Hvordan ændrede Nikola Tesla den måde, vi bruger energi på?

Når du vender en kontakt og en lampe bader rummet i lys, du tænker sandsynligvis ikke meget over, hvordan det fungerer - eller til de mennesker, der gjorde det hele muligt. Hvis du blev tvunget til at anerkende det geniale bag lampen, du kan navngive Thomas Alva Edison, opfinderen af ​​glødepæren. Men lige så indflydelsesrig - måske mere så - var en visionær ved navn Nikola Tesla.

Tesla ankom til USA i 1884, i en alder af 28, og i 1887 havde ansøgt om en række patenter, der beskrev alt, hvad der var nødvendigt for at producere elektricitet ved hjælp af vekselstrøm , eller AC. For at forstå betydningen af ​​disse opfindelser, du er nødt til at forstå, hvad feltet elektrisk produktion var i slutningen af ​​det 19. århundrede. Det var en strøm af krig - med Tesla som en general og Edison som den modsatte general.

Elektricitetsstaten i 1885

Edison afslørede sin elektriske glødelampe for offentligheden i januar 1880. Kort tid efter, hans nyligt udviklede elsystem blev installeret i det første distrikt i New York City. Da Edison vendte kontakten under en offentlig demonstration af systemet i 1881, elektriske lamper blinkede-og udløste en hidtil uset efterspørgsel efter denne helt nye teknologi. Selvom Edisons tidlige installationer krævede underjordiske ledninger, efterspørgslen var så stor, at dele af byen modtog deres elektricitet på synlige ledninger, der blev hængt i træbjælker. I 1885, at undgå elektriske farer var blevet en dagligdags del af bylivet, så meget, at Brooklyn navngav sit baseballhold Dodgers, fordi dets beboere normalt undgik stød fra elektrisk drevne vognbaner [kilde:PBS].

Edison -systemet brugt jævnstrøm , eller DC. Jævnstrøm flyder altid i en retning og skabes af jævnstrømsgeneratorer. Edison var en stærk tilhænger af DC, men det havde begrænsninger. Den største var, at DC var svært at overføre økonomisk over lange afstande. Edison vidste, at vekselstrøm ikke havde denne begrænsning, alligevel mente han ikke, at AC var en gennemførlig løsning til kommercielle elsystemer. Elihu Thomson, en af ​​rektorerne i Thomson-Houston og en konkurrent til Edison, troede ellers. I 1885, Thomson skitserede et grundlæggende vekselstrømssystem, der stolede på højspændingsoverførselsledninger til at føre strøm langt fra, hvor det blev genereret. Thomsons skitse indikerede også behovet for en teknologi til at trappe spændingen ned ved brug. Kendt som en transformer , denne teknologi ville ikke blive fuldt udviklet til kommerciel brug, før Westinghouse Electric Company gjorde det i 1886.

Selv med udviklingen af ​​transformeren og flere succesrige test af vekselstrømssystemer, der manglede et vigtigt led. Det link var vekselstrømsmotoren. På den næste side, vi ser på, hvordan Tesla lavede forbindelsen.

1. Tesla's Spark of Genius
2. AC/DC
3. Hvordan ændrede Nikola Tesla den måde, vi bruger energi på ?:Forfatterens note
4. Nikola Tesla Skift måden, vi bruger energi på:Snydeblad

Tesla's Spark of Genius

Mens Edison sled for at kommercialisere sin elektriske lampe, Tesla gennemgik et problem, der havde fascineret ham, siden han var elev på Joanneum Polytechnic School i Graz, Østrig. Mens en elev var der, Tesla så en demonstration af en Gramme dynamo . En dynamo er en generator, der bruger en kommutator - kontakter monteret på maskinens aksel- for at producere jævnstrøm i stedet for vekselstrøm. Tesla nævnte til sin instruktør, at det måske var muligt at gøre op med kommutatoren, hvilket udløste frygteligt, da dynamoen kørte. Dette forslag gjorde latterliggørelse fra hans lærer, men det fangede Teslas fantasi.

I 1881, Tesla havde en inspireret idé:Hvad hvis man skulle ændre magnetfeltet i en dynamos stator i stedet for at ændre rotorens magnetiske poler? Dette var et revolutionerende koncept, der vendte konventionen på hovedet. I en traditionel dynamo, den stationære stator giver et konstant magnetfelt, mens et sæt roterende viklinger - rotoren - drejer inden for dette felt. Tesla så, at hvis dette arrangement blev vendt, kommutatoren kunne elimineres.

Selvfølgelig, at bringe denne idé til virkelighed ville tage mange års arbejde. Tesla begyndte i 1882, mens han var ansat hos Continental Edison Company i Paris. I løbet af dagen, han ville installere glødebelysningssystemer baseret på Edisons jævnstrømssystem. I hans fritid, han ville eksperimentere med vekselstrømsmotordesign. Dette fortsatte i to år, indtil Tesla overførte til Edison Machine Works i New York City. Efter nogle konti, Tesla beskrev sine ideer om AC til den berømte amerikanske opfinder, men Edison viste ingen interesse. I stedet, han lod Tesla foretage forbedringer af eksisterende DC -generationsanlæg. Tesla gjorde det, kun for at blive skuffet, da Edison ikke betalte ham ordentligt. Tesla stoppede, og de to mænds stier skiltes permanent.

Efter at have gravet grøfter og fanget en dårlig forretning, Tesla modtog endelig økonomisk opbakning fra Charles Peck, en advokat, og Alfred S. Brown, en forstander ved Western Union. Peck og Brown hjalp Tesla med at etablere et laboratorium kun få blokke væk fra Edisons laboratorium på Manhattan, og opfordrede den unge ingeniør til at perfektionere sin vekselstrømsmotor. Tesla gjorde netop det, bygge det, der ville blive kendt som en polyphase induktionsmotor . Udtrykket polyfase refererer til en motor baseret på flere vekselstrømme, ikke bare en. Udtrykket induktion refererer til den proces, hvorved de roterende statormagneter inducerer strømstrøm i rotoren. Teslas originale motor var en tofaset version, der havde en stator med to par magneter, et par for hver af to faser af AC.

I 1887, Tesla indgav syv amerikanske patenter, der beskriver et komplet AC -system baseret på hans induktionsmotor og inklusive generatorer, transformere, transmissionslinjer og belysning. Et par måneder senere, Tesla holdt et foredrag om sit revolutionerende nye system til American Institute of Electrical Engineers. Foredraget vakte en sensation og på trods af en anti-AC-kampagne indledt af Edison, overbeviste mange eksperter om, at et vekselstrømssystem var mere end bare muligt - det var langt bedre end DC.

For at bringe en god idé på markedet, det kræver en vis indflydelse. I dette tilfælde, slagkraften kom fra en opfinder, der tjente en formue i jernbaneindustrien. Læs mere om hans støtte til Teslas arbejde på den næste side.

AC/DC

George Westinghouse, hvis eget elfirma kæmpede for at finde detaljerne i et vellykket vekselstrømssystem, hørt om Teslas foredrag i 1888 og blev straks fascineret. Da Peck og Brown henvendte sig til Westinghouse om kommercialisering af Teslas opfindelser, iværksætteren ansvarlig for jernbanens luftbremse kom med et generøst tilbud. Han accepterede at betale $ 25, 000 kontant, samt $ 50, 000 i sedler og en lille royalty for hver hestekræfter elektricitet, der stammer fra motoren.

Westinghouse transporterede Teslas opfindelser tilbage til Pittsburgh, Penn., hvor han håbede at bruge teknologien til at drive byens sporvogne. Tesla fulgte, og som ansat i Westinghouse Electric Company, hørt om implementeringen. Projektet forløb ikke problemfrit, og Tesla kæmpede ofte med Westinghouse -ingeniører. Til sidst, imidlertid, alle tog sig sammen for at komme med den helt rigtige formel:et vekselstrømssystem baseret på trefaset, 60-cykluss strøm. I dag, næsten alle elselskaber i USA og Canada leverer strøm på 60 cykler, hvilket betyder, at AC'en gennemfører 60 retningsændringer på et sekund. Dette er kendt som systemets frekvens.

I begyndelsen af ​​1890'erne, Edison og tilhængerne af DC følte sig virkelig truet. De fortsatte med at påstå, at AC var farligt og pegede på et katastrofalt forsøg på elektrisk stød i 1890 som bevis. Men de fik et alvorligt slag i 1893, da Westinghouse vandt buddet om at belyse verdens verdensudstilling i Chicago. Hans konkurrence var General Electric (GE), virksomheden dannet ved fusionen mellem Edison General Electric og Thomson-Houston. GE var den førende fakkelbærer for DC-baseret strøm. Westinghouse vandt buddet på kostpris, men da præsident Grover Cleveland vendte en switch til lys 100, 000 glødelamper på tværs af messeområdet, meget få tvivlede på vekselstrømens overlegenhed.

Westinghouse blødgjorde mange resterende tvivlere i 1895 ved at designe et vandkraftværk ved Niagara Falls, der inkorporerede alle de fremskridt, der var gjort i AC. I starten anlægget leverede kun strøm til Buffalo, New York. Men det varede ikke længe, ​​før strøm blev overført til New York City, hjælper med at cementere Broadway som den store hvide vej i den offentlige fantasi.

På dette tidspunkt, Tesla havde trukket sig tilbage fra de daglige detaljer om kraftværker og praktiske implementeringer af AC. Han var flyttet tilbage til New York City, hvor han åbnede et nyt laboratorium, hvor han kunne udforske andre ideer, maskiner og udstyr. Mange af disse opfindelser var ikke relateret til elproduktion eller elektricitet. Men hans indflydelse på området elektroteknik var enorm. Faktisk, det kan siges, at Teslas vekselstrømsmotor og flerfasede vekselstrømssystem vandt strømmekrigen, fordi de danner grundlaget for al moderne elproduktion og distribution. Imidlertid, jævnstrøm - Edisons baby - forsvandt ikke helt. Det driver stadig elektriske bilsystemer, lokomotiver og nogle typer motorer.

For mere information om elektricitet og andre lysende ideer, besøg linkene på den næste side.

Hvordan ændrede Nikola Tesla den måde, vi bruger energi på ?:Forfatterens note

Da jeg var barn, "Schoolhouse Rock" sang sine lektioner fra fjernsynet hver lørdag formiddag. Kan du huske den om Moder Nødvendighed? Den om Amerikas store opfindere:Eli Whitney, Samuel Morse, Alexander Graham Bell og, selvfølgelig, Thomas Edison. Sjovt, at Nikola Tesla ikke dukkede op. Så igen, en ting, der slår dig, når du læser om Tesla og de store elektricitetskrige i slutningen af ​​1800 -tallet, er, hvor hensynsløse de store spillere kunne være. Trods alt, der var meget på spil, som hvem der skulle blive rig af at koble hele nationen. Edison kan have været en stor opfinder, men han var ikke altid rar, og han spillede ikke altid fair. På mange måder, han forsøgte at muskel Tesla af vejen for at sikre, at hans model for jævnstrømsproduktion - og hans ry - forblev solidt plantet i offentlighedens sind.

Den anden ting, der slog mig, da jeg skrev om denne tid i amerikansk historie, var ikke det kommende lys, men mørket. Inden ingeniører tilsluttede New York City og glødepærer flammede fra hvert hjørne, gaderne må have været mørke, mørke steder, selv med gaslamper. En gåtur sent om natten ved århundredeskiftet ville have bragt et strejf af frygt til selv de modigste sjæle. Og først da lysene endelig tændte, kunne den store Gotham blive, hvad den altid stræbte efter at være - Byen, der aldrig sover.

Kilder

• Carlson, W. Bernard. "Opfinder af drømme." Videnskabelig amerikansk. Marts 2005.
• Cheney, Margaret. "Tesla:Man Out of Time." Simon &Schuster. New York. 1981.
• Encyclopedia Britannica 2005. "Tesla, Nikola. "CD-ROM, 2005.
• General Electric. "Thomas Edison &GE." http://www.ge.com/company/history/edison.html
• Klein, Maury. "The Power Makers:Steam, Elektricitet, og mændene, der opfandt det moderne Amerika. "Bloomsbury Press. New York. 2008.
• PBS. "Tesla:Master of Lightning" http://www.pbs.org/tesla/
• World Book 2005. "elektrisk strøm."
• World Book 2005. "Tesla, Nikola. "

Nikola Tesla Skift måden, vi bruger energi på:Snydeblad

Ting du skal vide:

• I slutningen af ​​det 19. århundrede, to konkurrerende systemer eksisterede for at generere elektricitet:jævnstrøm (DC) og vekselstrøm (AC).
• Thomas Edison var en stærk tilhænger af jævnstrømsproduktion, men det kunne ikke overføres økonomisk over lange afstande.
• Nikola Tesla, der immigrerede til USA i 1884, troede på vekselstrøm.
• Tesla opfandt polyphase -induktionsmotoren og med det, indledte det, nogle har kaldt den anden industrielle revolution.
• Kun tre år efter ankomsten til Amerika, Tesla indgav syv amerikanske patenter, der beskriver et komplet AC -system baseret på hans induktionsmotor.

Nu, test din viden med disse quizzer!

• The Fabulous Faraday Cage Quiz
• Fakta eller fiktion:Energieffektivitet
• Ultimate Quiz for alternativ energi
• Brainiacs:Albert Einstein Quiz

Tjek disse billedgallerier!

• Fornyelse af gitterbillederne
• Kernekraftbilleder