Навіть серед багатьох великих і новаторських умів кінця 19-го століття Нікола Тесла, сербсько-американський винахідник, який відкрив обертове магнітне поле, стоїть окремо за масштабом свого внеску в науку.

За своє надзвичайно плідне життя Тесла подав щонайменше 278 патентів. Ось скромна добірка його найбільш вартих уваги винаходів.

1. котушка Тесла

Ймовірно, найвідоміший винахід Тесли і, безумовно, один з його найбільш вражаючих, котушка Тесли була продуктом його амбіцій створити систему, яка могла б передавати електроенергію бездротовим способом.

Система складається з двох частин - первинної та вторинної котушки, кожна з яких має власний конденсатор (який накопичує електричну енергію, як акумулятор). Первинна котушка підключена до джерела живлення, від якого вона отримує масивний заряд, до такої міри, що заряд долає опір повітря в просторі між двома котушками (відомий як іскровий проміжок). Це створює магнітне поле, яке незабаромІскрова напруга проскакує між двома котушками кілька сотень разів на секунду, заряджаючи конденсатор вторинної котушки, доки він не вирветься на волю вражаючим розрядом електричного струму.

Котушка Тесли має обмежене практичне застосування, але вона змінила наше розуміння електрики, і багато найважливіших електричних інновацій 20-го століття, включаючи телевізори і радіоприймачі, продовжують використовувати подібні технології.

Котушка Тесли в дії в лабораторії Ніколи Тесли в Колорадо-Спрінгс, грудень 1899 року.

Зображення: Nikola Tesla via Wikimedia Commons / Public Domain

2. турбіна Тесла

Натхненний новим успіхом поршневого двигуна в автомобілях, Тесла вирішив розробити власний двигун турбінного типу. Також відома як турбіна граничного шару і турбіна когезійного типу, турбіна Тесли відрізнялася своєю конструкцією. На відміну від звичайних турбін, конструкція Тесли була безлопатевою, натомість використовувала гладкі диски, що оберталися в камері для створення руху.

Ультрасучасний турбінний двигун Тесли так і не отримав широкого розповсюдження, хоча мав явні переваги над звичайною турбіною. Його конструкція була не тільки адаптивною і дешевшою у виробництві, ніж лопатеві турбіни, але й вражаюче ефективною, забезпечуючи 3600 обертів на хвилину і генеруючи 675 кінських сил.

3. радіо

Ви, напевно, думаєте: "Хвилинку, хіба не Гульєльмо Марконі винайшов радіо?" Що ж, виявляється, твердження Марконі щонайменше спірне. Насправді, використовуючи його котушки, Тесла зробив багатообіцяючий прогрес у передачі та прийомі радіосигналів в середині 1890-х років, перш ніж Марконі отримав перший патент на бездротову телеграфію в 1896 році.

На початку 1895 року Тесла був готовий відправити радіосигнал за 50 миль зі своєї лабораторії на 33 і 35 Південній П'ятій авеню на Манхеттені до Вест-Пойнта, штат Нью-Йорк, але нещастя сталося до того, як його новаторське випробування було завершено: пожежа знищила лабораторію Тесли, а разом з нею і його роботу. Рік по тому Марконі отримав свій перший патент на бездротову телеграму в Англії.

Гульєльмо Марконі з раннім передавачем і приймачем бездротової радіотелеграфії, 1897 рік

Зображення: Невідомий автор через Wikimedia Commons / Суспільне надбання

4. збільшувальний передавач

Як і багато інших робіт Тесли, збільшувальний передавач був розширенням його технології котушки Тесли. Створивши лабораторію в Колорадо-Спрінгс в 1899 році, він мав простір і ресурси для створення найбільшої котушки Тесли. Він назвав цю систему з трьох котушок збільшувальним передавачем. Вона мала 52 фути в діаметрі, генерувала мільйони вольт електроенергії і виробляла блискавки довжиною 130 футів.

5. асинхронний двигун

Як і у випадку з багатьма іншими інноваціями Тесли, авторство винаходу асинхронного двигуна було оскаржене. У цьому випадку Тесла обійшов італійського винахідника Галілео Ферраріса, який розробив ту ж саму технологію приблизно в той же час. Хоча Ферраріс представив свою концепцію двигуна, який використовує електромагнітну індукцію для обертання ротора, першим, Тесла подав свої патенти раніше італійця.

6. змінний струм

Можливо, найбільшим внеском Тесли в розвиток людства був його вплив на розвиток змінного струму (ЗС). Можливо, він не повинен, строго кажучи, фігурувати в переліку його винаходів, але немає сумнівів, що його технологія відіграла важливу роль у становленні ЗС як домінуючої електричної системи в світі.

Ентузіазм Тесли щодо змінного струму був голосно оскаржений Томасом Едісоном - на якого Тесла працював у 1880-х роках - який рішуче віддавав перевагу постійному струму. Едісон вважав змінний струм більш небезпечним, ніж постійний, і почалася дуже публічна "війна струмів", з найбільшим чемпіоном змінного струму, Джорджем Вестінгаузом, який використовував асинхронний двигун Тесли у своїй повністю інтегрованій системі змінного струму. Незважаючи на те, що ЕдісонНезважаючи на опозицію, віра Westinghouse в AC в кінцевому підсумку була виправдана.

7. гідроенергетика

Одним з найбільш вражаючих продуктів партнерства Тесли з Джорджем Вестінгаузом, безумовно, стала Адамська електростанція - перша в світі гідроелектростанція. Ця інноваційна електростанція реалізувала давню надію на можливість використання величезної сили Ніагарського водоспаду, одного з найбільш вражаючих природних чудес Північної Америки. Проект став непрямим результатом конкурсу, організованого компанією "Джордж Вестінгауз".Міжнародна комісія з Ніагарського водоспаду, щоб знайти план, який би дозволив зробити це.

На конкурс були подані заявки з усього світу, включаючи пропозицію про передачу електроенергії постійного струму, яка була схвалена Едісоном. Але лідер Комісії лорд Кельвін був настільки вражений демонстрацією компанії Westinghouse Electric змінного струму на Всесвітній виставці в Чикаго в 1893 році, що попросив Вестінгауза і Теслу розробити рішення для передачі змінного струму.

Проект виявився складним і дорогим, але, незважаючи на зростаючий скептицизм серед інвесторів, Тесла ніколи не сумнівався в тому, що в кінцевому підсумку він виявиться успішним. Зрештою, 16 листопада 1896 року станція була активована, і електроенергія, вироблена революційним трансформаторним будинком електростанції Адамса, почала надходити в Буффало, штат Нью-Йорк. Незабаром було побудовано ще десять генераторів іенергія станції використовувалася для електрифікації Нью-Йорка.

Генератори Westinghouse на електростанції Едварда Діна Адамса на Ніагарському водоспаді, 1905 рік.

Фото: Works of the Westinghouse Electric & Manufacturing Company via Wikimedia Commons / Public domain

8. тіньовий графік

Інша сфера досліджень Тесли, яка, ймовірно, була згорнута пожежею, що знищила його нью-йоркську лабораторію в 1895 році, пов'язана з появою технології рентгенівського випромінювання. Відомо, що німецький вчений Вільгельм Конрад Рентген розробив перший рентгенівський знімок 8 листопада того ж року, що стало революційним досягненням, яке принесло йому першу Нобелівську премію в 1901 році.

Натхненний рентгенівськими променями Рентгена, Тесла відновив свій власний інтерес і розробив тіньовий графік з використанням вакуумної трубки. Його зображення черевика з ногою в ньому, зроблене в 1896 році, вважається першим американським рентгенівським знімком.

9. неонове освітлення

Неонове освітлення є ще одним прикладом технології, яку Тесла вдосконалив, а не винайшов. Француз Жорж Клод відкрив неонову еру, коли продемонстрував пару 38-футових неонових ламп на Паризькому автосалоні в 1910 році. Але щось схоже на неонове освітлення було розроблено десятиліттями раніше в середині 19-го століття Генріхом Гейслером, німецьким склодувом і фізиком, який випустивнеонові ефекти шляхом пропускання струму через скляні трубки, заповнені газами, такими як аргон.

Тесла мав у своєму розпорядженні кілька трубок Гейслера і помітив, що вони спалахували послідовно, коли він регулював частоту своєї котушки. Це випадкове відкриття стало драматичною реалізацією його інтересу до бездротової енергії. У 1893 році на Всесвітній виставці в Чикаго він продемонстрував добірку розрядних ламп, які спалахували без живлення від електродів або проводів.

10. клапан Тесли

Надзвичайна спадщина Тесли продовжує приносити плоди майже через 80 років після його смерті. Нещодавно, в 2021 році, його запатентований в 1920 році "вавулярний канал" був переглянутий вченими, які визначили безліч нових застосувань для столітньої конструкції Тесли. Хоча Тесла, очевидно, більше відомий своєю роботою з електричними струмами і ланцюгами, клапан є цікавим прикладом того, як його геній бувзастосовані до іншої наукової галузі.

Пристрій, який не має рухомих частин, має серію взаємопов'язаних краплеподібних петель, які забезпечують чіткий шлях для прямого потоку рідини, обмежуючи при цьому швидкість зворотного потоку. Вважається, що перероблена версія клапана Тесли може стати ефективною альтернативою звичайному зворотному клапану, дозволяючи контролювати потоки без необхідності використання рухомих частин.