Ngay cả trong số nhiều bộ óc sáng tạo và vĩ đại của cuối thế kỷ 19 , Nikola Tesla, nhà phát minh người Mỹ gốc Serbia, người đã khám phá ra từ trường quay, nổi bật với quy mô đóng góp to lớn của ông cho khoa học.

Trong suốt cuộc đời sung mãn phi thường của mình, Tesla đã nộp ít nhất 278 bằng sáng chế. Sau đây là tuyển tập khiêm tốn những phát minh đáng chú ý nhất của ông.

1. Cuộn dây Tesla

Có lẽ là phát minh nổi tiếng nhất của Tesla và chắc chắn là một trong những tác phẩm ngoạn mục nhất của ông, cuộn dây Tesla là sản phẩm của tham vọng tạo ra một hệ thống có thể truyền điện không dây.

Hệ thống bao gồm hai phần – cuộn sơ cấp và cuộn thứ cấp, cả hai đều có tụ điện riêng (lưu trữ năng lượng điện, giống như pin). Cuộn dây sơ cấp được nối với một nguồn điện mà từ đó nó nhận được một điện tích lớn, đến mức điện tích phá vỡ lực cản không khí trong không gian giữa hai cuộn dây (được gọi là khe hở tia lửa điện). Điều này tạo ra một từ trường sớm sụp đổ, tạo ra một dòng điện trong cuộn thứ cấp. Điện áp phóng điện dao động giữa hai cuộn dây vài trăm lần trong một giây, nạp điện cho tụ điện của cuộn thứ cấp cho đến khi nó nổ tự do trong một khoảng thời gian ngắn.tia chớp ngoạn mục của dòng điện.

Cuộn dây Tesla được sử dụng hạn chế trong thực tế, nhưng nó đã thay đổi hiểu biết của chúng ta về điện và nhiều cải tiến điện quan trọng nhất của thế kỷ 20 – bao gồm TV và radio – tiếp tục sử dụng các công nghệ tương tự.

Cuộn dây Tesla đang hoạt động tại phòng thí nghiệm Colorado Springs của Nikola Tesla, tháng 12 năm 1899.

Tín dụng hình ảnh: Nikola Tesla qua Wikimedia Commons / Public Domain

2. Tua-bin Tesla

Lấy cảm hứng từ thành công nổi bật của động cơ pít-tông trong ô tô, Tesla quyết định phát triển động cơ kiểu tua-bin của riêng mình. Còn được gọi là tua-bin lớp biên và tua-bin kiểu gắn kết, tua-bin của Tesla rất khác biệt trong thiết kế của nó. Không giống như tua-bin thông thường, thiết kế của Tesla không có cánh, thay vào đó sử dụng các đĩa trơn quay trong buồng để tạo ra chuyển động.

Động cơ tua-bin tiên tiến của Tesla chưa bao giờ thực sự được ưa chuộng, mặc dù nó mang lại những lợi thế rõ ràng so với tua-bin thông thường. Thiết kế của nó không chỉ linh hoạt và rẻ hơn để sản xuất so với tua-bin cánh quạt, mà còn có hiệu quả ấn tượng, mang lại tốc độ 3.600 vòng/phút và tạo ra 675 mã lực.

3. Đài phát thanh

Có lẽ bạn đang nghĩ rằng không phải Guglielmo Marconi đã phát minh ra đài phát thanh nổi tiếng sao? Chà, hóa ra tuyên bố của Marconi ít nhất còn gây tranh cãi. Trên thực tế, bằng cách sử dụng cuộn dây của mình, Tesla đã đạt được những tiến bộ đầy hứa hẹn trong việc truyền tải vànhận tín hiệu vô tuyến vào giữa những năm 1890, trước khi Marconi lấy bằng sáng chế điện báo không dây đầu tiên vào năm 1896.

Đầu năm 1895, Tesla sẵn sàng gửi tín hiệu vô tuyến đi 50 dặm, từ phòng thí nghiệm của ông ở 33 và 35 South Đại lộ số 5 ở Manhattan, đến West Point, NY nhưng thảm họa đã xảy ra trước khi cuộc thử nghiệm mang tính đột phá của ông có thể hoàn thành: một vụ cháy tòa nhà đã phá hủy phòng thí nghiệm của Tesla, cuốn theo công việc của ông. Một năm sau, Marconi lấy bằng sáng chế điện tín không dây đầu tiên của mình ở Anh.

Guglielmo Marconi với máy phát và máy thu điện báo vô tuyến đầu tiên của ông, 1897

Tín dụng hình ảnh: Tác giả không xác định qua Wikimedia Commons / Phạm vi công cộng

4. Máy phát phóng đại

Giống như rất nhiều sản phẩm của Tesla, máy phát Kính lúp là sự mở rộng công nghệ cuộn dây Tesla của ông. Sau khi thành lập một phòng thí nghiệm ở Colorado Springs vào năm 1899, ông đã có không gian và nguồn lực để tạo ra cuộn dây Tesla lớn nhất từ ​​trước đến nay. Ông gọi hệ thống ba cuộn dây này là máy phát phóng đại. Nó có đường kính 52 feet, tạo ra dòng điện hàng triệu vôn và tạo ra những tia sét dài 130 feet.

5. Động cơ cảm ứng

Cũng như nhiều cải tiến của Tesla, việc công nhận phát minh ra động cơ cảm ứng đã gây tranh cãi. Trong trường hợp này, Tesla đã đưa nhà phát minh người Ý Galileo Ferraris, người đã phát triển công nghệ tương tự gần như cùng thời điểm, vào vị trí này. Mặc dù Ferraris trình bày khái niệm của mình về một động cơsử dụng cảm ứng điện từ để quay rô-to trước, Tesla đã nộp bằng sáng chế của mình trước người Ý.

6. Dòng điện xoay chiều

Có thể cho rằng đóng góp lớn nhất của Tesla cho nhân loại là ảnh hưởng của ông đối với sự phát triển của dòng điện xoay chiều (AC). Nói một cách chính xác, có lẽ nó không nên có trong danh sách các phát minh của ông, nhưng chắc chắn rằng công nghệ của ông đã góp phần đưa AC trở thành hệ thống điện thống trị thế giới.

Tesla rất nhiệt tình với AC. tranh chấp bởi Thomas Edison - người mà Tesla đã làm việc trong những năm 1880 - người rất ủng hộ DC. Edison coi dòng điện xoay chiều nguy hiểm hơn dòng điện một chiều và một 'Cuộc chiến dòng điện' rất công khai đã xảy ra sau đó, với nhà vô địch lớn nhất của dòng điện xoay chiều, George Westinghouse, sử dụng động cơ cảm ứng của Tesla trong hệ thống AC tích hợp hoàn chỉnh của mình. Bất chấp sự phản đối của Edison, niềm tin của Westinghouse vào AC cuối cùng đã được chứng minh.

7. Thủy điện

Một trong những sản phẩm ấn tượng nhất trong sự hợp tác của Tesla với George Westinghouse chắc chắn là Nhà máy điện Adams, nhà máy thủy điện đầu tiên trên thế giới. Cường quốc sáng tạo này đã hiện thực hóa niềm hy vọng từ lâu rằng sức mạnh tuyệt vời của Thác Niagara, một trong những kỳ quan thiên nhiên ngoạn mục nhất của Bắc Mỹ, có thể được khai thác. Dự án là kết quả gián tiếp của một cuộc thi, được tổ chức bởi International Niagara FallsỦy ban, để tìm ra một kế hoạch thành công trong việc thực hiện điều đó.

Cuộc thi đã thu hút các bài dự thi từ khắp nơi trên thế giới, bao gồm cả đề xuất truyền tải điện một chiều đã được Edison tán thành. Nhưng lãnh đạo của Ủy ban, Lord Kelvin, đã rất ấn tượng với màn trình diễn AC của Westinghouse Electric tại Hội chợ Thế giới Chicago năm 1893 nên ông đã đề nghị Westinghouse và Tesla phát triển một giải pháp truyền tải AC.

Dự án tỏ ra đầy thách thức và tốn kém nhưng bất chấp sự hoài nghi ngày càng tăng của các nhà đầu tư, Tesla không bao giờ nghi ngờ rằng cuối cùng nó sẽ chứng tỏ là một thành công. Cuối cùng, vào ngày 16 tháng 11 năm 1896, trạm đã được kích hoạt và điện được tạo ra bởi Nhà máy biến áp Nhà máy điện Adams mang tính cách mạng bắt đầu tràn vào Buffalo, NY. Chẳng bao lâu sau, mười máy phát điện khác đã được chế tạo và năng lượng từ nhà máy được sử dụng để cung cấp điện cho Thành phố New York.

Máy phát điện Westinghouse tại Nhà máy điện Edward Dean Adams ở Thác Niagara, 1905.

Tín dụng hình ảnh: Công trình của Westinghouse Electric & Công ty Sản xuất thông qua Wikimedia Commons / Phạm vi công cộng

8. Biểu đồ bóng mờ

Một lĩnh vực nghiên cứu khác của Tesla có khả năng bị hạn chế do trận hỏa hoạn đã thiêu rụi phòng thí nghiệm của ông ở New York vào năm 1895 liên quan đến sự xuất hiện của công nghệ tia X. Nổi tiếng, nhà khoa học người Đức Wilhelm Conrad Röntgen đã phát triển tia X đầu tiên vào ngày 8 tháng 11 cùng năm, mộtthành tựu đột phá đã mang lại cho ông giải thưởng Nobel đầu tiên vào năm 1901.

Lấy cảm hứng từ tia X của Röntgen, Tesla đã đổi mới sở thích của mình và phát triển Shadowgraph sử dụng ống chân không. Hình ảnh chiếc giày có bàn chân của ông, được chụp vào năm 1896, được cho là bức ảnh X-quang đầu tiên của nước Mỹ.

9. Đèn neon

Đèn neon là một ví dụ khác về công nghệ mà Tesla đã nâng cao hơn là phát minh ra. Một người Pháp, Georges Claude, đã mở ra thời đại đèn neon khi ông trưng bày một cặp đèn ống neon dài 38 foot tại Paris Motor Show vào năm 1910. Nhưng một thứ gì đó tương tự như đèn neon đã được phát triển từ nhiều thập kỷ trước đó vào giữa thế kỷ 19 của Heinrich Geißler, một nhà vật lý và thợ thổi thủy tinh người Đức, người đã tạo ra các hiệu ứng giống như đèn neon bằng cách cho dòng điện chạy qua các ống thủy tinh chứa đầy khí như argon.

Tesla sở hữu một số ống của Geißler và quan sát thấy chúng sáng lên trong liên tiếp khi anh ta điều chỉnh tần số của cuộn dây của mình. Phát hiện tình cờ này là một nhận thức ấn tượng về mối quan tâm của ông đối với năng lượng không dây. Năm 1893, ông đã trưng bày tuyển chọn các loại đèn phóng điện phát sáng mà không cần cấp nguồn bằng điện cực hoặc dây điện tại Hội chợ Thế giới Chicago.

10. Van Tesla

Di sản phi thường của Tesla tiếp tục đơm hoa kết trái gần 80 năm sau khi ông qua đời. Gần đây nhất là vào năm 2021, 'ống dẫn vavular' được cấp bằng sáng chế năm 1920 của ông đã được các nhà khoa học xem xét lại, họ đã xác định được nhiều loạicác ứng dụng mới cho thiết kế hàng thế kỷ của Tesla. Mặc dù Tesla rõ ràng được biết đến nhiều hơn nhờ công trình nghiên cứu về dòng điện và mạch điện, nhưng chiếc van là một ví dụ thú vị về tài năng thiên tài của ông được áp dụng cho một lĩnh vực khoa học khác.

Thiết bị không có bộ phận chuyển động này có một chuỗi gồm các vòng hình giọt nước liên kết với nhau để cung cấp một đường thông suốt cho dòng chất lỏng chảy xuôi đồng thời hạn chế tốc độ của dòng chảy ngược. Người ta cho rằng phiên bản cải tiến kỹ thuật của van Tesla có thể cung cấp giải pháp thay thế hiệu quả cho van một chiều thông thường, cho phép kiểm soát dòng chảy mà không cần các bộ phận chuyển động.