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即使在19世纪末的许多伟大和创新的头脑中,发现旋转磁场的塞尔维亚裔美国发明家尼古拉-特斯拉也因其对科学的贡献之大而与众不同。
在他异常多产的一生中,特斯拉至少申请了278项专利。 以下是他最值得注意的发明中的一个小部分。
1. 特斯拉线圈
特斯拉线圈可能是特斯拉最著名的发明,当然也是他最壮观的发明之一,它是他创造一个可以无线传输电力的系统的雄心的产物。
该系统由两部分组成--初级和次级线圈,它们都有自己的电容器(储存电能,像电池一样)。 初级线圈连接到电源上,从那里接受大量电荷,以至于电荷打破了两个线圈之间空间的空气阻力(被称为火花间隙)。 这创造了一个磁场,很快火花电压每秒在两个线圈之间跳跃几百次,给次级线圈的电容器充电,直到它在壮观的电流中爆发出来。
特斯拉线圈的实际用途有限,但它改变了我们对电的理解,20世纪许多最重要的电气创新--包括电视和收音机--继续采用类似技术。
1899年12月,在尼古拉-特斯拉的科罗拉多斯普林斯实验室,特斯拉线圈正在工作。
图片来源:Nikola Tesla via Wikimedia Commons / Public Domain
2. 特斯拉涡轮机
受汽车活塞式发动机的成功启发,特斯拉决定开发自己的涡轮式发动机。 特斯拉的涡轮机也被称为边界层涡轮机和内聚式涡轮机,其设计与众不同。 与传统的涡轮机不同,特斯拉的设计是无叶片的,而是采用光滑的圆盘在室中旋转来产生运动。
特斯拉的尖端涡轮发动机从未真正流行起来,尽管它比传统的涡轮机具有明显的优势。 它的设计不仅适应性强,生产成本比叶片式涡轮机低,而且效率也令人印象深刻,转速为3600转/分,可产生675马力。
3. 无线电
你可能在想,等一下,古列尔莫-马可尼不是著名的无线电发明者吗? 嗯,事实证明,马可尼的说法至少是值得商榷的。 事实上,利用他的线圈,特斯拉在19世纪90年代中期,在马可尼于1896年取得第一个无线电报专利之前,在无线电信号的传输和接收方面取得了可喜的进展。
1895年初,特斯拉准备从他位于曼哈顿南第五大道33号和35号的实验室向纽约州的西点军校发送50英里的无线电信号,但在他的突破性试验完成之前,灾难降临了:一场建筑火灾摧毁了特斯拉的实验室,也带走了他的工作。 一年后,马可尼在英国申请了他的第一个无线电报专利。
古列尔莫-马可尼与他早期的无线无线电报发射器和接收器,1897年
图片来源:未知作者 通过维基共享资源/公共领域
4.放大镜发射器
与特斯拉的许多工作一样,放大发射器是他的特斯拉线圈技术的扩展。 1899年,他在科罗拉多斯普林斯建立了一个实验室,他有足够的空间和资源来创造迄今为止最大的特斯拉线圈。 他把这个三重线圈系统称为放大发射器。 它的直径为52英尺,产生数百万伏的电力,产生130英尺长的闪电。
See_also: 百年战争中的5场关键战役5.感应电机
与特斯拉的许多创新一样,感应电动机的发明功劳也有争议。 在这种情况下,特斯拉击败了意大利发明家伽利略-费拉里,后者在差不多同一时间开发了同样的技术。 尽管费拉里首先提出了他的利用电磁感应旋转转子的电动机概念,但特斯拉比意大利人先申请了专利。
6.交流电
可以说,特斯拉对人类最大的贡献是他对交流电(AC)发展的影响。 也许严格来说,这不应该出现在他的发明列表中,但毫无疑问,他的技术对交流电成为世界上最主要的电力系统起到了作用。
特斯拉对交流电的热情受到了托马斯-爱迪生的强烈反对,特斯拉在19世纪80年代为爱迪生工作,爱迪生认为交流电比直流电更危险,一场非常公开的 "电流战争 "随之发生,交流电的最大支持者乔治-威斯汀豪斯将特斯拉的感应电机用于其完全集成的交流电系统。 尽管爱迪生的在反对声中,西屋公司对交流电的信念最终得到了验证。
7.水力发电
特斯拉与乔治-西屋公司合作的最令人印象深刻的产品之一肯定是亚当斯发电站,这是世界上第一个水力发电站。 这个创新的发电站实现了一个长期的希望,即可以利用北美最壮观的自然奇观之一的尼亚加拉大瀑布的可怕力量。 该项目是一个竞争的间接结果,由下列机构组织国际尼亚加拉大瀑布委员会,以找到一个能成功做到这一点的计划。
See_also: 塞克梅特:古埃及的战争女神这次竞赛吸引了来自世界各地的参赛者,包括一个得到爱迪生认可的传输直流电的建议。 但是委员会的领导人开尔文勋爵被西屋电气在1893年芝加哥世博会上展示的交流电所打动,他要求西屋和特斯拉开发一个交流电传输解决方案。
该项目被证明是具有挑战性和昂贵的,但尽管投资者的怀疑声越来越大,特斯拉从未怀疑它最终会被证明是一个成功的项目。 最终,在1896年11月16日,该电站被激活,由革命性的亚当斯发电厂变压器房产生的电力开始涌入纽约州水牛城。 不久,又有10台发电机被建成,并且该工厂的能源被用于纽约市的电气化。
1905年,尼亚加拉大瀑布的爱德华-迪安-亚当斯发电厂的西屋发电机组。
图片来源:Westinghouse Electric & Manufacturing Company通过Wikimedia Commons/公共领域的作品。
8.影子图
特斯拉的另一个研究领域很可能因1895年摧毁其纽约实验室的大火而受到限制,这与X射线技术的出现有关。 著名的是,德国科学家威廉-康拉德-伦琴在同年11月8日开发了第一个X射线,这一开创性的成就为他赢得了1901年的首届诺贝尔奖。
在伦琴的X射线的启发下,特斯拉重新激发了自己的兴趣,并利用真空管开发了Shadowgraph。 他在1896年制作的有一只脚的鞋子的图像,被认为是美国的第一个X射线。
9.霓虹灯
霓虹灯是特斯拉先进而非发明的技术的另一个例子。 法国人乔治-克劳德于1910年在巴黎汽车展上展示了一对38英尺长的霓虹灯管,从而开创了霓虹灯时代。 但类似于霓虹灯的东西早在几十年前就被德国玻璃工匠和物理学家海因里希-盖斯勒开发出来,他制作了通过让电流通过充满氩气等气体的玻璃管,产生类似霓虹灯的效果。
特斯拉拥有几个盖斯勒的管子,并观察到当他调整线圈的频率时,这些管子会连续点亮。 这一偶然发现是他对无线能源兴趣的戏剧性实现。 1893年,他在芝加哥世界博览会上展示了一些无需电极或电线供电的放电灯。
10. 特斯拉阀
特斯拉的非凡遗产在他去世近80年后继续开花结果。 最近在2021年,他在1920年获得专利的 "输液管 "被科学家们重新审视,他们为特斯拉的百年设计确定了各种新的应用。 虽然特斯拉显然因其在电流和电路方面的工作而更加知名,但该阀门是他的天才被发现的一个有趣的例子。适用于不同的科学领域。
该装置没有移动部件,具有一系列相互连接的水滴形环路,为液体的正向流动提供了一条清晰的路径,同时限制了反向流动的速度。 人们认为,重新设计的特斯拉阀门可以为传统的止回阀提供有效的替代,允许在不需要移动部件的情况下控制流量。