نیکولا تسلا و ساخت برق

نیکولا تسلا؛ مردی که جهان را روشن کرد

توضیح متا: زندگی نیکولا تسلا را بخوانید؛ از جریان متناوب و موتور القایی تا برج Wardenclyffe Tower و میراثی که امروز هم در دنیای برق و ارتباطات زنده است.

نیکولا تسلا در ۱۰ ژوئیه ۱۸۵۶ در روستای اسمیلیان، در مرز امپراتوری اتریش‌-مجارستان (امروزه کرواسی) به دنیا آمد. پدرش کشیش ارتدوکس بود و مادرش، که خودش مخترعی بی‌ادعا بود، ابزارهای خانگی را با ابتکارهای کوچک بهتر می‌کرد. تسلا از کودکی حافظه‌ای شگفت‌انگیز و تخیلی سرکش داشت. می‌گویند می‌توانست کتاب‌ها را از حفظ بخواند و تصویرهای ذهنی‌اش را چنان دقیق بسازد که گویی آن‌ها را در برابر چشمانش دارد.

او رشته مهندسی برق را در گراتس خواند و سپس در پراگ ادامه داد. پس از مدتی کار در بوداپست و پاریس، در سال ۱۸۸۴ با یک نامه معرفی و تنها چند سنت در جیب، راهی نیویورک شد.

در نیویورک، تسلا برای توماس ادیسون کار کرد. وقتی تسلا مشکلات فنی بسیاری از دستگاه‌های ادیسون را حل کرد، وعده پاداش بزرگی که ادیسون داده بود، محقق نشد. این اختلاف باعث جدایی آن دو شد و تسلا شرکت خودش را راه انداخت. رقابت میان این دو به یکی از معروف‌ترین داستان‌های تاریخ فناوری بدل شد.

تمرکز تسلا روی سیستم جریان متناوب (AC) بود. این سیستم برای انتقال برق در فاصله‌های دور بسیار کارآمدتر از جریان مستقیم (DC) بود و امروز پایه شبکه برق جهان است. در سال ۱۸۸۸ تسلا موتور القایی را ثبت کرد؛ طراحی‌ای ساده و مقاوم که هنوز در پمپ‌ها، پنکه‌ها، یخچال‌ها و لوازم خانگی بی‌شماری به کار می‌رود.

تسلا بعدها با جورج وستینگهاوس همکاری کرد و در «نبرد جریان‌ها» میان AC و DC به پیروزی رسید. نیروگاه برقابی نیاگارا، که در سال ۱۸۹۵ به بهره‌برداری رسید، یکی از مهم‌ترین نمونه‌های این پیروزی بود.

تسلا فقط به برق محدود نماند. کویل تسلا که در سال ۱۸۹۱ ساخته شد، امواج الکتریکی با فرکانس بالا تولید می‌کرد و امروزه در آزمایشگاه‌های فیزیک و نمایش‌های علمی دیده می‌شود.

او همچنین رؤیای انتقال بی‌سیم انرژی و ارتباطات بی‌سیم را در سر داشت. برای تحقق این ایده، Wardenclyffe Tower را در لانگ آیلند نیویورک ساخت. این پروژه با حمایت مالی جی. پی. مورگان آغاز شد، اما با قطع حمایت و کمبود بودجه ناتمام ماند و در سال ۱۹۱۷ برچیده شد. امروزه از آن تنها پایه‌های بتنی باقی مانده است. نام تسلا نیز بعدها برای یکای شارش مغناطیسی، «تسلا» (T)، انتخاب شد.

زندگی شخصی تسلا تنها و پرحاشیه بود. او هرگز ازدواج نکرد، علاقه عجیبی به کبوترها داشت و بیشتر عمرش را در هتل‌ها، به‌ویژه هتل نیویورکر، گذراند. در سال‌های پایانی فقیر و گوشه‌نشین بود، اما همچنان ایده‌های تازه‌ای می‌پروراند. تسلا در ۷ ژانویه ۱۹۴۳ در نیویورک درگذشت. در زمان مرگش، بسیاری از دستاوردهایش در سایه بود، اما امروز او یکی از بزرگ‌ترین مخترعان تاریخ به شمار می‌آید.

کلیدواژه‌ها: نیکولا تسلا، زندگی نیکولا تسلا، جریان متناوب، موتور القایی، نبرد جریان‌ها، Wardenclyffe Tower، توماس ادیسون

فرمول برق تسلا= f = 1 / (2π√(LC))

در این رابطه: f فرکانس تشدید مدار است، یعنی تعداد نوسان‌ها در هر ثانیه (بر حسب هرتز). L اندوکتانس سیم‌پیچ اولیه است (بر حسب هانری). C ظرفیت خازنی مدار است (بر حسب فاراد).

توضیح: کویل تسلا دو مدار دارد که با هم کوپل می‌شوند: یک مدار اولیه با سیم‌پیچ ضخیم و چند حلقه، و یک مدار ثانویه با سیم‌پیچ بلند و نازک که انرژی را به ولتاژ بسیار بالا تبدیل می‌کند. وقتی خازن و سیم‌پیچ اولیه روی فرکانس تشدید تنظیم شوند، انرژی بین آن‌ها با بیشترین کارایی منتقل می‌شود. نتیجه، جرقه‌های بلند و امواج الکتریکی با فرکانس بالاست که تسلا با آن‌ها آزمایش‌های نمایشی‌اش را انجام می‌داد.

نکته مهم: این فرمول مربوط به تشدید مدار LC است و تسلا آن را به‌صورت یک رابطه منتشرشده برای کل کویل یا برج Wardenclyffe ننوشته است. فرمول بالا همان اصل تشدیدی است که امروز در توضیح کویل تسلا استفاده می‌شود.

نکات جالب درباره برج واردن‌کلیف:

• هدف اصلی: تسلا قصد داشت تا با استفاده از زمین و لایهٔ یونسفر آسمان به عنوان رساناهای الکتریکی، انرژی الکتریکی رایگان و اطلاعات را بدون نیاز به سیم به سراسر جهان مخابره کند. • تخلیه الکتریکی: تصاویری که در آن‌ها صاعقه‌های بزرگی از بالای برج خارج می‌شوند، بیشتر مربوط به طرح‌های مفهومی، نقاشی‌ها یا شبیه‌سازی‌های سه‌بعدی از ایدهٔ نهایی تسلا هستند؛ چرا که این پروژه به دلیل قطع بودجه توسط سرمایه‌گذار اصلی (جی. پی. مورگان) در سال ۱۹۰۶ نیمه‌کاره رها شد و هیچ‌گاه به طور کامل عملیاتی نشد. • سرانجام برج: این برج ۱۸۷ فوتی (حدود ۵۷ متر) در نهایت در سال ۱۹۱7 برای پرداخت بدهی‌های تسلا و فروش ضایعات فلزی آن با دینامیت تخریب شد. اگر تمایل دارید، می‌توانم اطلاعات بیشتری درباره نحوه کارکرد کویل‌های تسلا یا دلیل شکست این پروژه در اختیارتان بگذارم.