Chương III: Nikola Tesla nhà vật lý của những phát minh nổi loạn
Chương III: Động cơ điện chạy bằng vợt muỗi, bạn đã thử chưa? (Đọc thêm)
Nikola Tesla (Никола Тесла) (1856 – 1943) là một nhà phát minh, nhà vật lý, kỹ sư cơ khí và kỹ sư điện người Mỹ gốc Serbia. Ông sinh ra ở Smiljan Áo, sau này trở thành công dân Hoa Kỳ.
Tesla được biết đến với nhiều đóng góp mang tính cách mạng trong các lĩnh vực điện và từ trường trong cuối thế kỷ 19 đầu thế kỉ 20. Các phát minh và các công trình lý thuyết của Ông đã làm nên cơ sở của hệ thống phát điện xoay chiều, bao gồm cả hệ thống phân phối điện nhiều pha và động cơ điện xoay chiều, giúp tạo ra Cách mạng công nghiệp lần 2.
Chương III: Nikola Tesla nhà vật lý của những phát minh nổi loạn
Tesla: tôi đã đóng yên tia vũ trụ và bắt chúng phải chạy động cơ
Vì tính cách lập dị và những tuyên bố kỳ lạ và khó tin về sự phát triển của khoa học kỹ thuật, Ông bị cô lập và bị coi là một nhà bác học điên lúc cuối đời. Ông qua đời năm 86 tuổi trong một phòng khách sạn ở New York với một số tiền ít ỏi trong túi.
Những công trình của Tesla gần như bị lãng quên sau khi mất, nhưng kể từ những năm 1990, tên tuổi của ông mới thực sự trở nên nổi tiếng. Họ của ông được đặt làm tên của đơn vị đo cường độ cảm ứng từ trong hệ đo lường quốc tế. Tesla còn thiết kế ra một loại máy phát điện ở hiệu điện thế cao dạng tháp mà ngày nay người ta gọi là tháp Tesla.
Tesla coil (tháp Tesla) do Nichola Tesla chế tạo
Tesla coil (Tháp Tesla)
Sơ đồ cấu tạo tháp Tesla
Cấu tạo chính của tháp Tesla gồm: dây sơ cấp (primary coil) và dây thứ cấp (secondary coil) được nối với 2 tụ điện (capacitor) riêng biệt. 2 lõi dây sẽ được đặt cách nhau một khoảng được gọi là “khoảng phóng điện” – spark gap. Đây là lớp không khí giữa 2 điện cực đủ để tạo ra tia lửa điện. Tất cả sẽ được nối vào một máy biến áp lực (Transformer powers).
Khi tháp Tesla được nối với nguồn điện ở điện áp thường dùng (220V) dưới tác dụng của máy biến áp, điện áp qua tháp Tesla sẽ được đẩy lên rất cao, tùy thuộc vào số vòng dây có trong máy biến áp tuân theo công thức
Theo công thức trên thì điện áp sinh ra tỉ lệ nghịch với cường độ dòng điện nghĩa là điện áp càng lớn thì cường độ dòng điện càng nhỏ. Chính vì lí do này mà người làm thí nghiệm không cần đồ bảo hộ mà vẫn dám “chơi đùa” với điện áp cao (có hiệu điện thế lớn nên người ta cũng gọi là điện cao thế). Khi điện áp qua tháp Tesla đạt một ngưỡng nào đó sẽ có sự chênh lệch điện thế cực lớn giữa tháp và khoảng không khí xung quanh. Khi đó sẽ xuất hiện dòng tia lửa điện từ tháp bắn vào khoảng không khí xung quanh.
Điện áp cao nhất thường tập trung ở đầu các mũi nhọn nên ta thấy trong trường hợp nếu không có những tia lửa điện lớn thì các tia lửa điện nhỏ chỉ tập trung ở đỉnh tháp. Nếu bạn đưa lại gần một vật kim loại có mũi nhọn thì tháp sẽ phóng điện vào vật đó như hình minh họa sự phóng điện qua không khí tạo thành tia lửa điện của tháp Tesla
Ngoài ra tháp Tesla cũng có thể tạo nên sự chênh lệch điện thế giữa hai cực của bóng đèn khiến có dòng điện chạy qua làm phát sáng bóng đèn mà không cần dây nối.
Thắp sáng bóng đèn qua tháp-Tesla mà không cần dây nối => ứng dụng truyền tải năng lượng, thông tin qua sóng radio
Các tụ điện có khả năng tích điện và phóng điện cộng thêm mạch điều khiển spark gap có thể điều chỉnh được, ta có thể dễ dàng điều khiển quá trình đóng, mở mạnh, thay đổi điện áp khiến các tia sét có thể nhảy múa theo nhạc.
Video điều khiển các tia lửa điện qua tháp Tesla kết nối với âm nhạc.
Lưu ý: Làm việc với điện áp cao bạn hãy trang bị đủ kiến thức an toàn về điện trước khi muốn làm theo, đừng chỉ nhìn bằng con mắt quan sát thông thường, mà phải nhìn bằng con mắt của sự hiểu biết nếu không bạn có thể trả giá bằng tính mạng khi chơi đùa với điện.
Năm 1882 Ông được thuê để làm việc cho Edison Machine Works. Công việc của Ông bắt đầu với kỹ thuật điện đơn giản và nhanh chóng tiến triển để giải quyết một số vấn đề khó khăn nhất của công ty. Ông thậm chí còn được cung cấp các nhiệm vụ để thiết kế lại từ đầu máy phát điện một chiều của Công ty Edison.
Tesla có thể thiết kế lại máy phát điện và mô tơ lỗi thời và không có hiệu quả của Edison, nâng cao cả hiệu quả kinh tế lẫn chất lượng. Theo lời Tesla, Edison đã nói rằng:”Nếu anh có thể làm được điều đó, chúng tôi sẽ ra anh 10 ngàn đô la”. Đây là một lời nói khó tin từ Edison, người mà trả lương một cách bủn xỉn, và không hề có đủ từng ấy tiền mặt. Sau nhiều tháng làm việc, Ông hoàn thành nhiệm vụ và yêu cầu được giữ lời hứa. Edison bảo rằng ông chỉ nói đùa thôi “. Tesla à, anh không hiểu kiểu hài hước của người Mỹ chúng tôi” Thay vào đó, Edison đề nghị chỉ nâng lương thêm 10 đô từ 18 đô một tuần cho Tesla, Ông từ chối điều đó và ngay lập tức từ chức.
Năm 1886, Ông thành lập công ty riêng của mình lấy tên Tesla Electric Light & Manufacturing. Công ty lắp đặt hệ thống chiếu sáng đèn hồ quang điện dựa trên thiết kế của Tesla và cũng thiết kế cho máy chỉnh lưu phát điện (dynamo electric machine commutators), những bằng sáng chế đầu tiên của Tesla ở Mỹ.
Tesla đã đề nghị các công ty nên tiếp tục phát triển ý tưởng của mình – phát triển hệ thống và động cơ truyền tải dòng xoay chiều. Nhưng những nhà đầu tư đã không đồng ý, thậm chí còn sa thải ông, mặc cho ông không một xu dính túi. Tesla buộc phải đi đào mương để sống. Tesla đã coi rằng mùa đông năm 1886/1887 là thời gian của “những cơn đau đầu khủng khiếp và những giọt nước mắt cay đắng”. Trong thời gian cực khổ này, ông đã tự hỏi mình đã đi học để làm gì?
Vào tháng 4 năm 1887, Tesla mở lại công ty khác, the Tesla Electric Company, với sự ủng hộ của luật sư New York Charles F. Peck và Alfred S. Brown, giám đốc của Western Union. Họ thành lập một phòng thí nghiệm cho Tesla tại 89 Liberty Street ở Manhattan để Tesla có thể làm việc với những động cơ hiện tại của mình và các thiết bị phân phối điện khác, bằng một thỏa thuận mà họ thỏa thuận rằng sẽ chia sẻ công bằng năm mươi-năm mươi với Tesla cho bất kỳ lợi nhuận được tạo ra từ các bằng sáng chế của ông.
Tại đây, năm 1887, ông xây dựng động cơ cảm ứng dựa trên một nguyên tắc từ trường quay ông tuyên bố đã hình thành năm 1882. Ông đã nhận được bằng sáng chế Mỹ cho động cơ này vào tháng 5 năm 1888. Vào thời điểm đó, nhiều nhà phát minh cố gắng để phát triển động cơ AC. Vì lợi thế của nó trong việc truyền tải điện cao áp. Động cơ cảm ứng từ trường quay dường như đã coi là một phát minh độc lập của Tesla, nhưng nó không phải là một phát minh độc đáo vào thời điểm đó. Nhà vật lí người Italy Galileo Ferraris xuất bản một bài báo về từ trường quay dựa trên động cơ cảm ứng vào 11 Tháng ba năm 1888, một mô hình làm việc có thể đã được ông chứng minh tại Đại học Turin vào đầu năm 1885. Trong năm 1888, một tháng trước khi Tesla chứng minh động cơ cảm ứng AC của mình, kỹ sư Westinghouse Oliver B. Shallenberger phát minh ra đồng hồ điện được dựa trên nguyên tắc từ trường quay.
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 (sau này được xác định là “Tia Roentgen” hay “Tia X”)