Cuộn dây Tesla

Bài chi tiết Cuộn dây Tesla

Thí nghiệm tia X

Đầu năm 1894, Tesla bắt đầu đầu tư nghiên cứu một nguồn năng lượng phóng xạ không nhìn thấy được khi ông được thông báo rằng nguồn năng lượng này đã làm hỏng tấm phim trong phòng thí nghiệm của ông trong những thí nghiệm trước đó[54][55] (sau này được xác định là "Tia Roentgen" hay "Tia X"). Các thí nghiệm trước đó của ông được thực hiện với các ống Crookess, một loại ống phóng điện tử cathode lạnh. Không lâu sau đó, nhiều trong số hàng trăm các công trình nghiên cứu trước đó của ông như các mô hình, dự án, ghi chú, dữ liệu phòng thí nghiệm, các công cụ, hình ảnh có giá trị $50,000,... đã bị mất trong trận cháy phòng thí nghiệm lần thứ 5 vào tháng 3 năm 1895.[56] Tesla có thể đã vô tình chụp được ảnh tia X khi ông đang chụp ảnh Mark Twain dùng nguồn sáng từ ống Geissler, một loại ống phóng khí thời kỳ đầu. Điều duy nhất được ghi nhận trong ảnh là ốc khóa bằng kim loại trên kính của camera.[57]

Sóng vô tuyến điều khiển từ xa

Vào năm 1898, Tesla đã trình diễn một chiếc thuyền sử dụng bộ điều khiển từ xa bằng sóng vô tuyến dựa trên máy coherer - mà ông đặt tên là "telautomaton" - cho công chúng trong một cuộc triển lãm điện tại Madison Square Garden. Tesla đã tiến hành một màn trình diễn rất khó tin vào thời điểm đó: chiếc thuyền tự di chuyển một cách khó hiểu trước sự chứng kiến của rất nhiều người có mặt.

Tất cả mọi người đều phấn khích và mong chờ một điều bất ngờ từ Tesla, nhưng không ai có thể tưởng tượng ra một chiếc thuyền điều khiển từ xa bằng sóng radio từ “nhà khoa học điên”. Và Tesla đã giải thích rằng: “Chiếc thuyền đã được lắp thêm một bộ não riêng biệt.”

Đám đông không thể tìm ra một sự giải thích hợp lý nào cho việc làm sao chiếc thuyền có thể di chuyển được. Họ nghĩ rằng đó là do phép thuật, thôi miên, có người thậm chí còn nghĩ rằng chiếc thuyền di chuyển được nhờ một con khỉ được huấn luyện giấu ở bên trong.

Tesla đã thừa nhận rằng “Tại lần ra mắt đầu tiên, nó đã tạo ra một sự chấn động mà không một sáng chế nào trước đó của tôi làm được.” Phát minh của ông, được công nhận là Bằng sáng chế số 613 809 (1898), có dạng một chiếc thuyền điều khiển bằng sóng radio (sóng vô tuyến): một chiếc thuyền nặng bằng thép, dài khoảng 4 feet (khoảng 1,2 mét). Công nghệ này không chỉ áp dụng giới hạn cho các loại tàu thuyền mà còn bao gồm các loại phương tiện và máy móc động cơ khác.

Sáng chế của Tesla với con tàu điều khiển bằng sóng vô tuyến chính là sự mở màn cho kỉ nguyên robot về sau. Phát minh của ông đã vượt xa ra khỏi thời đại của nó. Đám đông chứng kiến sự kiện này tại buổi triển lãm vào thời điểm đó không bao giờ có thể hình dung được ứng dụng thực tế vĩ đại của nó trong tương lai. Tesla đã cố gắng bán ý tưởng của mình cho quân đội Mỹ như một loại ngư lôi kiểm soát bằng sóng vô tuyến, nhưng họ tỏ ra ít quan tâm.[58] Điều khiển vô tuyến từ xa vẫn là một sự mới lạ cho đến Thế chiến thứ nhất và sau đó, khi một số quốc gia sử dụng nó trong các chương trình quân sự.

Ánh sáng không dây

Ý tưởng về chuyển tải điện năng đã được đưa ra từ đầu năm 1900 bởi nhà phát minh người Serbi Nikola Tesla trước khi lưới điện được phổ biến rộng rãi. Ngay từ những năm này, “nhà khoa học điên” Tesla đã mơ ước một thế giới không tồn tại dây dẫn điện phức tạp mà sử dụng hệ thống một tháp truyền điện và năng lượng không dây tới mọi ngõ ngách trên thế giới. Nhằm hiện thực hóa viễn cảnh này, Tesla đã bắt tay xây dựng tháp Wardenclyffe cao 29m ở New York. Ngọn tháp này được coi là bước cuối cùng trong hệ thống điện không dây của Tesla, và được kết hợp với phát minh máy thu năng lượng vũ trụ. Nếu thành công, thế giới sẽ được sử dụng điện miễn phí và không giới hạn chỉ bằng một cái antenna thu năng lượng ở đầu cuối.

Tuy nhiên sau 17 năm xây dựng (1900-1917), dự án tháp đã bị đình chỉ, bị rút nguồn tài trợ của JP Morgan vì họ phát hiện ý đồ thật sự của Tesla không phải xây dựng tháp viễn thông.

Mơ ước của Tesla xuất phát từ sáng chế trước đó của ông, cuộn dây Tesla (Tesla coil), một phát minh mang tính cách mạng so với thời đại. Tesla đã phát triển những cuộn dây đặc biệt này vào năm 1891, trước khi người ta sử dụng những chiếc máy biến áp truyền thống để cung cấp điện cho mọi thứ như hệ thống chiếu sáng đến các mạch điện thoại. Những biến áp thông thường không thể chịu được tần số cao và điện áp cao mà các cuộn dây trong phát minh của Tesla có thể chịu đựng được.

Một cuộn dây Tesla bao gồm hai phần: một cuộn dây sơ cấp và cuộn thứ cấp, và mỗi cuộn dây có tụ điện riêng. Hai cuộn dây và tụ điện được nối với nhau bằng một khe đánh lửa - một khoảng cách giữa hai điện cực để tạo ra tia lửa điện. Về cơ bản, các cuộn dây Tesla là hai mạch điện mở kết nối với một khe đánh lửa. Một cuộn dây Tesla cần một nguồn điện cao áp. Một nguồn điện được cung cấp thông qua một biến áp có thể sản xuất một dòng điện với cường độ cần thiết (ít nhất hàng ngàn vôn).

Nguồn điện được nối với cuộn dây sơ cấp. Tụ điện của cuộn dây chính hoạt động như một miếng bọt biển thấm hút các điện tích. Cuộn dây sơ cấp tự nó phải có khả năng chịu đựng điện tích rất lớn và sóng điện, do đó chúng thường được làm bằng đồng - một loại dây dẫn điện tốt. Các tụ điện được tích tụ nhiều điện tích đến mức kháng không khí trong khe đánh lửa. Sau đó, dòng điện đi ra khỏi tụ điện đi xuống cuộn dây chính và tạo ra từ trường.

Năng lượng lớn khiến cho từ trường sụt giảm nhanh chóng, tạo ra dòng điện trong cuộn thứ cấp. Điện áp bị nén qua không khí giữa hai cuộn dây tạo ra tia lửa ở khe đánh lửa. Năng lượng bao phủ giữa hai cuộn dây và tích tụ ở cuộn thứ cấp, tụ điện. Điện tích trong tụ điện thứ cấp lên cao và thoát ra dưới dạng hồ quang điện. Với điện áp tần số cao có thể thắp sáng bóng đèn huỳnh quang cách xa vài bước chân mà không cần dây điện kết nối.

Nguyên tắc cơ bản của cuộn dây Tesla chính là hiện tượng cộng hưởng, cộng hưởng xảy ra khi cuộn dây chính bắn dòng điện vào cuộn dây thứ cấp đúng thời điểm để tối đa hóa năng lượng chuyển vào các cuộn dây thứ cấp. Ngày nay cuộn dây Tesla không còn được ứng dụng thực tế nhiều nữa, song phát minh của Tesla đã làm nên cuộc cách mạng về cách hiểu và sử dụng điện năng.

Máy phát dao động chạy bằng hơi nước

Năm 1893, Tesla xin cấp bằng sáng chế cho bộ dao động cơ học chạy bằng hơi nước mà ông thiết kế để rung lên xuống tốc độ rất cao nhằm tạo ra điện. Vài năm sau, năm 1898, ông nói với các phóng viên rằng cỗ máy dao động khiến mặt đất rung chuyển trong khi ông đang điều chỉnh nó tại phòng thí nghiệm của mình ở New York. Cảnh sát và xe cứu thương đã đến hiện trường nhưng Tesla đã vô hiệu hóa bộ dao động và giả vờ không biết về những gì thực sự xảy ra. Ông cũng tiết lộ cỗ máy tạo động đất thậm chí có thể đánh đổ tòa nhà Empire State.

Hệ thống điện đa pha và Triển lãm Columbia

Tư vấn về Niagara

Công ty Nikola Tesla

Cháy phòng thí nghiệm

Sáng sớm ngày 13 tháng 3 năm 1895, tòa nhà ở South Fifth Avenue có phòng thí nghiệm của Tesla đã bốc cháy. Nó bắt đầu dưới tầng hầm của tòa nhà và lửa cháy mạnh đến nỗi phòng thí nghiệm ở tầng 4 của Tesla đã bị đốt cháy và sụp đổ xuống tầng hai. Vụ hỏa hoạn không chỉ khiến phải làm lại các dự án đang làm của Tesla, nó còn phá hủy một bộ sưu tập các ghi chú và tài liệu nghiên cứu ban đầu, mô hình và các phần chứng minh, bao gồm nhiều tác phẩm đã được trưng bày tại Triển lãm Colombia thế giới năm 1893. Tesla nói với tờ New York Times "Tôi quá đau buồn khi nói chuyện. Tôi có thể nói gì?". Sau vụ cháy, Tesla chuyển đến 46 & 48 East Houston Street và xây dựng lại phòng thí nghiệm của mình ở tầng 6 và 7.