交流電之父:特斯拉

光電科學史 發佈 2019-12-31T13:22:05+00:00

17歲時,特斯拉驚奇地發現,自己能夠充分利用想像力,完全不需要任何模型、圖紙或者實驗,就可以在腦海中把所有細節完美地描繪出來,和實際情況沒有絲毫差別。


尼古拉·特斯拉

現代人的生活完全離不開「電」的使用,大家在使用電的時候,有沒有感謝過發電機的發明者呢?尼古拉·特斯拉雖然不是交流電發動機的最早發明者,但其對交流電的的改進如同瓦特對蒸汽機的改進一樣,有傑出的貢獻。

生平簡介

1856年7月10日,尼古拉·特斯拉出生在奧匈帝國克羅埃西亞斯米灣村一個塞族家庭,父母都是塞爾維亞人。特斯拉少年時在克羅埃西亞的卡爾洛瓦茨上學,並在1875年於奧地利的格拉茨理工大學學習物理學、數學和機械學。

尼古拉·特斯拉的父親是一位在斯雷姆斯基卡爾洛夫奇教區的塞爾維亞東正教教堂的牧師。其母親名為杜卡·曼迪奇(Duka Mandic),是一位塞爾維亞東正教神父的女兒,他們希望尼古拉能夠子承父業,也成為一名牧師,但尼古拉卻對神靈無動於衷,並立志當電氣工程師。

17歲前的特斯拉「中了邪」般地沉浸在發明創造的幻想里,腦袋裡經常浮現出種種異常奇怪的現象。17歲時,特斯拉驚奇地發現,自己能夠充分利用想像力,完全不需要任何模型、圖紙或者實驗,就可以在腦海中把所有細節完美地描繪出來,和實際情況沒有絲毫差別。後來特斯拉發明創造都依靠這種能力。

特斯拉說:「從具有可行性的理論到實際數據,沒有什麼東西是不能在腦海中預先測試的。人們將一個初步想法付諸實踐的過程,完全是對精力、金錢和時間的浪費」。

科學成就

尼古拉·特拉斯對交流電系統、無線電系統、無線電能傳輸、球狀閃電、渦輪機、放大發射機、粒子束武器、太陽能發動機、X光設備、電能儀表、飛彈科學、遙感技術、飛行器、宇宙射線、雷達系統、機器人等領域均有所研究。

交流電系統

交流電,簡稱為AC。交流電也稱「交變電流」,簡稱「交流」。一般指大小和方向隨時間作周期性變化的電壓或電流。它最基本的形式是正弦電流。當發現了電磁感應後,產生交流電流的方法則被發現。早期的成品由尼古拉·特斯拉、麥可·法拉第與波利特·皮克西等人開發出來。

1882年,英國電工詹姆斯·戈登建造了大型雙相交流發電機。開爾文男爵威廉·湯姆森與塞巴斯蒂安·費蘭蒂開發早期交流發電機,頻率介於100赫茲至300赫茲之間。

1891年,尼古拉·特斯拉取得了「高頻率」(15,000赫茲)交流發電機的專利。而1891年後,多相交流發電機被用來供應電流,此後的交流發電機的交流電流頻率通常設計在16赫茲至100赫茲間,搭配弧光燈、白熾燈或電動機使用。

尼古拉·特斯拉雖然不是交流電發動機的最早發明者,但其對交流電的的改進如同瓦特對蒸汽機的改進一樣,有傑出的貢獻。1886年,特斯拉創建了自己的公司,特斯拉電燈與電氣製造公司。

1887年,他組裝了最早的無電刷交流電感應馬達, 並在1888年為美國電氣電子工程師學會作了演示。同年,他發展了特斯拉線圈的原理。

X射線研究

在早期的研究中,特斯拉制定了許多實驗來產生X射線。特斯拉認為用他的電路,「我的儀器可以產生的愛克斯光(即X射線)的能量比一般儀器可以產生的要大得多。」

他還談到用他的電路和單節點X射線產生設備在工作時的危害。在他許多調查這種現象的記錄中,他歸結了導致皮膚損傷的許多原因。他認為早期的皮膚損傷並不是X射線所引起的,而是臭氧的產生與皮膚接觸,和一些亞硝酸接觸所致。特斯拉錯誤地認為X射線是由分離的粒子組成的。

特斯拉完成了一些實驗,並先於倫琴證實了他的發現(包括拍攝他的手的X射線照片,之後他將照片寄給了倫琴),但沒有使他的發現眾所周知,他的大部分研究資料在1895年3月的第五大道一次實驗室大火中給燒毀了。

無線電發展

在1891年7月31日,35歲的特斯拉加入美國國籍。同年在紐約第五大道建立了自己的實驗室。在此之後,他在紐約的休斯頓街建立了自己的實驗室。在那裡他用機電振蕩器進行了機械共振實驗,他使周圍的一些建築物產生了共振,引來了警方。

當特斯拉36歲時,第一次獲得了多相電源系統的專利權。他繼續研究了旋轉磁場。1892至1894年,特斯拉擔任美國電氣工程師學會副主席和美國無線電工程師學會的先驅人,也就是後來的電氣電子工程師學會。

1893年至1895年,他在研究高頻交流電。他用圓錐形的特斯拉線圈製造出了百萬伏的交流電,他研究了導體中的「集膚效應」,設計了調諧電路,發明了無繩氣體放電燈,並無線發射了電能,造了第一台無線電發射機。

尼古拉·特斯拉被他的敵人稱作瘋子,被欽服他的人稱為天才,被世人公認為一個謎。而毫無疑問,他是一位開拓性的發明家,創造了一系列令人驚嘆、甚至是讓世界改頭換面的裝置。科學發展永無止境,讓我們銘記這位偉大的科學家!

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