Un'incisione mostra l'inventore Nikola Tesla che tiene una conferenza alla French Physical Society e alla International Society of Electricians nel 1880. Collezione Kean/Getty Images Quando accendi un interruttore e una lampada inonda la stanza di luce, probabilmente non pensi molto a come funziona -- o alle persone che hanno reso tutto possibile. Se fossi costretto a riconoscere il genio dietro la lampada, potresti chiamare Thomas Alva Edison, l'inventore della lampadina a incandescenza. Ma altrettanto influente - forse di più - è stato un visionario di nome Nikola Tesla.
Tesla arrivò negli Stati Uniti nel 1884, all'età di 28 anni, e nel 1887 aveva depositato una serie di brevetti che descrivevano tutto il necessario per generare elettricità usando corrente alternata , o AC. Per comprendere il significato di queste invenzioni, devi capire com'era il campo della generazione elettrica alla fine del 19° secolo. Era una guerra di correnti, con Tesla che agiva come un generale ed Edison che fungeva da generale avversario.
Edison presentò al pubblico la sua lampada a incandescenza elettrica nel gennaio 1880. Poco dopo, il suo sistema di alimentazione di nuova concezione è stato installato nel primo distretto di New York City. Quando Edison azionò l'interruttore durante una dimostrazione pubblica del sistema nel 1881, le luci elettriche si sono accese e hanno scatenato una domanda senza precedenti per questa nuovissima tecnologia. Sebbene le prime installazioni di Edison richiedessero cablaggi sotterranei, la domanda era così grande che parti della città ricevevano la loro elettricità su fili scoperti appesi a travi di legno. Nel 1885, evitare i rischi elettrici era diventata una parte quotidiana della vita cittadina, tanto che Brooklyn chiamò la sua squadra di baseball i Dodgers perché i suoi residenti evitavano comunemente gli urti dai binari dei tram alimentati elettricamente [fonte:PBS].
Elihu Thomson mostra una saldatrice elettrica alla New York State Fair alimentata da una dinamo Thomson/Houston. Archivio Hulton/immagini Getty Il sistema Edison utilizzato corrente continua , o CC. La corrente continua scorre sempre in una direzione ed è creata da generatori DC. Edison era un convinto sostenitore della DC, ma aveva dei limiti. Il più grande era il fatto che la DC era difficile da trasmettere in modo economico su lunghe distanze. Edison sapeva che la corrente alternata non aveva questa limitazione, tuttavia non riteneva l'AC una soluzione praticabile per i sistemi di alimentazione commerciali. Elihu Thomson, uno dei principali di Thomson-Houston e un concorrente di Edison, creduto diversamente. Nel 1885, Thomson ha abbozzato un sistema CA di base che si basava su linee di trasmissione ad alta tensione per trasportare l'energia lontano da dove è stata generata. Lo schizzo di Thomson indicava anche la necessità di una tecnologia per abbassare la tensione nel punto di utilizzo. Conosciuto come a trasformatore , questa tecnologia non sarebbe stata completamente sviluppata per l'uso commerciale fino a quando la Westinghouse Electric Company non lo avrebbe fatto nel 1886.
Anche con lo sviluppo del trasformatore e diversi test di successo dei sistemi di alimentazione CA, c'era un importante anello mancante. Quel collegamento era il motore a corrente alternata. Nella pagina successiva, vedremo come Tesla ha fatto la connessione.
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I generatori all'interno della diga di Hoover producono corrente alternata per l'Arizona, Nevada e California. David McNew/Getty Images Mentre Edison lavorava duramente per commercializzare la sua lampada elettrica, Tesla ha affrontato un problema che lo aveva incuriosito sin da quando era studente alla Joanneum Polytechnic School di Graz, Austria. Mentre uno studente lì, Tesla ha visto una dimostrazione di un Gramme dinamo . Una dinamo è un generatore che utilizza a commutatore -- contatti montati sull'albero della macchina -- per produrre corrente continua invece di corrente alternata. Tesla ha detto al suo istruttore che potrebbe essere possibile eliminare il commutatore, che scintillò orribilmente mentre la dinamo funzionava. Questo suggerimento ha portato il ridicolo dal suo insegnante, ma ha catturato l'immaginazione di Tesla.
Nel 1881, Tesla ebbe un'idea ispirata:e se si cambiasse il campo magnetico nello statore di una dinamo invece di alterare i poli magnetici del rotore? Questo è stato un concetto rivoluzionario che ha ribaltato la convenzione. In una dinamo tradizionale, lo statore stazionario fornisce un campo magnetico costante, mentre una serie di avvolgimenti rotanti - il rotore - gira all'interno di quel campo. Tesla vide che se questa disposizione fosse stata invertita, il commutatore potrebbe essere eliminato.
Certo, portare questa idea alla realtà richiederebbe anni di lavoro. Tesla iniziò nel 1882 mentre era impiegato presso la Continental Edison Company a Parigi. Durante il giorno, avrebbe installato sistemi di illuminazione a incandescenza basati sul sistema di alimentazione CC di Edison. Nel suo tempo libero, avrebbe sperimentato progetti di motori a corrente alternata. Questo è andato avanti per due anni, fino a quando Tesla non si è trasferita alla Edison Machine Works a New York City. Da alcuni conti, Tesla descrisse le sue idee sull'AC al famoso inventore americano, ma Edison non mostrò alcun interesse. Anziché, ha chiesto a Tesla di apportare miglioramenti agli impianti di generazione DC esistenti. Tesla ha fatto così, solo per essere deluso quando Edison non è riuscito a pagarlo correttamente. Tesla se ne andò, e le strade dei due uomini divergevano permanentemente.
Dopo aver scavato fossati ed essere rimasto coinvolto in un pessimo affare, Tesla ha finalmente ricevuto il sostegno finanziario di Charles Peck, un avvocato, e Alfred S. Brown, un sovrintendente alla Western Union. Peck e Brown hanno aiutato Tesla a creare un laboratorio a pochi isolati di distanza dal laboratorio di Edison a Manhattan, e incoraggiò il giovane ingegnere a perfezionare il suo motore a corrente alternata. Tesla ha fatto proprio questo, costruendo quello che sarebbe diventato noto come a motore a induzione polifase . Il termine polifase si riferisce ad un motore basato su più correnti alternate, non solo uno. Il termine induzione si riferisce al processo mediante il quale i magneti dello statore rotante inducono il flusso di corrente nel rotore. Il motore originale di Tesla era una versione a due fasi che presentava uno statore con due coppie di magneti, una coppia per ciascuna delle due fasi di AC.
Nel 1887, Tesla ha depositato sette brevetti statunitensi che descrivono un sistema CA completo basato sul suo motore a induzione e che include generatori, trasformatori, linee di trasmissione e illuminazione. Pochi mesi dopo, Tesla ha tenuto una conferenza sul suo nuovo sistema rivoluzionario all'American Institute of Electrical Engineers. La conferenza fece scalpore e, nonostante una campagna anti-AC avviata da Edison, convinto molti esperti che un sistema di alimentazione CA era più che fattibile - era di gran lunga superiore a CC.
Per portare una buona idea sul mercato, ci vuole un po' di peso. In questo caso, il potere è venuto da un inventore che ha fatto fortuna nell'industria ferroviaria. Maggiori informazioni sul suo sostegno al lavoro di Tesla nella pagina successiva.
Thomas A. Edison è accanto alla sua originale dinamo elettrica. Biblioteca del Congresso degli Stati Uniti/Fazione scientifica/Getty Images George Westinghouse, la cui compagnia elettrica stava lottando per elaborare i dettagli di un sistema di alimentazione CA di successo, sentito parlare della conferenza di Tesla del 1888 e subito ne fu incuriosito. Quando Peck e Brown si sono rivolti a Westinghouse per la commercializzazione delle invenzioni di Tesla, l'imprenditore responsabile del freno pneumatico della ferrovia ha fatto un'offerta generosa. Ha accettato di pagare $ 25, 000 in contanti, così come $ 50, 000 in banconote e una piccola royalty per ogni potenza elettrica proveniente dal motore.
Westinghouse riportò le invenzioni di Tesla a Pittsburgh, Penn., dove sperava di utilizzare la tecnologia per alimentare i tram della città. Tesla seguì, e come dipendente della Westinghouse Electric Company, consultato sull'attuazione. Il progetto non è andato a buon fine, e Tesla ha spesso combattuto con gli ingegneri della Westinghouse. Infine, però, tutti si sono uniti per trovare la formula giusta:un sistema AC basato su tre fasi, Corrente a 60 cicli. Oggi, quasi tutte le aziende elettriche negli Stati Uniti e in Canada forniscono corrente a 60 cicli, il che significa che l'AC completa 60 cambi di direzione in un secondo. Questa è nota come frequenza del sistema.
All'inizio del 1890, Edison ei sostenitori della DC si sentivano veramente minacciati. Continuarono a sostenere che AC era pericoloso e indicarono come prova un disastroso tentativo di elettrocuzione nel 1890. Ma subirono un duro colpo nel 1893, quando Westinghouse vinse la gara per illuminare la Chicago World's Fair. La sua concorrenza era General Electric (GE), la società nata dalla fusione tra Edison General Electric e Thomson-Houston. GE era il principale tedoforo per l'alimentazione basata su CC. Westinghouse ha vinto l'offerta sul costo, ma quando il presidente Grover Cleveland ha acceso un interruttore per accendere 100, 000 lampade ad incandescenza in tutto il quartiere fieristico, pochissimi dubitavano della superiorità della corrente alternata.
Westinghouse ha placato molti dubbiosi rimasti nel 1895 progettando una centrale idroelettrica alle cascate del Niagara che incorporava tutti i progressi fatti in AC. All'inizio, l'impianto forniva energia solo a Buffalo, New York. Ma non passò molto tempo prima che il potere venisse trasmesso a New York City, contribuendo a cementare Broadway come la Great White Way nell'immaginario collettivo.
Ormai, Tesla si era ritirata dai dettagli quotidiani delle centrali elettriche e delle implementazioni pratiche dell'AC. Era tornato a New York City, dove ha aperto un nuovo laboratorio in cui ha potuto esplorare altre idee, macchine e dispositivi. Molte di queste invenzioni non erano legate alla produzione di energia o all'elettricità. Ma il suo impatto nel campo dell'ingegneria elettrica fu enorme. Infatti, si può dire che il motore CA di Tesla e il sistema CA polifase hanno vinto la guerra delle correnti perché costituiscono la base di tutta la moderna generazione e distribuzione di energia. Però, la corrente continua - il bambino di Edison - non è scomparsa del tutto. Gestisce ancora gli impianti elettrici delle automobili, locomotive e alcuni tipi di motori.
Per ulteriori informazioni sull'elettricità e altre idee illuminanti, visitare i link nella pagina successiva.
Quando ero un bambino, "Schoolhouse Rock" cantava le sue lezioni dalla TV ogni sabato mattina. Ricordi quello su Madre Necessità? Quello sui grandi inventori americani:Eli Whitney, Samuele Morse, Alexander Graham Bell e, Certo, Thomas Edison. Strano che Nikola Tesla non sia apparso. Poi ancora, una cosa che ti colpisce mentre leggi di Tesla e delle grandi guerre elettriche della fine del XIX secolo è quanto spietati potessero essere i principali attori. Dopotutto, c'era molto in gioco, come chi si sarebbe arricchito cablando l'intera nazione. Edison potrebbe essere stato un grande inventore, ma non era sempre gentile, e non ha sempre giocato lealmente. In molti modi, ha cercato di togliere di mezzo Tesla per assicurarsi che il suo modello di generazione di energia CC - e la sua reputazione - rimanessero saldamente piantati nella mente del pubblico.
L'altra cosa che mi ha colpito mentre scrivevo di questo periodo della storia americana non era la luce in arrivo, ma l'oscurità. Prima che gli ingegneri cablassero New York City e le lampadine a incandescenza ardessero da ogni angolo, le strade dovevano essere buie, luoghi oscuri, anche con lampade a gas. Una passeggiata a tarda notte all'inizio del secolo avrebbe portato un pizzico di paura anche alle anime più coraggiose. E solo quando finalmente le luci si sono accese, la grande Gotham è diventata ciò che ha sempre sognato di essere:la città che non dorme mai.
