Zelfs onder de vele grote en innovatieve geesten van het einde van de 19e eeuw onderscheidt Nikola Tesla, de Servisch-Amerikaanse uitvinder die het roterende magnetische veld ontdekte, zich door de omvang van zijn bijdrage aan de wetenschap.

In de loop van zijn buitengewoon productieve leven vroeg Tesla minstens 278 patenten aan. Hier volgt een bescheiden selectie van zijn meest opmerkelijke uitvindingen.

1. Tesla spoel

De Tesla-spoel, waarschijnlijk Tesla's beroemdste uitvinding en zeker een van zijn spectaculairste, was een product van zijn ambitie om een systeem te creëren dat elektriciteit draadloos kon overbrengen.

Het systeem bestaat uit twee delen - een primaire en secundaire spoel, die beide hun eigen condensator hebben (die elektrische energie opslaat, zoals een batterij). De primaire spoel wordt aangesloten op een stroombron en ontvangt een enorme lading, zodanig dat de lading de luchtweerstand in de ruimte tussen de twee spoelen (bekend als de vonkbrug) breekt. Hierdoor ontstaat een magnetisch veld dat al snelDe vonkspanning scheurt enkele honderden keren per seconde tussen de twee spoelen en laadt de condensator van de secundaire spoel op tot hij losbarst in een spectaculaire stroomstoot.

De Tesla-spoel heeft een beperkt praktisch nut, maar hij heeft ons begrip van elektriciteit veranderd en veel van de belangrijkste elektrische innovaties van de 20e eeuw - waaronder tv's en radio's - maken nog steeds gebruik van soortgelijke technologieën.

De Tesla-spoel in actie in Nikola Tesla's Colorado Springs laboratorium, december 1899.

Image Credit: Nikola Tesla via Wikimedia Commons / Openbaar domein

2. Tesla-turbine

Geïnspireerd door het opkomende succes van de zuigermotor in auto's, besloot Tesla zijn eigen turbine-stijl motor te ontwikkelen. Tesla's turbine, ook bekend als de boundary-layer turbine en cohesie-type turbine, was onderscheidend in zijn ontwerp. In tegenstelling tot conventionele turbines was Tesla's ontwerp blaasloos, in plaats daarvan gebruikte hij gladde schijven die in een kamer draaiden om beweging te genereren.

Tesla's baanbrekende turbinemotor is nooit echt aangeslagen, hoewel hij duidelijke voordelen bood ten opzichte van de conventionele turbine. Het ontwerp was niet alleen aanpasbaar en goedkoper te produceren dan bladturbines, maar ook indrukwekkend efficiënt, met een toerental van 3.600 tpm en een vermogen van 675 pk.

3. Radio

U denkt nu waarschijnlijk: is Guglielmo Marconi niet de beroemde uitvinder van de radio? Wel, het blijkt dat Marconi's bewering op zijn minst discutabel is. In feite maakte Tesla met zijn spoelen halverwege de jaren 1890 veelbelovende vorderingen in de transmissie en ontvangst van radiosignalen, voordat Marconi in 1896 het eerste octrooi voor draadloze telegrafie verwierf.

Begin 1895 was Tesla klaar om een radiosignaal 50 mijl te zenden, van zijn lab op 33 en 35 South Fifth Avenue in Manhattan, naar West Point, NY, maar het noodlot sloeg toe voordat zijn baanbrekende test kon worden voltooid: een gebouwbrand verwoestte Tesla's lab en nam zijn werk mee. Een jaar later nam Marconi in Engeland zijn eerste patent op een draadloos telegram.

Guglielmo Marconi met zijn vroege draadloze radiotelegrafiezender en -ontvanger, 1897

Image Credit: Onbekende auteur via Wikimedia Commons / Publiek domein

4. Vergrotende zender

Zoals zoveel van Tesla's werk, was de Vergrootzender een uitbreiding van zijn Tesla-spoeltechnologie. Nadat hij in 1899 een laboratorium had opgezet in Colorado Springs, had hij de ruimte en de middelen om de grootste Tesla-spoel ooit te maken. Hij noemde dit drievoudige spoelsysteem de Vergrootzender. Het had een diameter van 52 voet, genereerde miljoenen volt elektriciteit en produceerde bliksemschichten van 130 voet lang.

5. Inductiemotor

Zoals bij veel van Tesla's innovaties werd de eer voor de uitvinding van de inductiemotor betwist. In dit geval versloeg Tesla de Italiaanse uitvinder Galileo Ferraris, die min of meer op hetzelfde moment dezelfde technologie ontwikkelde, met de eer. Hoewel Ferraris zijn concept van een motor die gebruik maakt van elektromagnetische inductie om zijn rotor te laten draaien als eerste presenteerde, diende Tesla zijn patenten eerder in dan de Italiaan.

6. Wisselstroom

Tesla's grootste bijdrage aan de mensheid was ongetwijfeld zijn invloed op de ontwikkeling van wisselstroom (AC). Misschien hoort het strikt genomen niet thuis in een lijst van zijn uitvindingen, maar het lijdt geen twijfel dat zijn technologie een belangrijke rol heeft gespeeld in de opkomst van wisselstroom als het dominante elektrische systeem ter wereld.

Tesla's enthousiasme voor AC werd fel bestreden door Thomas Edison - voor wie Tesla in de jaren 1880 werkte - die een sterke voorkeur had voor DC. Edison vond wisselstroom gevaarlijker dan gelijkstroom en er ontstond een zeer openbare 'War of the Currents', waarbij de grootste voorvechter van AC, George Westinghouse, Tesla's inductiemotor gebruikte in zijn volledig geïntegreerde AC-systeem. Ondanks Edisonsoppositie, werd Westinghouse's geloof in AC uiteindelijk gerechtvaardigd.

7. Hydro-elektrische energie

Een van de meest indrukwekkende producten van Tesla's samenwerking met George Westinghouse was zeker Adams Power Station, 's werelds eerste waterkrachtcentrale. Deze innovatieve krachtcentrale verwezenlijkte een lang gekoesterde hoop dat de ontzagwekkende kracht van de Niagara Falls, een van de meest spectaculaire natuurwonderen van Noord-Amerika, kon worden benut. Het project was het indirecte resultaat van een wedstrijd, georganiseerd doorde International Niagara Falls Commission, om een plan te vinden dat daarin zou slagen.

De wedstrijd trok inzendingen uit de hele wereld, waaronder een voorstel voor het overbrengen van gelijkstroomelektriciteit dat door Edison werd gesteund. Maar de leider van de Commissie, Lord Kelvin, was voldoende onder de indruk van de vertoning van wisselstroom door Westinghouse Electric op de wereldtentoonstelling van 1893 in Chicago, dat hij Westinghouse en Tesla vroeg een oplossing voor het overbrengen van wisselstroom te ontwikkelen.

Het project bleek uitdagend en duur te zijn, maar ondanks de toenemende scepsis bij de investeerders twijfelde Tesla er nooit aan dat het uiteindelijk een succes zou worden. Uiteindelijk werd het station op 16 november 1896 geactiveerd en begon de door het revolutionaire Adams Power Plant Transformator House opgewekte elektriciteit Buffalo, NY binnen te stromen. Al snel werden er nog tien generatoren gebouwd enenergie van de fabriek werd gebruikt om New York City van elektriciteit te voorzien.

Westinghouse generatoren in de Edward Dean Adams krachtcentrale in Niagara Falls, 1905.

Image Credit: Werken van de Westinghouse Electric & Manufacturing Company via Wikimedia Commons / Publiek domein

8. De schaduwgrafiek

Een ander gebied van Tesla's onderzoek dat waarschijnlijk werd beperkt door de brand die zijn laboratorium in New York in 1895 verwoestte, betreft de opkomst van de röntgentechnologie. De Duitse wetenschapper Wilhelm Conrad Röntgen ontwikkelde op 8 november van datzelfde jaar de eerste röntgenstraal, een baanbrekende prestatie die hem in 1901 de eerste Nobelprijs opleverde.

Geïnspireerd door de röntgenfoto van Röntgen, hernieuwde Tesla zijn eigen interesse en ontwikkelde de Shadowgraph met behulp van een vacuümbuis. Zijn beeld van een schoen met een voet erin, geproduceerd in 1896, wordt beschouwd als de eerste röntgenfoto van Amerika.

9. Neonlichten

Neonlichten zijn een ander voorbeeld van een technologie die Tesla eerder ontwikkelde dan uitvond. Een Fransman, Georges Claude, luidde het neontijdperk in toen hij in 1910 op de Autosalon van Parijs een paar neonbuizen van 38 voet lang toonde. Maar iets dat op neonverlichting lijkt, was al tientallen jaren eerder, halverwege de 19e eeuw, ontwikkeld door Heinrich Geißler, een Duitse glasblazer en natuurkundige dieneonachtige effecten door een stroom te laten lopen door glazen buizen gevuld met gassen zoals argon.

Tesla was in het bezit van verschillende buizen van Geißler en merkte op dat ze na elkaar oplichtten als hij de frequentie van zijn spoel aanpaste. Deze toevallige ontdekking was een dramatische verwezenlijking van zijn belangstelling voor draadloze energie. In 1893 toonde hij op de wereldtentoonstelling van Chicago een selectie ontladingslampen die oplichtten zonder door elektroden of draden te worden gevoed.

10. Tesla klep

Tesla's buitengewone nalatenschap blijft bijna 80 jaar na zijn dood vruchten afwerpen. Nog in 2021 werd zijn in 1920 gepatenteerde 'vavular conduit' opnieuw bekeken door wetenschappers, die een reeks nieuwe toepassingen voor Tesla's eeuwenoude ontwerp identificeerden. Hoewel Tesla natuurlijk bekender is om zijn werk met elektrische stromen en circuits, is de klep een interessant voorbeeld van hoe zijn genialiteit in de praktijk werkt.toegepast op een ander wetenschappelijk gebied.

Het apparaat, dat geen bewegende delen heeft, is voorzien van een reeks onderling verbonden druppelvormige lussen die een vrij pad bieden voor de voorwaartse vloeistofstroom en tegelijkertijd de snelheid van de terugstroom beperken. Men denkt dat een opnieuw ontworpen versie van de Tesla-klep een effectief alternatief kan zijn voor de conventionele terugslagklep, waardoor de stromen kunnen worden gecontroleerd zonder dat er bewegende delen nodig zijn.