Selbst unter den vielen großen und innovativen Köpfen des späten 19. Jahrhunderts ragt Nikola Tesla, der serbisch-amerikanische Erfinder, der das rotierende Magnetfeld entdeckte, durch die schiere Größe seines Beitrags zur Wissenschaft heraus.

Im Laufe seines außerordentlich produktiven Lebens meldete Tesla mindestens 278 Patente an. Hier ist eine bescheidene Auswahl seiner bemerkenswertesten Erfindungen.

1. die Tesla-Spule

Die Teslaspule ist wahrscheinlich Teslas berühmteste Erfindung und sicherlich eine seiner spektakulärsten. Sie ist das Ergebnis seines Ehrgeizes, ein System zur drahtlosen Übertragung von Elektrizität zu schaffen.

Das System besteht aus zwei Teilen - einer Primär- und einer Sekundärspule, die beide über einen eigenen Kondensator verfügen (der wie eine Batterie elektrische Energie speichert). Die Primärspule ist an eine Stromquelle angeschlossen, von der sie so stark aufgeladen wird, dass die Ladung den Luftwiderstand im Raum zwischen den beiden Spulen (die so genannte Funkenstrecke) bricht. Dadurch entsteht ein Magnetfeld, das baldZwischen den beiden Spulen fließt mehrere hundert Mal pro Sekunde Funkenflug, der den Kondensator der Sekundärspule auflädt, bis er in einem spektakulären Stromstoß ausbricht.

Die Tesla-Spule hat nur begrenzten praktischen Nutzen, aber sie hat unser Verständnis von Elektrizität verändert, und viele der wichtigsten elektrischen Innovationen des 20. Jahrhunderts - einschließlich Fernsehern und Radios - verwenden weiterhin ähnliche Technologien.

Die Tesla-Spule in Aktion in Nikola Teslas Labor in Colorado Springs, Dezember 1899.

Bildnachweis: Nikola Tesla via Wikimedia Commons / Public Domain

2. die Tesla-Turbine

Inspiriert durch den sich abzeichnenden Erfolg des Kolbenmotors in Automobilen beschloss Tesla, seinen eigenen turbinenartigen Motor zu entwickeln. Teslas Turbine, die auch als Grenzschichtturbine und Kohäsionsturbine bekannt ist, zeichnete sich durch eine besondere Konstruktion aus. Im Gegensatz zu herkömmlichen Turbinen hatte Teslas Konstruktion keine Schaufeln, sondern verwendete glatte Scheiben, die in einer Kammer rotierten, um Bewegung zu erzeugen.

Teslas neuartiger Turbinenmotor setzte sich nie wirklich durch, obwohl er eindeutige Vorteile gegenüber der herkömmlichen Turbine bot: Seine Konstruktion war nicht nur anpassungsfähig und billiger in der Herstellung als Schaufelturbinen, sondern auch beeindruckend effizient: Er erreichte 3.600 Umdrehungen pro Minute und leistete 675 PS.

3. radio

Nun, es stellt sich heraus, dass Marconis Behauptung zumindest fragwürdig ist. Tatsächlich machte Tesla mit seinen Spulen Mitte der 1890er Jahre vielversprechende Fortschritte bei der Übertragung und dem Empfang von Funksignalen, bevor Marconi 1896 das erste Patent für drahtlose Telegrafie erhielt.

Anfang 1895 war Tesla bereit, ein Funksignal über 50 Meilen von seinem Labor in der 33 und 35 South Fifth Avenue in Manhattan nach West Point, NY, zu senden, doch bevor sein bahnbrechender Test abgeschlossen werden konnte, kam es zu einer Katastrophe: Ein Gebäudebrand zerstörte Teslas Labor und nahm seine Arbeit mit. Ein Jahr später meldete Marconi in England sein erstes Patent für drahtlose Telegramme an.

Guglielmo Marconi mit seinem frühen drahtlosen Funktelegrafiesender und -empfänger, 1897

Bildnachweis: Unbekannter Autor via Wikimedia Commons / Public domain

4. lupenförmiger Sender

Wie so vieles von Teslas Arbeit war auch der Vergrößerungssender eine Erweiterung seiner Teslaspulentechnologie. Nachdem er 1899 ein Labor in Colorado Springs eingerichtet hatte, verfügte er über den Platz und die Ressourcen, um die bisher größte Teslaspule zu bauen. Er nannte dieses Dreifachspulensystem den Vergrößerungssender. Es hatte einen Durchmesser von 52 Fuß, erzeugte Millionen von Volt Strom und produzierte 130 Fuß lange Blitze.

5. der Induktionsmotor

Wie bei vielen von Teslas Erfindungen war die Anerkennung der Erfindung des Induktionsmotors umstritten. In diesem Fall setzte sich Tesla gegen den italienischen Erfinder Galileo Ferraris durch, der die gleiche Technologie mehr oder weniger zur gleichen Zeit entwickelte. Obwohl Ferraris sein Konzept eines Motors, der die elektromagnetische Induktion zum Drehen des Rotors nutzt, zuerst vorstellte, meldete Tesla seine Patente vor dem Italiener an.

6. wechselstrom

Teslas größter Beitrag für die Menschheit war wohl sein Einfluss auf die Entwicklung des Wechselstroms (AC), der vielleicht nicht unbedingt in die Liste seiner Erfindungen aufgenommen werden sollte, aber es besteht kein Zweifel daran, dass seine Technologie entscheidend dazu beigetragen hat, dass sich der Wechselstrom als das weltweit vorherrschende elektrische System durchgesetzt hat.

Teslas Begeisterung für den Wechselstrom wurde von Thomas Edison - für den Tesla in den 1880er Jahren arbeitete - heftig angefochten, der den Gleichstrom stark favorisierte. Edison hielt Wechselstrom für gefährlicher als Gleichstrom, und es kam zu einem sehr öffentlichen "Krieg der Ströme", bei dem der größte Verfechter des Wechselstroms, George Westinghouse, Teslas Induktionsmotor in seinem vollständig integrierten Wechselstromsystem verwendete. Trotz EdisonsDie Opposition hat den Glauben von Westinghouse an AC letztlich bestätigt.

7. hydroelektrische Energie

Eines der beeindruckendsten Produkte von Teslas Partnerschaft mit George Westinghouse war sicherlich das Adams-Kraftwerk, das erste Wasserkraftwerk der Welt. Mit diesem innovativen Kraftwerk wurde eine lang gehegte Hoffnung erfüllt, dass die gewaltige Kraft der Niagarafälle, eines der spektakulärsten Naturwunder Nordamerikas, nutzbar gemacht werden könnte. Das Projekt war das indirekte Ergebnis eines Wettbewerbs, der von derder Internationalen Kommission der Niagarafälle, um einen Plan zu finden, der genau dies ermöglicht.

Der Leiter der Kommission, Lord Kelvin, war jedoch von Westinghouse Electric's Vorführung von Wechselstrom auf der Weltausstellung 1893 in Chicago so beeindruckt, dass er Westinghouse und Tesla bat, eine Lösung zur Übertragung von Wechselstrom zu entwickeln.

Das Projekt erwies sich als schwierig und kostspielig, aber trotz zunehmender Skepsis unter den Investoren zweifelte Tesla nie daran, dass es sich letztendlich als Erfolg erweisen würde. Am 16. November 1896 wurde die Station schließlich in Betrieb genommen, und der vom revolutionären Transformatorenhaus des Adams-Kraftwerks erzeugte Strom begann, Buffalo, NY, zu versorgen. Schon bald wurden zehn weitere Generatoren gebaut undDie Energie aus dem Kraftwerk wurde zur Elektrifizierung von New York City genutzt.

Westinghouse-Generatoren im Edward Dean Adams-Kraftwerk in Niagara Falls, 1905.

Bildnachweis: Werke der Westinghouse Electric & Manufacturing Company via Wikimedia Commons / Public domain

8. der Schattengraph

Ein weiterer Bereich von Teslas Forschung, der durch das Feuer, das 1895 sein New Yorker Labor zerstörte, wahrscheinlich eingeschränkt wurde, betrifft die Entwicklung der Röntgentechnik. Der deutsche Wissenschaftler Wilhelm Conrad Röntgen entwickelte am 8. November desselben Jahres den ersten Röntgenstrahl, eine bahnbrechende Leistung, die ihm 1901 den ersten Nobelpreis einbrachte.

Inspiriert von Röntgens Röntgenstrahlen, erneuerte Tesla sein eigenes Interesse und entwickelte den Shadowgraph unter Verwendung einer Vakuumröhre. 1896 entstand sein Bild eines Schuhs mit einem Fuß darin, das als Amerikas erstes Röntgenbild gilt.

9. neonleuchten

Neonröhren sind ein weiteres Beispiel für eine Technologie, die Tesla eher weiterentwickelt als erfunden hat. 1910 läutete der Franzose Georges Claude das Neonzeitalter ein, als er auf dem Pariser Automobilsalon ein Paar 38 Fuß lange Neonröhren ausstellte. Etwas, das der Neonbeleuchtung ähnelt, war jedoch schon Jahrzehnte zuvor, Mitte des 19. Jahrhunderts, von Heinrich Geißler, einem deutschen Glasbläser und Physiker, entwickelt worden.neonähnliche Effekte, indem ein Strom durch Glasröhren geleitet wird, die mit Gasen wie Argon gefüllt sind.

Tesla war im Besitz mehrerer von Geißlers Röhren und beobachtete, dass sie nacheinander aufleuchteten, wenn er die Frequenz seiner Spule einstellte. Diese zufällige Entdeckung war eine dramatische Verwirklichung seines Interesses an drahtloser Energie. 1893 stellte er auf der Weltausstellung in Chicago eine Auswahl von Entladungslampen aus, die aufleuchteten, ohne durch Elektroden oder Drähte betrieben zu werden.

10. das Tesla-Ventil

Teslas außergewöhnliches Vermächtnis trägt auch fast 80 Jahre nach seinem Tod noch Früchte. Erst 2021 wurde sein 1920 patentiertes "Vavular Conduit" von Wissenschaftlern wieder aufgegriffen, die eine Vielzahl neuer Anwendungen für Teslas jahrhundertealte Konstruktion fanden. Während Tesla natürlich eher für seine Arbeit mit elektrischen Strömen und Schaltkreisen bekannt ist, ist das Ventil ein interessantes Beispiel dafür, wie sein Genieauf ein anderes wissenschaftliches Gebiet angewandt.

Die Vorrichtung, die keine beweglichen Teile hat, besteht aus einer Reihe miteinander verbundener tropfenförmiger Schleifen, die einen klaren Weg für den Vorwärtsfluss der Flüssigkeit bieten und gleichzeitig die Geschwindigkeit des Rückflusses begrenzen. Man geht davon aus, dass eine überarbeitete Version des Tesla-Ventils eine wirksame Alternative zum herkömmlichen Rückschlagventil darstellen könnte, die es ermöglicht, den Fluss ohne bewegliche Teile zu steuern.