tesla

Светът на физиката 3/2009296

НИКОЛА ТЕСЛА – ГЕНИЙ, ИЗПРЕВАРИЛ СВОЕТО ВРЕМЕ

В. Танева-Тончева

През2006год.светътотпразнува150-татагодишнинаотрождениетонаНиколаТесла.

Сложно е да се открие в историята наелектротехникатаинапредавателнататехникапо-ярка,интересна,инееднозначналичностотНиколаТесла(1856–1943г.)Едвалинякой,прочелпълнатамубиография,щесеучудинаизобилиетоотвъзторжениепитети,изреченипонеговадрес.СлаватанаЕркюлПоаропо-мръквапредблясъкаиразмаханатворческатамисълнавеликиятсръбскиучен.

Въпрекитова,вроднатаучилищнапро-грамапофизика,вуниверситетскиякурспофизикаикоетоепо-учудващо–поелектро-техника–фамилиятаТесласесвързваедин-ственосединицатазамагнитнаиндукция!Вдействителност,нанеговитепатентиизрастваенергетикатанаХХвек.Тойоткривафлуорес-ценцията,предлагавнедряванетонапромен-ливиятоккатопо-ефективнаипо-икономична

системанаелектроразпространение,предаванетонаенергиянаголемиразстояниябезпроводници,построилепървияелектрическичасовник,турбината,двигателянаслънчеваенергия.ИзобретяварадиотопредиМарконииПопов,получаватрифазентокпредиДоливо-Доброволски.

Нотоваебиломалкозанего.ТесланяколкодесетилетияработинадпроблемазаенергиятанацялатаВселена–какводвижиСлънцетоизвездите.НеговиятблизъкприятелМаркТвенгонарича“повелителнамълниите”,аРъдърфордговеличаекато“вдъхновенпророкнаелектричеството”.Стремежътмудазнаеистинатанямаграни-ци.Освенспрофесионалнитесизаниманияпоелектротехника,Теслапишестихове,занимавасесмузика,философия.Говори8езика.Вживотаму,отсамотоначалоприсъстванещо,накоетотрудноможедаседадеиме.

Всичкозапочваощевдетството.НиколаТесласераждана10юли1856г.вс.Смиляни–Хърватия.Каточетвъртодетевсемействонаправославенсвещеник,нанегомуеотреденодуховнопоприще.СледпрекаранавдетствотоболестмладиятТеслазапочвадастрадаот“странни”фобииинатрапчивиидеи.Пословичененапримерстрахътмуотболестиимикроби.Годинипо-къснощесечува,чевхотелите,вкоито

и с т о р и я

Никола Тесла (1856-1943)

Светът на физиката 3/2009 297

отсяда,искапо18хавлиидневно,аакооколосервиранатахранапрелетимуха,тойщенастоявазасмянатай.

ВПолитехникатавГрацНиколапрекарвацялотосисвободноотлекциивремевопитнителаборатории.Въввторикурсработиприизвестниятогавапроф.Пешл,скоготосподеляидеятасизаиндукционниядвигателнапроменливтокипрез1882г.построявадействащмодел.

След завършване на института, Тесла работи като инженер-електротехник вБудапещаиПариж,къдетосрещаТомасЕдисонипонеговапоканазаминавазаНюЙорк.

ПотовавремеТомасАлваЕдисон–“кралятнаизобретателите”–евзенитанаславатаси.Въгленовиятмикрофон,електрическаталампа,фонографът,динамома-шината,правятсвояоткривателмилионер.Новсичкиработинаименитияамериканецвобласттанаелектричествотосебазиратнапостояннияток.

ВлабораториитенаамериканскияизобретателТесланепрекратяваработатасипоусъвършенстваненасистематазапроменливтокипрез1887г.получавапатентзанея.“Студенатавойна”междудваматавеликиизобретателиприемадостанелицеприятнаформа.ЕдисонкритикувагенераторитенаТесла,правипубличнидемонстрации,накоитоумъртвявамишкиикучетаспроменливток.

Противоборствотонадваматаизобретателидовеждадотам,чеЕдисонсехващанабассъсТесла,ченепроменливотоковите,апостояннотоковитесистемиработятпо-добреимупредоставяединотзаводитеси,койтодабъдеелектрифицирансгене-раторитезапроменливток.Дажеобещаванаградаот50000доларанаопонентаси,акоимадориединдоларикономическиефектоттованововъведение.Норезултатитенадминалиинай-смелитеочаквания,коетонапълнообезкуражаваЕдисон–тойот-казвадазаплатиобещанотовъзнаграждениеимоменталноуволнявамладиясърбин,оправдавайкисес“традиционнотоамериканскочувствозахумор”!ДокраянаживотасиТеслащеостанеобидениогорченоттазипостъпка.Когатопрез1912годинасезаговорва,чеНобеловатакомисияобсъжданеговатакандидатура,заедностазинаЕдисонзанаградатапофизиказаприносаимвразвитиетонаелектричеството,Теслакатегоричноотказвадаимакаквотоидабилообщосамериканскиясиколега.Вслед-ствиенатова,НобеловатанаградапофизикаотивауНилсГуставДален.

Опитът,практикатаиогромнатаерудиция,кактоифинансоватапомощнаняколкобизнесмени,позволяватнаТесладавнедриконструиранияпо-ранопрез1885г.,новмоделелектрическалампа–електродъговаталампа(ElectricArcLamp)–зауличноосветление.НатрупанитесредстваипопулярностпомагатнаНиколаТесладаосновесвояфирмапрез1887г.–“ТеслаелектриклайтКъмпани”.

Въпреки,че“ТеслаКъмпани”нямавлиятелнипокровители,тяуспявадаразширисвоятадейностиосигурявафинансовастабилностисвободанасвоясобственик.

ВработилницитенасвоятакомпанияТесларазработва исъздавацялатаапаратура,необходимазаексплоатациянаустройствазапроменливдвуфазенток–генератори,електродвигатели,трансформатори–пригодимикактозачестота60херца(честотата



наТесла,валиднаидосегазаСАЩ),ноизапо-високи–133херца–ипо-нискичес-тоти–до25херца.ПравизаявкавПатентнатакомисиянаСАЩиполучавапатенти,отнасящисезановасистемазапренасяненаелектроенергияпосредствомдвуфазенпроменливток.Втеоретичнитедопълнениякъмтезипатенти,обачесеобобщаваслу-чаятзатрифазенимногофазенток,коетогодинипо-къснощемупомогнедаотстоипредсъдаправотосинапървооткривателсрещукомпанията,коятовнедряватрифазнатасистемавЕвропа–АЕГ.Тя,отсвоястранаезадълженадаизплатинафирмата“Уес-тингхаузЕлектрикКомпани”огромнипаричнисуми.ВъзникналитеоколотозиказусспоровеисъдебниделадоказалиеднозначноприоритетитенаТеслапоотношениенавсекидетайлнамногофазнатапредавателнасистема.

МилионерътДжорджУестингхауз,впечатлен,предлаганаТесладоговорзаединмилиондолара запатентитемуплюс авторскитеотчисления, плюс единдолар завсякаконскасиланагенераторитеиелектродвигателитенадвуфазенпроменливток.ПотозиначинУестингхаузизкупувавсичкитенад40патентанаТесла,спомощтанакоитогигантскатазадача,коятосиепоставил–даприведецялатапромишленостнаСАЩнаработаспроменливток–ставаизпълнима,ощеповече,следпострояванетонапърватавсветаводно-електрическацентраланаНиагарскияводопад,изцялообо-рудванасдвуфазнитегенераторинаНиколаТесла.

ВИСОКОЧЕСТОТЕН РЕЗОНАНСЕН ТРАНСФОРМАТОРСлед1890г.НиколаТеслазапочвановетапвизследователскатасидейност–а

именно–ВЧиСВЧтокове.Първоначалноразработвагенераторс348магнитниполюса,скойтополучавапроменливтоксчестота10–20kHz,по-къснодостиганевижданитеза

краянаХIХвек100kHz,амечтаезачестотипоне100MHz.

Първото упоменаваненаВЧколебателен контур на Тесла свъздушентрансформаторможедасенамериощепрез1891г.впатентподназвание“Системазаелектри-ческо осветление”.Посредствомявлението резонанс, генераторътпреобразуватоковеснискачестотав “ток смного висока честота имноговисоконапрежение”,койтослед това захранва лампа с единединственпроводник.Открититеот Тесла през 1890 г. принципиза електрическа настройка нарезонансния трансформаторчрезФиг. 2. Патент 454622 – система за

електрическо осветление



промянакапацитетанакондензатора,ставатбазазаразвитиеиповишаватролятаизначениетонакондензаторите,капацитетаисамоиндукциятазаразвитиетонаелектротехникатаирадиотехниката.Едновременностова,учениятрешаваивъпросасизолациятаприСВЧнапрежения–парафиновабаня,лененоилиминералномасло,използваниидоднес.

Търсениятаму довеждат до спомагателно,ноценнозамедицинатаприложение–електроте-рапията.Изследователятизпробвавърхусебесипроменливитоковесразличничестотиинапре-женияиправимногоценниизводи:1)влияниетона променливия ток върхунервните клетки сепрекратявапричестотинад700Hz;2)СВЧто-кове,дорипривисокинапрежениясабезопаснизаживота; 3) топлиннотодействиеможеда сеизползвавмедицинатазалечениеиразработванякоиелектротермичниапаратииприборизамедицинскоприложение.ПосетителитенаСветовнатаизложбапрез1893г.вЧикагогледалиучуденопредставлението,коетоежедневноосъществявалслаб,нервенгосподинсъссмешнафамилия–Тесла.Предзахласнататапубликатойпропускапрезсебесиелектричентокснапрежение2ми-лионаволтакатопоидеяотекспериментаторанебитрябвалодаостанеивъгленовапрашинка.В епохатанамладенчествотона електричествотоподобни “фокуси” саизглеждаличудо.Високочестотнонапрежениеотняколкомилионаволтаприрезо-нанснитечестотиеспособнодасъздадевнушителниелектричниразрядивъввъздуха,дългидесеткиметри.ТованавеждаТесланаидеята,чеполучаванетонасветлинаотелектрическителамписнажежаемажичканееединствениятначиндасенакараматериятадасвети!

НеобичайнитесиоткритиявтазинасокатойогласяваповременазнаменитатасилекциявАмериканскияелектроинженеренинститутпрез1891гнатема“Опитиспроменливтокствърдевисокичестотииизползванетоимзаизкуственоосветление”.Тазилекциясъбиранай-известнитеелектроинженериидонасянаТеслаширокопри-знание,правигосветовноизвестен.Тукзапръвпъттойспоменававъзможносттазабезпроводниковопредаваненаелектроенергията.Твърдениятамунесабезпочвенифантазии,защотопровежданеоспоримиескпериментипредзахласнататапублика.ВъвВЧелектромагнитнополетойвнасякактообикновениелектрическиламписна-жежаеманишка,такаиспециалносъздаденитеотнеголампибезнишка.Идватавидалампияркосветят!ТеслаизползварезонансентрансформаторсискровразрядзалекоиефективнополучаваненаВЧпроменливтокотпостояненилиНЧток.ТойпродължавадаизнасялекциивАмериканскияелектроинженеренинститут,коитовпоследствие

Фиг. 3. Лабораторията на Тесла в Колорадо Спрингс – отвън



повтаряпредКралскотонаучнообществовЛондон,аследтоваивПариж.Лекциитеипоследвалитеследтовадемонстрациисепосрещатснебивалвъзторг.

През1892,‘93и‘94г.,получаваняколкопатентазановаконструкциянеоновоос-ветлениеизапредавателниустройства,базиращисенаизползванетонаатмосфернитеслоевезапредаваненаелектроенергиянамногоголемиразстояниябезсъщественизагуби.Теслапредполага,чеЗемятаеедингигантскикондензатор,вкойто:първо–могатдасепоявятиразпространятстоящиелектромагнитнивълниивторо–приподходящочестотновъздействиетакивавълнимогатдасевъзбудятрезонансно.Товаозначава,чедовсякаточкаотземнотокълбоможедаседокараогромноколичествоелектроенергия,стигасамовнимателнодасеизчислинужнатазацелтарезонансначестота!!!

Тесласезахващазаработаедновременноповсичкилиниисогроменентусиазъм.ЗаминававКолорадоСпрингс,място,известносмноготонабройужасяващибури.На2000мнадморскависочинаТесластроисвоярезонансентрансформаторсвпечатля-ващиразмери–първичнатанамоткаесдиаметър15м,вторичнатаесвързанасмачта,извисяващасена60мнадземятаиобвенчананай-отгоресмеднасферасдиаметър1м.Трансформаторътбилсвъзможностизапренастройваневширокчестотендиа-пазон–от60до150000Hz.

СтазивеличественаустановкаТесладоказва,че:а)планетатаЗемяепроводящо,отрицателнозареденокълбо;б)повременагръмотевичнабуряпоповърхносттайсеустановяватстоящиелектромагнитнивълни;в)презЗемятамогатдасеустановятстоящивълниизкуствено.Последнотодоказателствоеединотнай-зрелищнитеекспе-рименти,проведениотТесла.Когатозахранванетоотблизката,разположенанаоколодесетинакилометра,електростанциявърхутрансформатораеподадено,искровитеразрядиоткъммеднатасферадостигат40-метровадължина.Гръмотевицата,коятосъпровождаразрядитесечуваланаоколо20кмоттам,околокулатапламтялоогромносветещокълбо,ацелиятградКолорадоСпрингсбилобхванатотчудовищнапаника.Конетеполучавалиелектрошоковиударипрезподковите,междукракатанахоратаи земятапрескачалиискри, всичкиметалнипредметибилиобхванатиот студенипламъци(огньовенасв.Елм).Несамотова–изгорялгенераторътназахранващататрансформаторанаТеслаелектростанция.Нонезащотоекспериментътчерпелмногоголямаенергия,азащотовнамоткитенагенератора(подобнонавторичнатанамотканатрансформаторанаТесла)възникналимощнивисокочестотнитокове,апредизвиканитеоттяхискриизгорилиизолацията!!!НонесензациятаишумотевицатасацелтанаТесла–наоколо40кмоткулата,точнотам,къдетопопредварителниизчислениясеочаквадаевърхътнастоящатаелектромагнитнавълна,генериранаотексперимента,2000лампи,забитивземятасветват!

РезултатитеотекспериментавКолорадоСпрингсТеслаобобщававдългастатияпод заглавие “Проблемът заувеличаванена енергиятаначовечеството”.Статиятапроизвежданебивалшумиебилапреиздаванаицитиранамногократно.ТукТеслазапръвпътзаговорваза“Световнасъобщителнасистема”.



СВЕТОВНА СЪОБЩИТЕЛНА И ПРЕДАВАТЕЛНА СИСТЕМАЕкспериментитенаНиколаТеславКолорадоСпрингссилновпечатляватДжон

ПирпонтМорган–собственикнабанкерскакъща“Морган”–единотнай-богатитехоранаоновавреме.ПонеговапоканаинженерътпристигавНю-Йоркпрез1900г.заосъществяваненаграндиознияпроект “Уордънклиф” (“War-denclyffe”) – световенцентърза безпроводникова връзка.Морганотделя150хил.долараи200-акровучастъкнаостровЛонгАйлънд.Тамсепостроя-ваневижданакуласвисочинанадземята57м,съсстоманенашахта, забита в земятана 36м.Кулатасевенчаес55-тоненметаленкуполсдиаметър20м.Пробнотопусканенаграндиоз-нотосъоръжениесеесъстоялопрез1905г.ипредизвиквапо-тресаващефект.“Теслазапалинебето над океана на хилядимили”–писаливестниците.Товаебилонебивалтриумфзаучения.Но...

През1900г.МаркониосъществявапредаваненатрансатлантическисигналпрезокеанадоКанада,систематамузавръзкасеоказвамногопо-икономичнаипо-перс-пективна.Макар,чеТеслаощепрез1893г.построявапървиявълноврадиопредавател,изпреварвайкистоваМаркони(през1943г.ВърховниятсъднаСАЩпотвърждаваприо-ритетътнаТеславизобретяванетонарадиото),тойпризнаванаМорган,чесеинтересуванеотсистемазавръзка,аотбезпроводниковасистемазапредаваненаголемиенергиидовсякаточканаЗемята.НоМорганискаименновръзкаипорадитовапрекратявафинансирането.СледтозипръвиединственпускнакулатаУордънклифТесланапускасградата,изоставяйкивнеявсичкитесибележки,чертежи,изчисленияиникогаповеченесезавръщанитокъмвъпросазаенергопрехвърлянето,нитонаострова.

Презследващите8годиниТеслапреживява“кризатананеразбраниягений”.Тойнеможедапроумеезащохоратанеприематевтината,неограниченаидостъпназавсекиенергия,коятоимсепредлага,аотиватнатрудни,скъпоструващиинискоефек-тивнирешения.Презтозипериодтойсеоткъсваотсветаисамостоятелноработипобезпроводниковотопредаванетонаголемиенергиинаразстояние.Тесласеотдаванаексперименти,закоитонищосигурнонеможедасекаже,освен,четойработипоизползванетонацялатаЗемякатопроводник.Спореднегоцялатапланетаможедасеразглеждакатоплътнометалнокълбенцеикаквотоможедасенаправисметалнототопче,товаможедасеосъществиисъсЗемята.

Фиг. 4. Кулата “Wardenclyffe” на остров Лонг Айлънд



Втозиреднамисли,почтивсичко,коетоправиТесла,оставанеразбраноотсъв-ременницитему,аитойнесиеправитрудададаваобяснение.Говорисенапримерзастраннотосъвпадениенанеговексперимент,свързансавтоколебаниятаиГолямотонюйоркскоземетресение.Ощеизколегиятасеносятслухове,казаниврамкитенашегатасмногосериозентон,че“падането”наТунгускияметеоритеделонаНиколаТеслапопренасяненаенергия,използвайкиЗемятакатопредавател.

През1931г.,вечевъзрастен,новсетаканеуморим,НиколаТесладемонстриранасмаянатапубликанов,невижданфеномен.Отобикновенавтомобилсвалябензи-новиядвигателипоставилиелектромотор.КъмнегоТеслаприкрепянеголямакутия,откоятостърчатдвеметалнипластинки,сглобенаотзакупенивмагазинзарезервничастиелементи.”Ето,чеимамеиенергия”–заявяваизобретателят,сяданаволана,натискапедалаиколатапотегля.Такатойякарацяласедмица,развивайкискоростдо150км/ч.Никаквибатерии,никаквиакумулатори...

Бибилостранно,аковоеннитенеобърнатвниманиенатехнологиитенаНиколаТесла.В30-тегодинитойсезанимававкорпорацияRCAсъссекретнипроекти.Товасавоеннипроекти,вкоитовлизабезпроводниковотопредаваненаенергиязапоразяваненапротивника,създаванетонарезонанснооръжие,опитизауправлениенаклимата.Имамножествоверсииотноснотезиразработки,асегаепрактическиневъзможнодасеотделиистинатаотизмислицата.ВрамкитенатезиверсииеиФиладелфийскиятексперимент,разработеннесамоотзнаменитиясърбин,ноиотредицадруги,многоизвестни гениалниученикатоДжонфонНойман.Върхубордана военниякораб“Елдридж”монтиратдвагенераторанаТесла,сцелкорабътдасенаправиневидимзарадарите.Тазиразработкаеизвестнаподкодовотоиме„проектДъга”.Говорисе,чепривключваненагенераторитесеполучилпотресаващефект(коголищеучудиш?)–корабътизчезваотзаливаФиладелфияисепоявявавНорфолк,нанеколкостотинмилиоттам.Изключванетонагенераторитевръщакорабаобратновзалива,ночле-новетенаекипажасатежкопострадали.Имамъртви,имаитакива,коитосаживи,нонемогатдаходят,такива,коитоходят,нопадат...Всичкиживисаобхванатиотпълнадезориентацияидълбокужас.Порадитези“странични”ефекти,официалнатаверсияе,чепроектът“Дъга”сезакрива.

НиколаТеслаумирапрез1943г.всвояталабораториявпълнанищета.Милионите,коитоеималвпериоданаработасУестингхауз,безостатъкотиватзанесъстоялиясепроект“Уордънклиф”.Множествоотнеговитенай-важниразработкисаизгубенизапоколенията,аголямачастотдневницитеиръкописитемуизчезватпринеизяснениобстоятелства.Някоисмятат,чеТесласамгиизгарявначалотонаВторатасветовнавойна,смятайки,чезнанията,заключенивтях,сатвърдеопаснизанеразумнотоиглупавочовечество.

Тесланеоставясвояфизическатеория,носпомощтанабезчислениекспери-ментисъздавабазазаново–резонансноразбираненаелектромагнетизма.Тойсмята,чеВселенатаеединнанепрекъснатаелектромагнитнасреда,аматерията–еднаотпроявитенаорганизираниелектромагнитниколебания,коитомогатдасеопишатс



математическиалгоритми.Ясное,чеизучаванетонанаследството,оставенониотНиколаТесла,неесвързаносамосисториятанафизикатаитехнологията,същносттамуевобщочовешкотозначениенатворчествотоинауката.

Литература[1]ANewSystemofAlternateCurrentMotorsandTransformers,DeliveredbeforetheAIEEat

ColumbiaCollege,NewYork,May16,1888[2]ExperimentswithAlternateCurrents of veryHighFrequence andMethodsofArtificial

Illumination,DeliveredbeforetheAIEEatColumbiaCollege,NewYork,May20,1891[3]ExperimentswithAlternateCurrentsofHighPotyentialandHighFrequence,RoyalInstitution

ofElectricalEngineers,London,February3-4,1892[4]ExperimentswithAlternateCurrentsofHighPotyentialandHighFrequence:ALecture

deliveredtheInstitutionofElectricalEngineersLondon:WithaPortraitandBiographicalSketchoftheautor/ByNikolaTesla–NewYork:[s,n.],1892

[5]OnLightandHighFrequencyPhenomena,FranklinInstitute,Philadelphia,February24,1893andNationalElectricLightAssociation,St.Louis,March1,1893

[6]LightandHighFrequencyPhenomena:ALecturedeliveredbeforetheFranklinInstitute,PhiladelphiaatitsSixteenConvertionHeldAtSt.LouisMO,February28 th,March1stand2nd,1893/NikolaTesla–NewYork:PublishedbyOrderofTheNationalElectricLightAssociation,1893–11pg.

[7]MechanicalandElectricalOscilators,BeforeameetingoftheInternationalElectricalCongressattheColumbianExpositioninChicago,August25,1893

[8] Sociеty andClub notes: EighthAnnualMeeting of theAmericanElectro-therapeuticAssociation,Buffalf,NY,September13,14and15,1898–TheElectricalEngineer,Vol.36,No544(1898),pg346-348

[9]www.frank.germano.com/nikolatesla.htm[10]NikolaTeslapatents[12]РжонсницкийБ.Н.,“НиколаТесла”[13]АлександърМаринчич,“НиколаТесла–ДневникКолорадо-Спрингс1899-1900”


Documents

tesla