Was machte Tesla erfolgreich?

Stellen Sie sich eine Welt ohne Licht, Motoren, Pumpen, Ventilatoren, Kühlschränke oder Aufzüge vor. Ohne Mikrowellen gäbe es weder Radio noch Fernsehen. Wenn Sie das nächste Mal einen Schalter umlegen, sollten Sie an Nikola Tesla denken. Tesla kann mehr als jeder andere Erfinder für sich in Anspruch nehmen, das Zeitalter der Elektrizität erfunden zu haben. Doch 70 Jahre nach seinem Tod und ein Jahrhundert nach seinen größten Erfindungen ist sein Name nicht so bekannt wie der von Thomas Edison, Alexander Graham Bell oder den Gebrüdern Wright.

Teslas rastloser Geist ermöglichte es ihm, über diese elektrischen und mechanischen Innovationen hinauszugehen. Er erfand eine „Verstärkerspule“, die die Frequenz und Spannung des elektrischen Stroms erheblich erhöhen konnte. Tesla entdeckte, dass solche elektrischen Ströme elektromagnetische Wellen aussenden konnten, und er war sich des Potenzials dieser elektromagnetischen Wellen durchaus bewusst. Heute ist „drahtlos“ ein allgegenwärtiger Begriff in der Welt der Computernetzwerke. Tesla entdeckte dieses Prinzip vor über 100 Jahren.

Tesla wird oft mit Thomas Edison verglichen, aber in vielerlei Hinsicht war er Edisons Gegenteil. Edison behauptete, Erfindungen seien „1 % Inspiration und 99 % Transpiration“. Tesla ist jedoch ein Mann mit großartigen Ideen und Visionen. Edison war Autodidakt; Tesla erhielt eine gründliche industrielle Ausbildung. Edison löste praktische Probleme; Tesla träumte davon, Technologien zu erfinden, die die Welt verändern würden. Edison kommerzialisierte seine Erfindungen; Tesla hatte wenig Geschäftssinn. Die einzige Gemeinsamkeit bestand darin, dass beide sehr wenig Schlaf bekamen: Tesla arbeitete teilweise von 10:30 Uhr bis 5:00 Uhr am nächsten Morgen.

Zu Teslas Lebzeiten erhielt er für viele seiner Erfindungen weder eine Belohnung noch eine Entschädigung. Guglielmo Marconi beispielsweise erfand das Radio, sein Gerät basierte jedoch auf Teslas Ideen. Erst in den letzten Jahren erlangte Tesla für seine tiefgreifenden Erkenntnisse und deren Auswirkungen auf das moderne Leben eine größere Anerkennung.

Teslas Wachstumshintergrund

Teslas Vater war ein orthodoxer Priester, der hoffte, dass sein 1856 geborener Sohn so sein würde wie er. Teslas Familie bestand aus ethnischen Serben, die in Kroatien lebten, das damals Teil der österreichisch-ungarischen Monarchie war. Teslas Mutter erfand ein Küchengerät, das einem Schneebesen ähnelte, und er fühlte sich ihr sehr ähnlich. Als er als Teenager einmal krank war, nahm er seinem Vater das Versprechen ab, ihn im Falle seiner Genesung auf eine technische Schule zu schicken. Er studierte Mechanik und Elektronik an der Österreichischen Polytechnischen Schule in Graz, Österreich, mit dem Ziel, Ingenieur zu werden.

Als Kind sah Tesla Bilder der Niagarafälle. Er stellte sich sofort ein riesiges Mühlenwasserrad vor, das für seine Arbeit die Kraft eines Wasserfalls nutzen würde. Diese Szenen zeigen, dass Tesla schon als Kind über einen einzigartigen Verstand verfügte. Der junge Mann konnte im Kopf rechnen und hatte ein außergewöhnliches Gedächtnis. Doch am erstaunlichsten war seine Fähigkeit, seine Ideen zu visualisieren: Er konnte sie in seinem Kopf immer wieder verarbeiten, bis sie ihm so real erschienen wie physische Objekte.

Sein Talent brachte jedoch auch einige negative Auswirkungen mit sich. In seinen Zwanzigern erlitt der große, schlaksige Tesla einen Nervenzusammenbruch, der ihn überempfindlich machte – das Ticken seiner Uhr bereitete ihm Unbehagen und sogar Sonnenlicht empfand er als deprimierend. Sein Leben lang litt er unter Phobien und Zwangsstörungen.

Tesla interessierte sich schon sehr früh für Wechselstrom. Damals wurde bei Experimenten, die Motoren und Beleuchtung erforderten, Gleichstrom (DC) verwendet, wie er auch von Batterien erzeugt wurde. Gleichstrommotoren waren ineffizient, aber niemand konnte sich vorstellen, wie Wechselstrommotoren funktionieren würden. Eines Tages, als er in einem Park über Gedichte diskutierte, hatte Tesla plötzlich eine Idee, wie man den Wechselstrommotor Wirklichkeit werden lassen könnte.

Seine Idee, Wechselstrom zu verwenden, verwirrte die europäischen Experten. Im Jahr 1884 beschloss der 28-jährige Tesla, nach New York zu gehen und stellte Thomas Edison seine Ideen vor. Er beschrieb dem großen Erfinder seine Ideen zum Wechselstrom, doch Edison war nicht interessiert. Stattdessen beauftragte er Tesla mit dem Betrieb seiner Gleichstromanlagen. Doch die beiden Männer kamen nicht gut miteinander aus: Tesla kündigte, ohne die ihm von Edison zugewiesene Arbeit zu beenden, und erhielt letztlich nie sein Gehalt.

Da er kein Geld hatte, begann Tesla, seinen Lebensunterhalt damit zu verdienen, für andere Gräben auszuheben. Doch sein Schicksal wird bald eine Wendung zum Besseren nehmen.

AC ist bequemer zu bedienen

Gleichstrom besteht aus Elektronen, die sich in eine Richtung entlang eines Leiters bewegen. Die Richtung der Elektronenbewegung im Wechselstrom ändert sich viele Male pro Sekunde. Um einen Elektromotor herzustellen, müssen Sie die Polarität eines stationären Elektromagneten, Stator genannt, ändern. Der magnetische Rotor versucht ständig, sich an den sich ständig ändernden Magnetpolen des Stators auszurichten, wodurch der Stator rotiert und Strom erzeugt. Gleichstrommotoren verwenden einen ausgeklügelten mechanischen Kommutator zum Ändern der Polarität. Wechselstrommotoren ändern die Stromrichtung direkt elektrisch. Als Tesla herausfand, wie er Wechselstrom mit der Polarität der Elektromagneten in seinen Motoren in Einklang bringen konnte, gelang ihm einer seiner wichtigsten Durchbrüche.

Der Siegeszug des Wechselstroms

Edison hatte bereits Nutzer für sein Gleichstromübertragungssystem gefunden und Kabel durch die Straßen von New York City bis zu deren Häusern verlegen lassen. Doch George Westinghouse war bereits dabei, ein konkurrierendes Wechselstromübertragungssystem zu entwickeln. Er dachte, Teslas Erfindung würde seiner Lösung einen Vorteil gegenüber Edisons Lösung verschaffen.

Tesla war sich bewusst, dass Wechselstrom eine effizientere Möglichkeit zur Stromversorgung von Elektromotoren und Lampen darstellte. Noch wichtiger ist, dass der „Wechselstrom“ mithilfe von Spulen verstärkt werden kann. Durch elektromagnetische Induktion wird die Niederspannung in einer Spule in eine Hochspannung in der anderen Spule umgewandelt. Hochspannungsstrom kann effizienter über Leitungen übertragen und dann für den Einsatz in Haushalten heruntertransformiert werden. Teslas Schaltkreis war der Vorgänger der Transformatoren, die wir oft auf Strommasten sehen. Die Spannung von Gleichstrom kann nicht erhöht werden, daher sind dickere Kabel erforderlich, um ihn über mehrere Kilometer zu übertragen.

Wechselstrom war schon bekannt, bevor Tesla mit seiner Arbeit begann. Doch Tesla entwickelte ein integriertes System aus Generatoren, Übertragungsleitungen, Motoren, Beleuchtungssystemen und anderen Schaltkreisen, das Wechselstrom zu einer brauchbaren Alternative zu Gleichstrom machte. Im Jahr 1887 meldete Tesla sieben Patente im Zusammenhang mit seinem Wechselstrom an, die ihm ohne Widerspruch erteilt wurden. Westinghouse kaufte die Patente im Jahr 1888.

Gleichstrom erfreut sich jedoch weiterhin großer Beliebtheit. Westinghouse und Edison waren in den sogenannten „Stromkrieg“ verwickelt. Edison erhob als Erster Einspruch und behauptete, Wechselstrom sei für die Öffentlichkeit zu gefährlich, um ihn sicher zu nutzen. Seine Ansichten wurden 1890 bestärkt, als ein Bekannter von Edison namens Harold Brown dafür sorgte, dass bei der Hinrichtung eines zum Tode Verurteilten ein Wechselstromgenerator von Westinghouse zum Einsatz kam.

Doch Westinghouse, Eigentümer der Patente von Tesla, konnte beweisen, dass Wechselstrom eine effizientere Alternative darstellte. Der Höhepunkt der Konflikte in den Current Wars ereignete sich auf der Chicago Columbian Exposition von 1893-1894. Die Stromkosten von Westinghouse waren viel niedriger als die von Edison. Er bekam den Auftrag und versorgte die Show mit Strom, der auf einem Tesla-System basierte. Als die Expo eröffnet wurde, leuchteten Tausende heller Lichter auf und überraschten die Besucher. Diese Demonstration zerstreute die Angst der Öffentlichkeit vor Wechselstrom und Wechselstrom wurde zum Standard für elektrische Energiesysteme.

Teslas Sieg kam, als er seinen Kindheitstraum verwirklichte und an den Niagarafällen ein Kraftwerk baute. Im Jahr 1890 setzten Investoren stark auf Wechselstrom und Wasserkraft, beides Technologien, die sich noch nicht bewährt hatten. Das lange und angespannte Warten endete 1896, als der von Tesla entwickelte Generator begann, das Stromnetz mit Strom zu versorgen. Schließlich brachten sie Elektrizität nach New York City und erleuchteten den Broadway. Mit dem Bau von Wasserkraftwerken auf der ganzen Welt begann still und leise das Zeitalter der Elektrizität.

Der Stromkrieg war vorbei, aber Nikola Tesla hatte sich visionäreren Erfindungen zugewandt.

Einblicke in die elektromagnetische Induktion

Viele von Teslas Erfindungen basierten auf dem Prinzip der elektromagnetischen Induktion. In den 1830er Jahren demonstrierte der britische Wissenschaftler Michael Faraday, dass ein bewegter Magnet einen elektrischen Strom in einem Leiter induzieren kann (hier bearbeitet). Es war diese Fähigkeit der Elektrizität, über eine größere Entfernung hinweg eine Wirkung zu erzielen, die Tesla faszinierte und ihn zu Ideen inspirierte, die vom Wechselstrommotor bis zur Teslaspule reichten.

Tesla begibt sich ins Unbekannte

Sogar ein einfacher elektrischer Strom erzeugt ein Magnetfeld. Wechselstrom mit hoher Spannung erzeugt elektromagnetische Wellen. Heinrich Hertz entdeckte 1888 elektromagnetische Wellen und viele Erfinder beteiligten sich an dem Wettlauf, elektromagnetische Wellen für die drahtlose Kommunikation oder andere Zwecke zu nutzen.

Tesla war fasziniert von hochfrequenten elektromagnetischen Wellen. Mithilfe dieser Methoden war er in der Lage:

• Eine mit Neongas gefüllte Lampe. Diese neue Art der Beleuchtung benötigt keinen Glühfaden; das Gas selbst erzeugt das Licht.

• Sorgen Sie dafür, dass die Vakuumröhre Licht über eine gewisse Distanz aussendet, ohne direkten Kontakt mit der Wellenquelle.

• Erhitzen Sie einen Metallstab auf eine sehr hohe Temperatur.

• Die in seinem Labor in New York erzeugten elektromagnetischen Wellen konnten noch immer an der 80 km entfernten US-Militärakademie in West Point, New York, wahrgenommen werden.

Viele Erfinder trugen zur Entwicklung des Radios bei, aber Guglielmo Marconi erhielt 1909 für diese Erfindung den Nobelpreis. Tesla war mit der mangelnden Anerkennung seiner grundlegenden und originellen Beiträge unzufrieden und meldete ein Patent an, lange bevor Marconi den ersten Prototyp entwickelte. Im Jahr 1943, wenige Monate nach Teslas Tod, erkannte der Oberste Gerichtshof der USA schließlich an, dass Teslas patentierte Erfindungen die Grundlage für Marconis ursprüngliche Errungenschaften waren.

Tesla erkannte eine weitere Verwendung für elektromagnetische Wellen. Er glaubt, dass sie die drahtlose Übertragung elektrischer Energie im großen Maßstab ermöglichen könnten. Im Jahr 1898 zog er nach Colorado Springs und baute große Spulen, die heute als Teslaspulen bekannt sind und mit denen Tesla enorme Spannungen erzeugen konnte. Mit ihnen gelang es ihm, künstliche Blitze zu erzeugen. Er ließ 200 Glühbirnen aus einer Entfernung von 40 Kilometern leuchten und experimentierte mit Möglichkeiten, Energie durch die Luft oder die Erde selbst zu übertragen.

Ein Jahr später kehrte er nach New York zurück und überredete den Bankier JP Morgan, ihn beim Aufbau eines drahtlosen Kommunikationssystems zu unterstützen, mit dem Nachrichten, E-Mails und sogar Bilder drahtlos in die ganze Welt übertragen werden konnten. Tesla träumte noch immer von der Möglichkeit, elektrische Energie zu übertragen. Er gründete auf Long Island ein Labor namens Wardenclyffe. Dort baute er einen 57 Meter hohen Holzturm und trieb Stahlrohre Hunderte von Metern tief in den Boden. Als die Kosten stiegen, zog sich Morgan aus dem Projekt zurück. Tesla ertrank in Schulden und war 1905 gezwungen, den Turm abzureißen und das Labor aufzugeben. Doch für den Rest seines Lebens blieb er davon überzeugt, dass eine drahtlose Energieübertragung möglich sei.

Gleichzeitig nutzte Tesla elektromagnetische Wellen, um ein per Funk steuerbares Boot zu bauen. Er entdeckte, dass seine selbstgebauten Vakuumröhren bei sehr hoher Spannung Strahlen aussendeten, die in der Lage waren, Feststoffe zu durchdringen, und schuf sogenannte „Schattenbilder“. Damit war er einer der ersten Menschen, der versuchte, Röntgenstrahlen zu untersuchen. Im Laufe der Zeit bildeten Teslas Forschungen zu hochfrequenten elektromagnetischen Wellen die Grundlage für Innovationen, die von Mikrowellenherden bis hin zu Kathodenstrahlröhren reichten.

Teslas Erfindergeist ging in eine andere Richtung als der seiner Zeitgenossen, beispielsweise Edison. Seine Erkundung des unerforschten Gebiets der Hochfrequenzelektrizität und der Radiowellen ebnete vielen Erfindern den Weg, ihm zu folgen.

Tuning

Ein weiteres wichtiges Prinzip, auf das sich Tesla stützte, war das Konzept der elektrischen Resonanz. Leiter (die wir Antennen nennen) können elektromagnetische Wellen sogar aus Hunderten von Kilometern Entfernung empfangen. Um jedoch eine Welle aus mehreren Wellen unterschiedlicher Frequenzen auszuwählen, muss der Empfänger „abgestimmt“ werden, das heißt, er muss mit der elektromagnetischen Welle dieser Frequenz in Resonanz treten. Das Prinzip ist dasselbe, wie wenn man eine Geigensaite mit einer Stimmgabel zum Schwingen bringt. Tesla erfand eine Methode zum Abstimmen eines Stromkreises, und noch heute schalten wir unsere Geräte ein, um Radio oder Fernsehen zu empfangen.

Teslas Vermächtnis

Tesla, der schon immer exzentrisch war, soll mittlerweile an einer Zwangsstörung leiden. Als er älter wurde, wurden seine Macken ausgeprägter. Er leidet unter Keimphobie und wäscht sich wie verrückt die Hände. Er isst nur gekochtes Essen. Er ist besessen von der Zahl Drei. Er behauptete, Nachrichten aus dem Weltall empfangen zu haben. Als alter Mann hegte er eine Leidenschaft für Tauben, die er in sein Hotelzimmer schmuggelte.

Bereits 1891 stand das Unternehmen von George Westinghouse kurz vor dem Bankrott. Um dem Mann zu helfen, der an ihn glaubte, erklärte sich Tesla bereit, auf die Lizenzgebühren zu verzichten, die Westinghouse für seine AC-Patente schuldete. Der Erfinder hätte damit Millionen verdienen können, doch nun steht er mittellos da. Westinghouse starb 1914, ohne Tesla jemals vollständig für seine Beiträge entschädigt zu haben.

Dennoch machte Tesla mit seinen Erfindungen weiter. Im Laufe seines Lebens erhielt er mindestens 275 Patente. Er hinterließ eine lange Liste von Projekten, von denen viele nie verwirklicht wurden:

• Im Jahr 1904 erfand er eine hocheffiziente schaufellose Turbine, das Gerät hatte jedoch keine kommerzielle Anwendung.

• Er schlug vor, zur Stromerzeugung Erdwärme, Solar- und Windenergie zu nutzen.

• Er spekulierte über die Existenz der Ionosphäre, einer elektrisch geladenen Schicht in der Erdatmosphäre, Jahre bevor diese entdeckt wurde.

• Er patentierte eine Zündkerze für Benzinmotoren.

• Er erfand die erste elektrische Uhr, die auf mechanischen Schwingungen basierte.

• Sein letztes Patent betraf ein senkrecht startendes Flugzeug, das erst viel später Realität werden sollte.

Nicht alle Ideen von Tesla funktionierten. Sein Traum von der drahtlosen Energieübertragung erwies sich nie als realisierbar. Er widerlegte Einsteins Arbeit und seine Widerlegung sollte die Grundlage der modernen Physik bilden. Während und nach dem Ersten Weltkrieg forschte Tesla an einem „Todesstrahl“, doch außerhalb von Science-Fiction-Filmen wurde dieser nie verwirklicht.

1943 starb Tesla im Alter von 86 Jahren allein in einem New Yorker Hotel.

„Eines Tages“, sagte Tesla 1915 voraus, „werden beispielsweise sechs gigantische Funkstationen auf der ganzen Welt errichtet werden, und alle Bewohner der Erde werden in der Lage sein, nicht nur per Ton, sondern auch per Sicht miteinander zu kommunizieren.“

Kommt Ihnen das bekannt vor? Könnte dies das Telefon sein, das wir verwenden?

Von John Kelly

Übersetzung: Nichts

Rezensent: Zang Chi

Originallink:

https://science.howstuffworks.com/innovation/famous-inventors/nikola-tesla.htm

Der übersetzte Inhalt stellt lediglich die Ansichten des Autors dar

Dieser Artikel spiegelt nicht die Ansichten des Instituts für Physik der Chinesischen Akademie der Wissenschaften wider.

Herausgeber: zhenni