змінним струмом, була винайдена лише до 1888 року, тобто через шість років після запуску Едісон першої електростанції постійного струму в Лондоні.

Після патентування Едісоном в 1880 році своєї системи виробництва та розповсюдження електричної енергії постійного струму, що включає три дроти – нульовий, плюс 110 вольт, і мінус 110 вольт, великий винахідник лампочки був уже впевнений у тому, що «зробить електричне освітлення настільки дешевим, що лише багатії будуть використовувати свічки».

Так, як уже було сказано вище, перша електростанція постійного струму була запущена Едісоном у січні 1882 року в Лондоні, через кілька місяців – на Манхеттені, і до 1887 року у Сполучених Штатах працювало вже понад сотню електростанцій постійного струму Едісона. У цей час Тесла працював у Едісона.

Незважаючи на уявне безхмарне майбутнє систем постійного струму Едісона, був у них дуже значний недолік. Для передачі електричної енергії на відстань застосовувалися дроти, а зі збільшенням довжини дроту, як відомо, зростає його опір, а отже, мають місце неминучі втрати на нагрівання. Таким чином, проблема вимагала вирішення - знижувати опір проводів, роблячи їх товщі, або піднімати напругу, щоб зменшити силу струму.

Ефективних методів підвищення напруги постійного струму на той момент не існувало, і напруга в лініях, як і раніше, не перевищувала 200 вольт, тому зрадити скільки-небудь значну потужність виходило лише на відстань не більше 1,5 км, а якщо потрібно передати електроенергію далі – дорожнеча дротів великого перерізу.

І ось, 1893 року Нікола Тесла та його інвестор, підприємець Джордж Вестингауз, отримали замовлення на освітлення ярмарку в Чикаго двома сотнями тисяч електричних лампочок. То була перемога. Три роки по тому, була побудована перша гідроелектростанція змінного струму на Ніагарському водоспаді для передачі електричної енергії в місто Буффало, що розташоване неподалік.

Втім, до 1928 року у США вже перестали розвивати системи постійного струму, повністю переконавшись у перевагах змінного струму. Ще через 70 років було розпочато їх демонтаж, до 1998 року в Нью-Йорку кількість споживачів постійного струму не перевищувала 4600, а до 2007 року не залишилося жодного, коли головний інженер «Консолідейтед Едісон» символічно перерізав кабель, і «Війна струмів» була закінчено.

Перехід на змінний струм сильно вдарив Едісону по кишені, і, відчуваючи свою поразку, він почав подавати до суду за порушення його патентних прав, проте рішення суддів були на його користь. Едісон не зупинявся, він став влаштовувати публічні демонстрації, де вбивав тварин змінним струмом, намагаючись переконати всіх і вся в небезпеці використання змінного струму, і навпаки – у безпеці мереж постійного струму.

Зрештою, дійшло до того, що в 1887 партнер Едісона, інженер Гарольд Браун запропонував страчувати злочинців за допомогою смертельно небезпечного змінного струму. Вестингауз і Тесла не стали постачати для цього генератори, і навіть найняли адвоката засудженому на страту на електричному стільці вбивці своєї дружини Кеммлеру. Але це не врятувало, і в 1890 Кеммлер був страчений змінним струмом, а Едісон подбав про те, щоб підкуплений журналіст облив за це Вестінгауза брудом у своїй газеті.

Незважаючи на тривалий чорний піар з боку Едісона, система змінного струму Тесла була приречена на успіх. Напруга змінного струму легко і ефективно можна було підвищувати за допомогою трансформаторів і передавати по проводах на відстані в сотні кілометрів без особливих втрат. Високовольтні лінії не вимагали використання товстих проводів, і зниження напруги на трансформаторних підстанціях дозволяло надавати споживачеві низьку напругу для живлення навантажень змінним струмом.

Почалося з того, що в 1885 Тесла звільнився від Едісона, і разом з Вестінгауз придбав кілька трансформаторів компанії Голар-Гіббс, і генератор змінного струму виробництва Siemens & Halske, після чого, за підтримки Вестінгауза почав власні експерименти. В результаті, через рік після початку експериментів, у Грейт-Баррінгтон, штат Массачусетс, розпочала роботу перша ГЕС змінного струму на 500 вольт.

Тоді ще не було моторів придатних для ефективного живлення змінним струмом, а вже в 1882 Тесла винайшов багатофазний електромотор, патент на який він отримав в 1888, в цьому ж році з'являється і перший лічильник змінного струму. Трифазна система була представлена ​​у Франкфурті-на-Майні, на виставці в 1891 році, і в 1893 Вестінгауз виграв тендер на будівництво електростанції на Ніагарському водоспаді. Тесла вважав, що енергії цієї ГЕС вистачить на всі Сполучені Штати.

Для примирення Тесла та Едісона Ніагарська Енергетична Компанія доручила Едісону будівництво лінії електропередачі від станції на Ніагарському водоспаді до міста Буффало. У результаті, компанія «General Electric», що належить Едісону, купила компанію «Томсон-Хьюстон», що виготовляла машини змінного струму, і сама почала їх виробництво.

Так, Едісон знову став при грошах, проте чорний піар проти змінного струму не припинив, - він розголосив і розтиражував по газетах знімки страти змінним струмом слонихи Топсі, яка затоптала в 1903 році трьох працівників цирку нью-йоркського Луна-парку.

Постійний і змінний струм - переваги та недоліки

Постійний струм, так склалося історично, знайшов широке застосування для живлення електродвигунів із послідовним збудженням на транспорті. Такі двигуни хороші тим, що розвивають великий момент, що крутить, при невеликій кількості обертів в хвилину, і це число обертів можна легко регулювати, просто змінюючи постійну напругу, що подається на обмотку збудження двигуна, або за допомогою реостата.

Електродвигуни постійного струму здатні майже миттєво змінювати напрямок свого обертання при зміні полярності живлення на обмотці збудження. Так, двигуни постійного струму досі широко застосовуються на тепловозах, електровозах, трамваях, тролейбусах, різних підйомниках і підйомних кранах.

Постійним струмом можна без проблем живити лампи розжарювання, різні прилади для здійснення промислового електролізу, гальванопластики, зварювання, також успішно його використовують для харчування складного медичного обладнання.

Безумовно, постійний струм корисний в електротехніці, адже відповідні ланцюги легко розраховуються і просто управляються, недаремно до 1887 року у Сполучених Штатах налічувалося понад сто електростанцій постійного струму, роботу над якими очолювала компанія Томаса Алва Едісона. Зрозуміло, що постійний струм зручний у разі, коли потреби у перетворенні, тобто. підвищенні чи зниженні напруги, і є головний недолік постійного струму.

Незважаючи на зусилля Едісона щодо впровадження систем передачі постійного струму, у таких систем був і значний мінус – необхідність використання великої кількості матеріалів та суттєві втрати при передачі.

Справа в тому, що напруга в перших лініях постійного струму не перевищувала 200 вольт, і передавати електрику можна було на відстань, що не перевищує 1,5 км від електростанції, при цьому багато енергії розсіювалося при передачі (згадайте).

Якщо все ж таки потрібно було передати більшу потужність на більшу відстань, доводилося застосовувати товсті важкі дроти, а це виходило дуже дорого.

В 1893 Нікола Тесла почав впровадження своїх систем змінного струму, які показали високу ефективність завдяки самій суті змінного струму. Змінний струм можна було легко перетворювати за допомогою трансформаторів, підвищуючи напругу, і тоді стала можлива передача електричної енергії на багато кілометрів з мінімальними втратами.

Так відбувається тому, що при подачі однієї і тієї ж потужності через дроти силу струму вдається знизити завдяки підвищенню напруги, тому і втрати при передачі менше, і необхідний переріз дротів відповідно зменшується. Саме тому мережі змінного струму стали впроваджуватися у всьому світі.

Змінним струмом живляться асинхронні двигуни в машинах і верстатах, індукційні печі, їм також можна живити і прості лампи розжарювання, будь-яке інше активне навантаження. Асинхронні двигуни та трансформатори справили революцію в електротехніці саме завдяки змінному струму.

Якщо для будь-якої мети необхідний безпосередньо постійний струм, наприклад для зарядки акумуляторів, то тепер його завжди можна отримати зі змінного за допомогою випрямлячів.

Нікола Тесла – інженер, фізик, найбільший винахідник та вчений ХХ століття. Його відкриття назавжди змінили світ, а його життя та біографія наповнені дивовижними подіями. Всесвітню популярність Тесла набув як творця електродвигуна, генератора, багатофазних систем та пристроїв, що працюють на змінному струмі, які стали основними віхами другого етапу промислової революції та дивовижними фактами його біографії.

Нікола Тесла відомий також як один із тих, хто вірив у існування вільної енергії ефіру. Провів велику кількість досвідів та експериментів, що підтверджують його наявність та можливість використання ефірних технологій. Його називають екстрасенсом, що передбачив сучасний світ, інші називають шарлатаном та шизофреником, треті – великим винахідником та вченим.

Дитинство

Батько знаменитого вченого Мілутін Тесла був священнослужителем, мати Георгина Тесла виховувала дітей та допомагала чоловікові у церкві. У Миколи було три сестри та брат, який загинув у дитячому віці, впавши з коня. Сім'я жила за 6 км від міста Госпіч у сербському селі Сміляни. Нікола Тесла народився 10 липня 1856 р.

Сьогодні батьківщина вченого знаходиться у Хорватії, на той час це була територія Австро-Угорщини. Перший клас школи хлопчик закінчує у селі. Незважаючи на обмежені умови та нестачу вчителів, йому там дуже подобалося.

Тому звістка про переїзд до Госпіча його засмутила. Причиною такої зміни стало підвищення батька у сані. Молодшу школу Нікола закінчує у Госпічі.

Після її закінчення відвідує трирічну гімназію. З дитинства вчиться бути самостійним. Батьки багато працюють, рідко бувають удома, за хлопчиком наглядають родичі. Допомагає господарювати, пізніше влаштовується на завод, щоб заробити кишенькові гроші. Восени 1870 року їде до Карловаца і вступає до Вищого реального училища.

Хвороба

В 1873 Нікола Тесла отримує атестат зрілості, розмірковує про призначення. Батьки хотіли, щоб син продовжив їхню справу, став священиком. Юнак мав інші інтереси, не пов'язані з церквою. Опинившись на роздоріжжі, з тугою розмірковує про майбутнє. Не бажаючи не послухатися батьків, Нікола вирішує вивчати духовні науки.

Доля розпорядилася інакше. У Госпічі вибухнула епідемія холери, що викосила десяту частину городян. Вся сім'я Тесли хворіла, тому Ніколі суворо заборонили повертатися додому. Він їде до батьків і незабаром занедужує. Дев'ять місяців хвороби, ускладненої іншими захворюваннями, стали йому важким випробуванням.

Становище було безнадійним, лікарі не могли допомогти. В один із важких днів кризи відбулася розмова з батьком. Батько, намагаючись підбадьорити юнака, сказав, що все буде добре, і він видужає. Нікола відповів, що видереться, якщо батько дозволить йому присвятити своє життя інженерній справі. Батько пообіцяв умираючому синові, що він навчатиметься у найпрестижнішому університеті Європи.

Можливо, це і стало причиною одужання Миколи. Сам він із вдячністю згадує знахарку, яка опинилась у домі священика тоді, коли вже ніхто й ні на що не сподівався. Літня жінка напувала хворого відваром з бобів, який виявився чудодійним зіллям, що поставив юнака на ноги. Після одужання Нікола три роки ховався в горах від служби в армії, бо ще не до кінця оговтався від хвороби.

Після болісної хвороби у Тесли з'явився маніакальний страх перед можливістю знову підчепити заразу. Він часто мив руки. Помічаючи муху, що повзає столом, вимагав заміни страв. Друга дивина, яку він знайшов після хвороби, це сильні спалахи світла, що приховують реальні об'єкти і замінюють думки.

Згодом ця особливість виявилася в тому, що разом із спалахами виникали бачення його майбутніх винаходів. Незвичайний дар виражався у цьому, що вчений представляв пристрій чи прилад, подумки тестував і втілював у дійсність, отримуючи готовий до застосування виріб. Його здібностям міг би позаздрити сучасний комп'ютер.

Навчання

В 1875 Нікола Тесла стає студентом вищого технічного училища в Граці (нині Грацький технічний університет), вивчає електротехніку. На першому курсі, спостерігаючи за машиною Грама, робить висновок, що її повноцінній роботі заважає постійний струм двигуна. Викладач різко розкритикував його, сказавши, що на змінному струмі машина не працюватиме взагалі.

На третьому курсі звикли до азартних ігор, програвав багато грошей. Згадуючи цей період життя, він пише, що карткові ігри були для нього не розвагою, а бажанням відволіктися від невдач.

Виграні суми роздавав програвшим – за це його називали диваком. Захоплення азартними іграми закінчилося великим програшем, після якого матері довелося позичати гроші у знайомої, щоб віддати картковий борг.

Студент, який вирішує в голові найскладніші завдання, хоч як це дивно, не склав випускні іспити, тому училище не закінчив. 1879-го помирає батько. Щоб допомогти сім'ї, Нікола влаштовується викладачем гімназії у Госпічі. Наступного року, який фінансується дядьками, стає студентом філософського факультету університету у Празі. Після першого семестру кидає навчання та їде до Угорщини.

Робота в Європі

У 1881 р. переїжджає до Будапешту, працює в інженерному відділенні Центрального телеграфу проектувальником та креслярем. Тут у нього з'являється доступ до вивчення прогресивних винаходів, можливість експериментувати та втілювати власні ідеї. Головним завданням цього періоду було винахід електродвигуна на змінному струмі.

За два неповні місяці інтенсивної роботи створює всі однофазні та багатофазні мотори, всі модифікації системи, пов'язані з його ім'ям. Новаторство праць Тесли полягало в тому, що завдяки їм з'явилася можливість передачі енергії на великі відстані, живлячи освітлювальні прилади, фабричні машини та побутові пристрої.

1882-го переїжджає до Парижа, влаштовується до Континентальної компанії Едісона. Компанія працювала над будівництвом електростанції для залізничного вокзалу у Страсбурзі. Для вирішення робочих питань туди було направлено Тесла. У вільний час вчений працює над асинхронним електродвигуном, 1883-го демонструє його роботу в мерії Страсбурга.

Робота в Америці

1884-го повертається до Парижа, де йому відмовляють у виплаті обіцяної премії. Ображений Тесла звільняється і вирішує їхати до Америки. 6 липня прибуває до Нью-Йорка. Влаштовується в Edison Machine Works інженером з ремонту електродвигунів та генераторів постійного струму.

Тесла сподівається присвятити себе улюбленій роботі – створенню нових машин, але креативні ідеї винахідника дратують Едісона. Між ними відбулася суперечка. Емігрант у разі програшу опонента мав отримати майже мільйон американських доларів. Тесла виграв суперечку, представивши 24 різновиди винаходу Едісона. Пославшись на те, що суперечка була жартівливою, грошей не дав.

Винахідник звільняється та стає безробітним. Щоб якось прожити, риє канави та приймає пожертвування. У цей період відбулося його знайомство з інженером Брауном, з легкої руки якого про ідеї вченого дізнаються зацікавлені люди. На П'ятій авеню для Миколи знімають лабораторію, яка згодом стає Тесла арк лайт компанії, що випускає дугові лампи для вуличного освітлення.

Влітку 1888 Тесла починає співпрацю з американцем Джорджем Вестингаузом. Промисловець купує у винахідника кілька патентів та партію дугових ламп. Усвідомивши, що перед ним геній, він викуповує майже всі патенти та запрошує на роботу до лабораторії власної компанії. Тесла відмовляється, розуміючи, що це обмежить волю.

У 1888-1895 роки найплідніші, вчений досліджує високочастотні магнітні поля. Американський інститут електроінженерів запрошує його виступити із лекцією. Виступ перед електротехніками мав небувалий успіх.

1895-го 13 березня лабораторія на П'ятій авеню згоріла дощенту. У пожежі було знищено і його останні винаходи. Вчений заявив, що готовий поновити все по пам'яті. «Компанія Ніагарських водоспадів» надала фінансову підтримку 100 000 доларів. Почати роботу в новій лабораторії Тесла зміг уже восени.

Відкриття та винаходи

Що він винайшов? У Ніколи Тесли було багато винаходів, але найважливішими для науки відкриттями стали:

• Підсилюючий трансформатор для збудження Землі, що діє передачі електроенергії аналогічно телескопу в астрономічних спостереженнях.
• Спосіб збереження та передачі світла;
• Теорія полів (магнітна підлога, що обертається);
• Змінний струм;
• Двигун змінного струму;
• Котушка Тесла;

• Радіо;
• Рентгенівські промені;
• Підсилюючий передавач;
• Турбіна Миколи Тесла;
• Тіньова фотографія;
• Неонові лампи;
• Трансформаторна підстанція гідроелектростанції Адамса;
• Телеавтомат;
• Асинхронний двигун;
• Електродинамічна лампа індукції.
• Дистанційне управління;
• Електричний підводний човен;

• Робототехніка;
• Озоновий генератор Тесла;
• Холодний вогонь.
• Бездротові комунікації та безмежна вільна енергія;
• Лазер.
• Плазмова куля.
• Установка для виробництва кульових блискавок.

Таємниця, що оточує особистість Тесли, народжувала міфи та легенди. У сучасних дослідників викликає сумнів його ставлення до Філадельфійського експерименту з кораблем, до Тунгуського метеориту, створення електромобіля, променів смерті та деяких інших непідтверджених сенсаційних відкриттів. Тесла вірив у універсальний розум, Хроніки Акаші, енергію Землі й у те, що вона – жива істота.

Особисте життя

Тесла відрізнявся екстравагантним характером та дивними звичками. У нього закохувалося багато жінок, але не відповідав взаємністю і був одружений. Дотримувався переконань, що сімейне життя, народження дітей несумісні з науковою роботою. Незадовго до смерті вчений зізнається, що відмова від особистого життя була невиправданою жертвою.

У Тесли після того, як він залишив будинок батьків, не було власного будинку. Жив у лабораторії або у готельних номерах. Спав дві години на добу, а одного разу провів за роботою 84 години, не відчуваючи втоми. У свій час щодня пив віскі, вважаючи, що це продовжить йому життя. При цьому страждав від неврозів та нав'язливих станів.

Був прихильником Євгеніки – селекції людей та контролю за народжуваністю.

Монумент великому винахіднику та вченому за його заслуги та відкриття споруджено у Силіконовій долині у 2013 році на добровільні пожертвування шанувальників.

Кошти зібрані за допомогою сервісу Kickstarter. На підставі статуї закладено капсулу, яку відкриють у 2043 році. Пам'ятник є безкоштовною точкою бездротового доступу до Інтернету.

Нікола Тесла був людиною з величезною кількістю ідей. Міркуйте самі: з ім'ям вченого пов'язано більше трьохсот патентів. Він далеко випереджав час, тому багато його теорії, на превеликий жаль, не знайшли фізичного втілення. Незважаючи на те, що Тесла так і не отримав визнання від головного суперника, Томаса Едісона, його незаперечний талант приніс людству справді корисні винаходи. Ми зібрали деякі з найбільш вражаючих творів Миколи Тесла.

Найвидовищніший винахід Миколи Тесла

Котушка Тесла була винайдена у 1891 році. Вона складалася з первинної та вторинної котушок, кожна з яких мала власний конденсатор для запасу енергії. Між котушками знаходився іскровий проміжок, у якому генерувався розряд електрики, здатного перетворюватися на дуги, проходити крізь тіло і створювати область заряджених електронів.

Тесла був одержимий мрією бездротової міської електрифікації, що послужило поштовхом до винаходу цього механізму. В наші дні котушка Тесла найчастіше використовується для розваги та популяризації науки - її можна побачити в експозиціях природничо-наукових музеїв по всьому світу. Однак важливість даного винаходу полягає в тому, що було знайдено ключ до розуміння природи електрики та можливості його використання.

Башта Варденкліфф - один із символів генія Тесла

Розвиваючи ідею передачі електроенергії без застосування дротів, Тесла вирішив, що найкраще робити це на великих висотах. Саме тому, користуючись фінансовою допомогою меценатів, він створив лабораторію у горах Колорадо-Спрінгс у 1899 році. Там він побудував свою найбільшу і найпотужнішу котушку Тесла, яку назвав «підсилюючим передавачем». Він складався з трьох котушок і складав майже 16 метрів у діаметрі. Передавач генерував мільйони вольт електрики та створював пучки блискавок довжиною до 40 метрів. На той момент це була найпотужніша блискавка, створена штучно.

Проблема полягала в тому, що Тесла був надто амбітний для своєї епохи: ідея бездротової передачі енергії почала втілюватися в життя лише в другому десятилітті XXI століття, та й як концепти і зразки. Незважаючи на те, що проект все ще лежить за межами повсякденного використання, далекоглядність винахідника вражає. Підсилюючий передавач був попередником Вежі Тесла, або вежі Варденкліфф, яка, за задумом свого творця, мала забезпечити світ безплатною електрикою та комунікацією. Тесла розпочав роботу над проектом у 1901 році, але після того, як фінансування припинилося, він згорнув свої дослідження, а в 1915 році ділянку було виставлено на торги. Провал вибив землю з-під ніг винахідника: його спіткав нервовий зрив, і Нікола Тесла оголосив про своє банкрутство.

Турбіна Ніколи Тесла

Ефективність та раціональність завжди були присутні у творах Тесли

На початку XX століття, на зорі ери поршневих двигунів внутрішнього згоряння, Тесла створив свою турбіну, яка могла конкурувати з двигуном внутрішнього згоряння (ДСВ). У турбіні були відсутні лопаті, а паливо згоряло поза камерою, обертаючи гладкі диски. Саме їхнє обертання і давало роботу двигуну.

У 1900 році, коли Тесла протестував свій двигун, ефективність споживання палива склала 60% (до речі, з нинішніми технологіями цей показник не перевищує 42% перетворення палива на енергію). Незважаючи на безумовний успіх винаходу, він не прижився: бізнес був орієнтований саме на поршневі ДСВ, які і зараз, понад 100 років, залишаються основною рушійною силою автомобілів.

Нога генія у черевику стала надбанням історії

В 1895 німецький фізик Вільгельм Конрад Рентген виявив таємничу енергію, яку він назвав «рентгенівськими променями». Він виявив, що якщо помістити фотоплівку між частиною тіла та свинцевим екраном, то вийде знімок кісток. Через кілька років, саме знімок руки дружини вченого, на якому видно кісткову будову кінцівки та обручку, приніс Рентгену світову популярність.

При цьому є ряд доказів того, що ще до відкриття рентгенівських променів, Тесла знав про їхнє існування: його дослідження було припинено через пожежу в лабораторії 1895 року, яка сталася незадовго до публікації результатів дослідів Рентгена. Проте відкриття нових променів надихнуло Ніколу Теслу на створення власної версії рентгена з використанням вакуумних трубок. Свою технологію він назвав «тіньовою фотографією».

Тесла вважається першою людиною в США, яка зробила рентгенівський знімок власного тіла: «у кадрі» виявилися його ноги у черевиках. Цей знімок разом із захопленим листом, у якому Нікола Тесла вітав свого колегу з великим відкриттям, було відправлено Рентгену. Той, у свою чергу, похвалив американського вченого за чіткість та гарну якість його тіньової фотографії. Ця особливість покращеного методу внесла значний внесок у розвиток сучасних рентгенівських апаратів, і її так і не вдалося перевершити.

Тесла випередив Марконі, але все ж таки не став батьком радіо

Особистість винахідника радіо до сьогодні є предметом запеклих суперечок. У 1895 Тесла був готовий передати радіосигнал на відстань 50 км, але, як ми вже знаємо, його лабораторія згоріла, що загальмувало дослідження в даній області. У той же час в Англії італієць Гульєльмо Марконі розробив та запатентував технологію бездротової телеграфії у 1896 році. У системі Марконі використовувалися два контури, що знизило площу радіопередачі, а напрацювання Тесла могли значно збільшити вихідну потужність сигналу.

Нікола Тесла представив свій винахід перед Патентним бюро США у 1897 році та отримав патент у 1900 році. У цей же час Марконі спробував отримати патент у США, але його винахід було відкинуто, тому що воно надто схоже на вже запатентовану технологію, що належить Теслі. Злякавшись, Марконі відкрив власну компанію, що перебуває під серйозним захистом Ендрю Карнегі та Томаса Едісона.

У 1901 році, використовуючи ряд патентів, що належать Теслі, Марконі зміг передавати радіохвилі через Атлантику. У 1904 році, не маючи виразного обґрунтування, Патентне бюро скасувало своє рішення і визнало патент Марконі дійсним, що й зробило його формальним винахідником радіо. У 1911 році італієць отримав Нобелівську премію, а через 4 роки, у 1915, Тесла подав до суду на компанію, що належить Марконі, за незаконне використання чужої інтелектуальної власності. На жаль, на той момент Нікола Тесла був занадто бідний, щоб позиватися до великої корпорації. Судові позови припинилися лише в 1943 році, через кілька місяців після смерті винахідника. Тоді комісія ухвалила законність його вимог і залишила в силі патент Тесли.

Неонові лампи

До того ж, Тесла винайшов неонові вивіски

Незважаючи на те, що флуоресцентне або неонове світло не було відкрито Миколою Теслою, він зробив вагомий внесок у покращення технології їх отримання: ніхто досі не вигадав альтернативи його катодному випромінюванню, що отримується за допомогою електродів, поміщених у вакуумні трубки.

Тесла побачив потенціал експериментів із газовим середовищем, через яке проходили електричні частинки, а також розробив чотири різні типи освітлення. Наприклад, він конвертував так званий чорний колір у видимий спектр за допомогою фосфоресцентних речовин, створених ним же. Крім того, Тесла знайшов практичне застосування таким технологіям, як неонові лампи та рекламні вивіски.

На Всесвітній виставці в Чикаго (також званою Колумбійською Експозицією) у 1893 році Тесла обладнав своє виставкове місце неоновими вивісками, які миттєво справили враження на відвідувачів. Ідея настільки сподобалася людям, що неонові вогні відтоді стали символом мегаполісів у всьому світі.

Трансформаторна підстанція гідроелектростанції Адамса

Тесла побудував першу підстанцію греблі, яка приборкала силу водоспаду

Комісія з Ніагарського водоспаду знаходилася в пошуку компанії, яка може побудувати ГЕС, здатну приборкати потужність водних ресурсів на довгі роки. Спочатку фоворітом була фірма Томаса Едісона, проте після того, як Тесла продемонстрував ефективність змінного струму перед представниками компанії «Вестінгхаус Електрик», вибір ліг на нього в 1983 році. Інженери «Вестінгхаус» використовували напрацювання Ніколи Тесла, але великою перешкодою було отримання фінансування такого інноваційного проекту, у життєздатності якого багато хто сумнівався.

Тим не менш, 16 листопада 1896 року в машинному залі ГЕС Адамса був урочисто повернутий рубильник, а станція почала забезпечувати електрикою місто Буффало у штаті Нью-Йорк. Пізніше було побудовано ще десять генераторів, що працюють для електрифікації Нью-Йорка. На той час проект був справді революційним і поставив планку всім сучасних електростанцій.

Асинхронний двигун

Ще один винахід Тесла, який все ще використовується в кожному будинку

Асинхронний двигун складається з двох частин - статора та ротора та в роботі використовується змінний струм. Статор залишається нерухомим, за допомогою магнітів, обертаючи ротор, що знаходиться в середині конструкції. Такий тип двигуна відрізняється довговічністю, простотою у використанні та порівняно низькою вартістю.

У 80-х роках XIX століття над створенням асинхронного двигуна працювали два винахідники: Нікола Тесла та Галілео Феррарі. Обидва вони представили свої напрацювання у 1888 році, проте Феррарі випередив свого суперника на два місяці. При цьому їх дослідження були незалежними, а результати ідентичними, до того ж обидва винахідники використовували патенти Тесли. Асинхронний двигун став неймовірно популярним і використовується досі у пилососах, фенах та електроінструментах.

Так виглядав предок сучасних дронів

В 1898, на виставці електротехніки в Медісон-Сквер-Гарден, Тесла продемонстрував свій винахід, який він назвав «телеавтоматом». По суті, це була перша у світі радіокерована модель судна. Винахід був патенту, оскільки представники Патентного бюро не бажали визнавати існування те, що (на їхню думку) було існувати. Нікола Тесла показав неспроможність їх сумнівів, продемонструвавши свій винахід на виставці. Він дистанційно керував кермовим гвинтом моделі та освітленням корпусу за допомогою радіохвиль.

Цей винахід став першим ступенем у трьох абсолютно різних сферах. По-перше, Тесла розробив пульт дистанційного керування, який зараз застосовується у побуті – від домашніх телевізорів до гаражних воріт. По-друге, модель була першим роботом, який рухався без прямої дії людини. І нарешті, по-третє, поєднання робототехніки та дистанційного керування дозволяють назвати катер Миколи Тесла прадідушкою сучасних дронів.

Винахід змінного струму

Без цього винаходу Тесли сучасний світ виглядав би інакше

Не підлягає сумніву той факт, що найважливіші винаходи Миколи Тесла пов'язані зі змінним струмом. Хоча винахідник і не є піонером у цій галузі, його дослідження дозволили провести електрифікацію на світовому рівні.

Говорячи про те, як змінний струм завоював світ, не можна не згадати ім'я Томаса Едісона. На зорі своєї діяльності Тесла працював у компанії свого майбутнього суперника. Саме фірма Едісона першою почала працювати з постійним струмом. Змінний струм схожий за характеристиками з батареями, оскільки посилає енергію на носії поза контуром. Проблема в тому, що сила струму поступово слабшає, а це унеможливлює переміщення електрики на великі відстані. Це завдання вирішив Тесла, працюючи зі змінним струмом, який дозволяє переміщувати електрику від джерела та назад, а також покривати величезні відстані між об'єктами.

Томас Едісон засуджував Ніколу Теслу за його дослідження в галузі змінного струму, вважаючи їх безглуздими та безперспективними. Саме ця критика стала приводом для того, щоб шляхи двох винахідників розійшлися назавжди. Поки Тесла був безробітним і перебивався на випадкових заробітках, не міг зібрати кошти на створення власної компанії. Минули успіхи привернули до його робіт увагу Джорджа Вестінгхауса, інженера та бізнесмена. Він викупив усі патенти Миколи Тесли, пов'язані зі змінним струмом.

Поворотним моментом в історії електрики можна назвати тендер на встановлення висвітлення Всесвітньої виставки в Чикаго в 1983 році, в якому брали участь фірми Едісона та Вестінгхауса. Перший запропонував електрифікувати експозицію за 554 тисячі доларів, а другий обіцяв зробити це за 399 тисяч доларів, що й дало йому перемогу і контракт, а потім успішне втілення обіцяного в життя, тим самим забезпечивши змінному струму світле майбутнє. І знову завдяки великому генію Миколи Тесла.

Всі ці винаходи ще раз доводять, що, насамперед, Тесла був мрійником, який не боявся зійти з протоптаної стежки класичної науки і мислити ширше за встановлені на той час рамки. Хто знає, в якому б столітті ми зараз жили, якби Тесла не був одержимий новими ідеями практиком?

У школі нам розповідали про знамениті війни, які змінювали хід історії. Всі ми знаємо про Столітню війну між Францією та Англією, хоча вона закінчилася ще в середині XV ст. А ось про інший сторічний конфлікт, що завершився наприкінці листопада 2007 року, мало хто знає. Почасти тому, що він розвертався в США — і не на полях битв.

Драми науки: невідома "війна струмів"

Проникливі читачі вже здогадалися, що йтиметься про так звану "Війну струмів". War of the Currentsабо Battle of Currents. Так стали називати протистояння між Томасом Едісоном (1847-1931) та Джорджем Вестингаузом (1846-1914) за використання постійного та змінного струму. Невідомо точно, хто і коли першим використав це визначення — у газетах кінця ХІХ століття воно не зустрічається. Суперечка, започаткована двома американськими винахідниками та бізнесменами ще у 1880-ті роки, остаточно завершилася наприкінці листопада 2007 року, коли Нью-Йорк, електрифікований 125 років тому Едісоном, остаточно перейшов із постійного струму на змінний.

Це була війна за такий величезний ринок, як Сполучені Штати Америки, яку вели дві найбільші корпорації, Edison General Electric(на початку 1890-х років вона стала називатися General Electric) та Westinghouse Electric. Спочатку США стали використовуватися стандарт постійного струму. Патент на надання цього виду послуг мав Едісон, тому він відстоював право передавати електричну енергію у такий спосіб.

Однак при передачі постійного струму, в якому електрони летять в одному напрямку, на великі відстані значна кількість електроенергії втрачається. Струм з електростанцій Едісона, що виробляли напругу 110 вольт, ефективно передавався лише на відстань трохи більше півтора кілометра. Ліквідувати цей недолік можна було, використовуючи мідні дроти дуже великого перерізу або будуючи безліч локальних електростанцій. Обидві перспективи виявилися не надто райдужними через їхню складність і дорожнечу.

Коли Джордж Вестінгауз дізнався про плани Едісона, він виступив за змінний струм. На той час вже з'явилися недорогі трансформатори, що працювали на високих потужностях. Передавати електроенергію на великі відстані з мінімальними втратами можна було за допомогою високовольтних ліній. Крім того, випускник вищого технічного училища в Граці та Празького університету, серб-емігрант Нікола Тесла, який протягом року успішно працював на фірму Едісона, у 1885 році опинився у Вестінгауза — на попередньому місці йому необачно відмовилися підвищити зарплату. Вже 1888 року Тесла запатентував індукційний двигун, що працював на змінному струмі.

Здавалося, Едісон не мав жодних шансів перемогти. Тоді підприємець в Едісоні узяв гору над винахідником та фізиком. Він подав дюжину позовів, звинувачуючи Вестингауза в плагіаті, але Едісонові сутягу в усіх випадках було відмовлено. І тоді батько фонографа вирішив створити своєму супротивнику імідж зловісного винахідника — за допомогою чорного піару уявити Вестінгауза зловісним містером Хайдом, що ховався під маскою добренького доктора Джекіла.

Якось внаслідок нещасного випадку загинула людина. Його вбило змінним струмом від пробитого трансформатора, що стояв у його підвалі. Пригода широко висвітлювалася в пресі, що зіграло на руку Едісон. На додачу Едісон в 1903 році зняв страту слонихи Топсі - вона була засуджена до вбивства електричним струмом за те, що розтоптала трьох людей, у тому числі жорстокого дресирувальника.

За допомогою електрики стали відправляти у кращий світ не лише слонів. Першим злочинцем, страченим у США на електричному стільці, став Вільям Кеммлер, який убив дружину сокирою. У 1890 році через тіло Кеммлера пропустили два потужні розряди змінного струму напругою 1,3 тисячі вольт кожен. А вже наступного дня з'явилася стаття з гучним заголовком "Вестінгауз стратив Кеммлера". Страта виглядала настільки бридко, що сам Вестінгауз похмуро помітив: "Сопіром би в них вийшло краще". У результаті він відмовився постачати генератори змінного струму для страти на електричному стільці.

Проте перемога Едісона на перевірку виявилася пірровою. Незважаючи на те, що вже в 1892 на Манхеттені з'явилася перша в США працююча на постійному струмі електростанція і кількість споживачів збільшувалася рік у рік, закони ринку, як водиться, були невблаганні.

Вже в 1893 Вестінгауз і Тесла виграли тендер на освітлення Всесвітнього ярмарку в Чикаго, а через три роки змонтували на Ніагарському водоспаді першу гідросистему для живлення змінним струмом другого за величиною міста штату Нью-Йорк - Буффало. У той же час Едісону спішно довелося об'єднати свою компанію Thomson-Houston Electric Company, що займалася виробництвом продукції для інфраструктури енергопостачання змінним струмом

Персональна суперечка двох ділових людей завершилася до 1896 року, її результат визначили міркування економічної вигоди від використання змінного струму. Всі справи в General ElectricЕдісон передав до рук професійних менеджерів. Скріпивши серце, він змушений був визнати поразку і назвав свій виступ на підтримку постійного струму найбільшою помилкою у своїй кар'єрі.