Tesla a vu les avantages d'utiliser de l'eau pour alimenter des générateurs comme ceux-ci au barrage Hoover, même s'il s'agissait d'une technologie non éprouvée à l'époque. iStockphoto/Thinkstock Imaginez un monde sans lumière électrique, moteurs, pompes, Ventilateurs, réfrigérateurs ou ascenseurs. Pas de micro-ondes, ni radio ni télévision. La prochaine fois que vous actionnerez un commutateur, pensez à Nikola Tesla. Plus que tout autre inventeur, Tesla a créé l'ère de l'énergie électrique. Mais 70 ans après sa mort et un siècle après ses grandes inventions, son nom est moins connu que ceux de Thomas Edison, Alexander Graham Bell ou les frères Wright.
Tesla est à l'origine des outils clés de l'ère de l'énergie :le générateur de courant alternatif, le moteur à courant alternatif et le système de transmission électrique. Une grande partie de la vie telle qu'elle a évolué au 20e siècle reposait sur les fondations posées par Tesla.
L'esprit agité de Tesla l'a porté au-delà de ces innovations électriques et mécaniques. Il a inventé une "bobine de loupe, " qui a élevé l'électricité à des fréquences et des tensions très élevées [source :PBS]. Il a constaté que de tels courants émettaient des ondes électromagnétiques, qui pourrait faire des merveilles. Aujourd'hui, "sans fil" est un terme courant dans le monde des réseaux informatiques. Tesla a découvert le principe il y a plus de cent ans.
Tesla est souvent comparé à Thomas Edison, mais il était à bien des égards l'opposé d'Edison. Edison a affirmé que l'invention était « 1 % d'inspiration, 99% de transpiration" [source :Creativecreativity.com]. Pourtant, Tesla était vraiment un homme d'inspiration, un visionnaire. Edison était autodidacte; Tesla avait reçu une formation technique approfondie. Edison a résolu des problèmes pratiques; Tesla rêvait d'une technologie qui transformerait le monde. Edison a commercialisé ses inventions; Tesla avait peu de sens des affaires. La seule chose qu'ils avaient en commun était que les deux hommes se débrouillaient avec peu de sommeil :Tesla travaillait parfois de 10h30 à 5h du matin le lendemain [source :PBS].
De son vivant, Tesla n'a pas reçu de crédit ou de compensation pour bon nombre de ses inventions. Par exemple, Guglielmo Marconi est crédité d'avoir inventé la radio, mais son équipement était basé sur les idées de Tesla. Ce n'est que ces dernières années que Tesla a reçu une plus large reconnaissance pour ses connaissances approfondies et leur impact sur la vie moderne. Aujourd'hui, l'une des entreprises de voitures électriques les plus innovantes s'appelle Tesla Motors. C'est un indice que Nikola Tesla est un inventeur à noter.
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Le père de Tesla était un prêtre orthodoxe qui voulait que son fils, né en 1856, être le même. Serbes ethniques, la famille Tesla vivait en Croatie, faisait alors partie de l'empire austro-hongrois. La mère de Nikola a inventé des appareils électroménagers comme un batteur à œufs, et le garçon sentit qu'il lui emboîtait le pas. Lorsqu'il est tombé malade à l'adolescence, il fit promettre à son père de l'envoyer à l'école technique s'il se rétablissait. Dans l'espoir de devenir ingénieur, il a étudié la mécanique et l'électricité à l'école polytechnique autrichienne de Graz, Autriche [source :Vujovic].
En tant que garçon, Nikola avait vu une photo des chutes du Niagara. Il a instantanément imaginé une roue de moulin géante qui exploiterait la puissance de la cataracte. De telles visions montraient la nature unique de l'esprit de Tesla. Le jeune homme pouvait résoudre des problèmes de calcul dans sa tête et possédait une mémoire photographique. Mais ce sont ses pouvoirs de visualisation qui sont les plus remarquables :les idées lui paraissent pleinement formées, presque comme des hallucinations.
Mais son génie avait un inconvénient. Dans la vingtaine, le grand, Tesla, mince comme un rail, a subi une dépression nerveuse qui l'a rendu hypersensible - le son d'une montre le tourmentait et il trouvait la lumière du soleil oppressante. Tout au long de sa vie, il souffrait de phobies et de compulsions.
Tesla s'est très tôt intéressé au courant alternatif (AC). À l'époque, des expérimentations de moteurs et d'éclairages en courant continu (DC), comme le courant qui s'écoule d'une batterie. Les moteurs à courant continu étaient inefficaces, mais personne ne pouvait imaginer comment un moteur à courant alternatif fonctionnerait. Un jour, en se promenant dans un parc en discutant de poésie, Tesla a eu une idée soudaine de la façon de faire d'un moteur à courant alternatif une réalité.
Son idée d'utiliser le courant alternatif a dérouté les experts en Europe. En 1884, Tesla, 28 ans, a décidé de se rendre à New York et de présenter ses idées à Thomas Edison. Il a décrit ses notions sur AC au grand inventeur, mais Edison n'était pas intéressé. Au lieu, il a embauché Tesla pour travailler sur son équipement à courant continu. Les deux hommes ne se sont pas entendus – Tesla a démissionné après qu'Edison ne l'ait pas payé pour avoir terminé un travail.
Sans argent, Tesla s'est mis à creuser des fossés pour gagner sa vie. Mais sa fortune était sur le point de tourner.
AC/DC en toute simplicitéLe courant continu consiste en des électrons qui se déplacent le long d'un conducteur dans une direction. Le courant alternatif inverse cette direction 60 fois par seconde. Pour faire un moteur électrique, vous devez changer le polarité , la charge nord-sud, d'une pièce de métal électromagnétique fixe appelée stator. Un rotor magnétique, essayant continuellement de s'aligner sur la polarité changeante du stator, tourne pour fournir de la puissance. Les moteurs à courant continu utilisent un commutateur mécanique à étincelles pour changer cette polarité. Les moteurs à courant alternatif changent la direction du courant électriquement. Une fois que Tesla a compris comment faire correspondre le courant alternatif aux électro-aimants d'un moteur, il a réalisé l'une de ses percées les plus importantes [source :PBS].
Edison avait souscrit des abonnés à l'électricité pour son système DC, enfiler des fils dans les rues de New York et câbler leurs maisons. Mais George Westinghouse travaillait déjà sur un système AC concurrent. Il a vu que les inventions de Tesla pourraient lui donner un grand avantage sur Edison.
Tesla a compris que le courant alternatif était un moyen plus efficace de piloter les moteurs et d'alimenter l'éclairage. Plus important encore, Le courant alternatif pourrait être « intensifié » en utilisant des bobines de fils. Par induction, la basse tension dans une bobine a été transformée en haute tension dans une autre. Le courant haute tension pourrait traverser les fils plus efficacement, puis être déclassé pour un usage domestique. Les circuits de Tesla étaient les précurseurs des transformateurs que nous voyons régulièrement sur les poteaux électriques. Le courant continu n'a pas pu être augmenté. Pour le transmettre sur plus de quelques kilomètres, il fallait des fils toujours plus épais.
AC était connu avant que Tesla ne commence son travail. Mais l'inventeur a conçu un système intégré de générateurs, lignes de transmission, moteurs, l'éclairage et d'autres circuits qui ont fait du courant alternatif une alternative faisable au courant continu. En 1887, Tesla a déposé sept brevets liés à ses inventions AC. Ils ont été récompensés sans être contestés avec succès. Westinghouse en a acheté les droits en 1888.
DC n'était pas mort -- encore. Westinghouse et Edison ont plongé dans ce qu'on appelait la "guerre des courants". Passer à l'offensive, Edison a affirmé que AC était beaucoup trop dangereux pour être utilisé par le public. Son point a été renforcé lorsqu'une connaissance d'Edison nommé Harold Brown s'est arrangé pour qu'un générateur CA de Westinghouse fournisse le courant pour l'exécution d'un criminel condamné en 1890 [source :PBS].
Mais Westinghouse, armé des brevets Tesla, pourrait montrer que l'AC était une alternative beaucoup plus efficace. La bataille décisive de la guerre des courants a eu lieu lors de la colossale Chicago Columbian Exposition de 1893-94. Westinghouse a été en mesure de fournir de l'électricité pour beaucoup moins que ce qu'Edison aurait facturé. Il a remporté le contrat et a câblé la foire sur la base du système Tesla. A l'ouverture de l'exposition, des milliers de lampes lumineuses se sont allumées, visiteurs de foire surprenants. La manifestation a dissipé les craintes du public concernant le courant alternatif, et AC est devenu la norme pour les systèmes d'alimentation.
La victoire a été martelée par la réalisation par Tesla de son rêve d'enfant :une centrale électrique à Niagara Falls. En 1890, les investisseurs ont fait un gros pari sur le courant alternatif et l'hydroélectricité, deux technologies encore non éprouvées. Le long de, L'attente tendue a pris fin en 1896 lorsque les générateurs conçus par Tesla ont commencé à alimenter le système. Finalement, ils ont envoyé de l'électricité jusqu'à New York, éclairant Broadway. Alors que des centrales hydroélectriques commençaient à être construites dans le monde, l'âge de l'électricité était arrivé.
La guerre des courants était finie, mais Nikola Tesla était déjà passé à des inventions encore plus visionnaires.
Aperçu de l'inductionUn certain nombre d'inventions de Tesla étaient basées sur le principe de l'induction électrique. Dans les années 1830, le scientifique anglais Michael Faraday avait montré qu'un courant électrique peut induire du magnétisme dans un conducteur voisin, et qu'un aimant en mouvement produira un courant électrique dans un conducteur similaire. C'est cette capacité de l'électricité à avoir un effet à distance qui a fasciné Tesla et l'a conduit à des idées allant du moteur à courant alternatif à la bobine Tesla [source :NDT].
Même un simple courant électrique génère un champ magnétique. Un courant alternatif oscillant à haute tension produit des ondes électromagnétiques. De nombreux inventeurs se sont joints à la course pour utiliser ces ondes, découvert par Heinrich Hertz en 1888, pour la communication sans fil ou à d'autres fins.
Tesla était fasciné par les ondes à haute fréquence. Les mettre au travail, il était capable de:
De nombreux inventeurs ont contribué au développement de la radio, mais Guglielmo Marconi a reçu le prix Nobel pour l'invention en 1909. Tesla a regretté le manque de reconnaissance pour ses propres contributions fondamentales et originales, qu'il avait breveté bien avant les premiers prototypes de Marconi. En 1943, plusieurs mois après la mort de Tesla, la Cour suprême des États-Unis a finalement reconnu que les inventions brevetées de Tesla étaient à la base de la réalisation initiale de Marconi [source :PBS].
Tesla a vu une autre utilisation des vagues. Il pensait qu'ils lui permettraient de transmettre de l'énergie électrique à grande échelle sans fil. Il a déménagé à Colorado Springs en 1898 et a construit de grandes bobines, maintenant connu sous le nom de bobines Tesla, qui a généré des tensions massives. Avec eux, il était capable de générer des éclairs artificiels. Il a allumé 200 ampoules à une distance de 25 miles (40 km) et a expérimenté des moyens d'envoyer de l'énergie dans l'air ou la terre [source :Redshaw].
De retour à New York un an plus tard, il a convaincu le banquier J.P. Morgan de le soutenir dans un système qui créerait une communication sans fil dans le monde entier, permettant la diffusion de nouvelles, courrier, même des images. Tesla a également continué à rêver de transmettre de l'énergie électrique. Il a construit un laboratoire appelé Wardenclyffe à Long Island. Là, il a construit une tour en bois de 187 pieds de haut (57 mètres de haut) et a enfoncé des tuyaux en acier sur des centaines de pieds dans le sol. Au fur et à mesure que les dépenses montaient, Morgan s'est retiré du projet. Très endetté, Tesla a été contraint de détruire la tour et d'abandonner le laboratoire en 1905. Pour le reste de sa vie, il est resté convaincu que la transmission d'énergie sans fil était possible.
En attendant, Tesla avait utilisé les ondes électromagnétiques pour créer un bateau radiocommandé. Il a découvert qu'à des tensions très élevées, ses tubes à vide faits maison émettaient des rayons qui pouvaient pénétrer la matière solide, et il fut parmi les premiers à expérimenter les rayons X, créant ce qu'il appelait des « shadowgraphs » [sources :Vujovic, Hrabak et al.]. Heures supplémentaires, L'enquête de Tesla sur les ondes haute fréquence a constitué la base d'innovations allant des fours à micro-ondes aux tubes cathodiques de télévision à rayons.
Tesla avait emmené son génie inventif dans une direction différente de celle de ses contemporains comme Edison. Son exploration du territoire inconnu de l'électricité à haute fréquence et des ondes radio a ouvert la voie à de nombreux inventeurs qui l'ont suivi.
Restez à l'écouteUn autre principe important sur lequel s'est appuyé Tesla était le concept de résonance électrique . Un conducteur (nous l'appellerions une antenne) pourrait capter des ondes électromagnétiques même à des centaines de kilomètres. Mais pour sélectionner une onde parmi de nombreuses ondes de différentes fréquences, le récepteur devait être "réglé". C'est-à-dire, il devait résonner à cette fréquence. C'est la même idée qui fait résonner une corde de violon à un diapason. Tesla a conçu un moyen de régler les circuits électriques, et à ce jour, nous sommes toujours "à l'écoute" des émissions de radio ou de télévision [source :Intutor.com].
Une gravure montre l'inventeur Nikola Tesla donnant une conférence à la Société française de physique et à la Société internationale des électriciens dans les années 1880. Collection Kean/Getty Images Toujours excentrique, On pense maintenant que Tesla a souffert d'un trouble obsessionnel-compulsif. En vieillissant, ses bizarreries sont devenues plus évidentes. Il avait la phobie des germes et se lavait les mains de manière obsessionnelle. Il ne mangeait que de la nourriture bouillie. Il était obsédé par le numéro trois. Il a affirmé avoir reçu des messages de l'espace. En tant que vieil homme, il s'est consacré aux pigeons, qu'il a introduit clandestinement dans sa chambre d'hôtel.
En 1891, L'entreprise de George Westinghouse était au bord de la faillite. Pour aider l'homme qui avait mis sa foi en lui, Tesla a accepté de renoncer aux redevances qui lui étaient dues sur ses brevets AC. L'inventeur aurait pu gagner des millions, mais a été à la place laissé sans ressources. Westinghouse est mort en 1914, n'ayant jamais entièrement compensé Tesla pour ses contributions.
Pourtant, Tesla a continué à inventer. Il a obtenu au moins 275 brevets au cours de sa vie [source :Twenty First Century Books]. Il a laissé derrière lui une longue liste d'innovations, beaucoup dont il n'a jamais été en mesure de poursuivre:
Toutes les idées de Tesla n'ont pas fonctionné. Son rêve de transmission d'énergie sans fil ne s'est jamais avéré réalisable. Il a rejeté le travail d'Einstein, qui constituerait la base de la physique moderne. Pendant et après la Première Guerre mondiale, Tesla a travaillé sur un " rayon de la mort, " mais cela n'a jamais été réalisé en dehors des films de science-fiction [source :PBS].
En 1943, Tesla est mort seul et s'est cassé dans un hôtel de New York. Il avait 86 ans. Après sa mort, beaucoup de ses papiers ont disparu. La Seconde Guerre mondiale était allumée; certains ont supposé que le FBI les avait saisis pour une éventuelle utilisation militaire. Ses biens ont ensuite été rendus à la Yougoslavie, mais ses papiers étaient-ils complets ? D'autres ont-ils développé ses idées en secret ? Les théories du complot abondent à ce jour.
"Un jour, " Tesla a prédit en 1915, "Il y aura, dire, six grandes stations téléphoniques sans fil dans le système mondial reliant tous les habitants de la terre les uns aux autres, non seulement par la voix mais par la vue" [source :Cheney]. Cela vous semble familier ? Est-ce votre téléphone portable ou le mien ?
En raison de ses excentricités et de ses vols inventifs vers l'inconnu, Tesla a la réputation d'être un génie fou. En réalité, il était beaucoup plus un chercheur moderne que de nombreux autres inventeurs du XIXe siècle, s'appuyant sur les mathématiques et la théorie du son. Comme beaucoup, Je ressens une affinité pour Tesla en raison de la grande audace qu'il a montrée dans son travail. Son audace était plus apparente dans les idées qui ne fonctionnaient pas :la tour de Wardenclyffe était en quelque sorte un monument à son esprit follement inventif.
L'autre facette attrayante du génie de Tesla était qu'il travaillait en grande partie seul. Des laboratoires de recherche à l'échelle industrielle faisaient déjà leur apparition, mais les recherches de Tesla étaient strictement les siennes. La notion d'un pionnier solitaire dans le monde de l'invention a toujours son attrait romantique.
