Chi era Nikola TeslaNikola Tesla fu un talentuoso ingegnere serbo che dedicò la sua vita agli studi sull’elettricità e a invenzioni geniali, al progresso della scienza teso al miglioramento dell’umanità: “Ho lavorato senza sosta per 38 anni fermandomi solo per pochissimi giorni” disse. Proprio per questo non si sposò mai e condusse una vita molto solitaria. Attribuiva un valore inestimabile all’introspezione notando che “la maggior parte delle persone è così assorbita dalla contemplazione del mondo esterno da ignorare completamente ciò che accade al loro interno”.
1.1L’infanzia di Nikola Tesla
Una passione per la scienza nata nei primi anni Nacque il 10 luglio del 1856 a Smiljan, appartenente all’epoca all’Impero Austroungarico e attualmente alla Serbia, dal reverendo Milutin Tesla e Djuka Mandiche fu il quarto di cinque figli. All’età di sette anni si trasferì con la famiglia nella vicina cittadina di Gospic. Secondo la tradizione familiare, Nikola era destinato a seguire le orme professionali del padre, ma già dai primi anni di formazione si distinse particolarmente negli studi di matematica e scienze.
I problemi di saluteEbbe sempre problemi di salute: a 17 anni contrasse il colera – che lo costrinse a letto per diversi mesi – ed era inoltre affetto da problemi a livello neurologico che gli causavano l’apparizione di lampi luminosi accecanti spesso accompagnati da allucinazioni.
Un ragazzo dalle straordinarie capacità intellettualiNonostante tutto questo, gradualmente si delinearono le sue straordinarie capacità intellettuali e divenne quindi chiaro che la strada del seminario non poteva essere il suo destino predefinito.
1.2La formazione e le principali invenzioni
Gli anni del ginnasio e dell’universitàNikola Tesla frequentò il Ginnasio a Karlovac, in Croazia, e poi Ingegneria Meccanica e Elettrica all’Università di Graz e di Praga (1879–1880). A Graz ebbe modo di osservare una dinamo, ovvero un generatore di corrente continua per mezzo di campi magnetici, e iniziò a focalizzarsi sui vantaggi che potevano derivare dall’utilizzo della corrente alternata.
Le invenzioni di Nikola TeslaCome vedremo, lo scienziato fu una fonte infinita di invenzioni e idee: dal tubo sottomarino per la posta (non realizzato), allo sviluppo dei motori a corrente alternata, al trasmettitore in grado di utilizzare l’energia presente nell’atmosfera per produrre energia elettrica illimitata, senza fili e gratuita (realizzato a Long Island ma poi distrutto perché contrario ad ogni tipo di interesse economico).
1.3Gli anni a Budapest
Il trasferimento a BudapestNel gennaio del 1881 si trasferì a Budapest dove lavorò come disegnatore e progettista presso il Central Telegraph Office, apportando agli apparecchi telefonici importanti modifiche migliorative come ad esempio l’invenzione e l’introduzione di un amplificatore.
L’intuizione del campo magnetico rotanteOltre che dai successi professionali, tale periodo fu segnato però anche da un aggravarsi delle sue condizioni di salute. Un forte esaurimento nervoso rese necessario un periodo di convalescenza e lunghe camminate per recuperare le forze. Proprio una di queste passeggiate serali gli valse una importantissima intuizione: fu osservando un tramonto che concepì l’idea di usare un campo magnetico rotante per alimentare un motore elettrico. Intuì che il campo magnetico rotante potesse essere creato usando la corrente alternata al posto di quella continua.
1.4Il trasferimento a Parigi
Il trasferimento a ParigiNel 1882 si trasferì a Parigi dove lavorò per la Société Electrique Edison, installando sistemi d’illuminazione.
Lo studio delle correnti alternateIn quegli anni approfondì lo studio delle correnti alternate, sostenendone la maggiore utilizzabilità rispetto alla corrente continua, e costruì il primo motore a corrente alternata.
1.5Gli anni negli Stati Uniti
Il trasferimento negli Stati Uniti e il lavoro in EdisonNel 1884, a 28 anni, decise di trasferirsi negli Stati Uniti, essenzialmente per le maggiori possibilità di finanziamento delle sue ricerche, considerando il forte interesse che c’era nello sviluppo nel settore dell’ingegneria elettrica. Avendo ricevuto una formazione prettamente Europea, Tesla percepiva l’impostazione americana meno affascinante e “rude”. Tuttavia, avendo già maturato importanti esperienze lavorative, ottenne un posto presso la Edison Machine Works di New York dove fu introdotto da una lettera dell’ing. Charles Batchelor, titolare della filiale francese dell’impresa di Edison.
Gli anni di Edison e la rottura finaleSin dall’inizio gli furono affidate mansioni impegnative, tra cui la progettazione di un nuovo generatore di corrente continua, per il quale Edison gli offrì un importante riconoscimento economico. Effettivamente, il lavoro di Tesla fruttò all’azienda di Edison diversi brevetti ma il riconoscimento promesso di fatto non arrivò mai. Progettò inoltre, senza ricompensa, un sistema d’illuminazione ad arco – basata su scintille elettriche tra due elettrodi. Tesla lavorò duramente per Edison, ma poiché non ricevette mai il denaro che gli avrebbe permesso di finanziare i suoi progetti, giunsero ad una frattura irreversibile. Tesla lasciò quindi la Edison Machine e visse di stenti per almeno un anno.
Il perfezionamento dei motori a corrente alternataIn seguito, iniziò a perfezionare i motori a corrente alternata e quindi a presentare varie richieste di brevetti (ne ottenne circa 700); maturò inoltre l’idea che la corrente alternata multifase potesse trasmettere energia elettrica su lunghe distanze.
1.6La guerra delle correnti
Il primo prototipo di motore a corrente alternataIl primo prototipo di motore a corrente alternata di Tesla interessò fortemente George Westinghouse (1846 – 1914) che, autore di 400 brevetti, aveva fatto fortuna producendo freni aerodinamici per le ferrovie. La trasmissione della corrente su lunghe distanze rappresentava dunque un obiettivo importante per poter raggiungere un maggior numero di clienti. Nel 1887, in un piccolo laboratorio indipendente poco distante dall’ufficio di Edison, Tesla mise a punto tutte le componenti del sistema per la generazione e l’utilizzo delle correnti alternate, tutt’oggi universalmente utilizzato.
L’incontro con WestinghouseWestinghouse, credendo nell’idea della corrente alternata di Tesla, nel 1888 gli offrì una copiosa ricompensa in denaro commisurata al numero di motori prodotti (anche questa volta la cifra fu poi pagata solo in parte). Acquistò i brevetti di Tesla sui motori a corrente alternata e, fondando la Westinghouse Electric Company, entrò in concorrenza diretta con Edison. Quest’ultimo, infatti, aveva brevettato un sistema di distribuzione della corrente continua che in mancanza di valide alternative sarebbe diventato lo standard per gli Stati Uniti.
La Guerra delle correntiTra le due compagnie elettriche nacque quindi una rivalità che va comunemente sotto il nome di guerra delle correnti. Edison cercava di screditare la concorrenza calcando moltissimo sulla pericolosità delle correnti alternate. Dall’altro lato, i vantaggi della corrente alternata rispetto a quella continua erano notevoli e primo tra tutti vi era l’adattabilità, ovvero la possibilità di ottenere facilmente una corrente di intensità opportuna a seconda delle necessità.
Per quanto il valore delle invenzioni di Tesla fosse riconosciuto a livello scientifico, anche internazionale, non si era ancora arrivati al punto di introdurre in commercio un motore a corrente alternata.
L’esposizione colombiana di Chicago e il primo utilizzo della corrente alternataNel 1893, l’Esposizione colombiana di Chicago (World’s Fair Colombian Exposition) rappresentò la prima occasione per il progetto di Tesla di essere applicato su larga scala: l’illuminazione fu interamente affidata alla corrente alternata fornita dalla società di Westinghouse. Fu un enorme successo.
La centrale idroelettrica delle cascate del NiagaraNel 1895, Tesla diede una spettacolare dimostrazione della nuova tecnologia costruendo una centrale idroelettrica alle cascate del Niagara: l’impianto riusciva ad erogare corrente per 40 chilometri. Presentò inoltre le lampade luminescenti che, progenitrici delle lampade al neon, avevano un’efficienza nettamente superiore rispetto alle lampade a incandescenza.
2Bobina di Tesla
Cos’è la bobina di TeslaSi tratta di un trasformatore ad alta tensione ed alta frequenza, in grado di generare fulmini simili a quelli di origine atmosferica, anche se di entità ridotta. Purtroppo, nel 1895 il laboratorio di New York in cui Tesla stava sperimentando la sua bobina, venne distrutto da un incendio. I danni furono incalcolabili, sia in termini di macchinari e attrezzature che di lavoro e appunti, anche considerando che lì venivano effettuati gli esperimenti che stavano avvicinando Tesla alla scoperta dei raggi X.
Curiosità
Durante lo sviluppo della radio transatlantica, Nikola Tesla ha ipotizzato un sistema di raccolta, codifica e trasmissione delle informazioni molto simile a quello che utilizziamo oggi con i nostri smartphone.
3Tesla e Marconi
L’esperienza di Colorado SpringsDopo l’incendio del suo laboratorio, Tesla trasferì le sue attività in una presso Colorado Springs. Qui si dedicò all’applicazione delle onde elettromagnetiche per la distribuzione senza fili di messaggi e di corrente elettrica, assemblando diversi trasmettitori di grandi dimensioni.
Nikola Tesla anticipa la telegrafia senza filiGià nel 1893, Tesla anticipò alcune idee essenziali per la telegrafia senza fili, ma non riuscì a portare a termine concretamente il progetto; dedicò infatti tempo e risorse per cercare di ottenere il brevetto, ma invano.
La Torre Wardenclyffe a Long IslandTesla lasciò Colorado Springs il 7 Gennaio 1900. L’esperienza si concluse negativamente, fino alla demolizione del laboratorio, ma la sperimentazione di quegli anni preparò Tesla alla costruzione di un’infrastruttura per la trasmissione di potenza senza fili nota come Torre Wardenclyffe a Long Island (New York), operativa nel giugno 1902.
Guglielmo Marconi inventa il telegrafo senza filiGuglielmo Marconi – che forse conosce i risultati di Tesla – riuscì a realizzare il telegrafo senza fili, invenzione che gli valse il Nobel per la fisica nel 1909. Dopo il Nobel a Marconi, secondo un articolo del New York Times, i candidati per il Nobel del 1915 erano Edison e Tesla. Secondo molti storici, il premio non gli fu assegnato a causa della rivalità, nonostante gli enormi contributi scientifici.
4L’energia libera
L'”energia libera” di Nikola TeslaIl lavoro di Tesla sul campo magnetico rotante e sulla corrente alternata diede un fondamentale contributo per l’elettrificazione del mondo intero. Tuttavia il suo nome viene molto più spesso e comunemente associato, piuttosto che alle sue invenzioni rivoluzionarie, al concetto di energia libera. Secondo Tesla, questa “nuova” energia era illimitata, poteva essere estratta dall’ambiente a costo zero, trasmessa ovunque e “ricevuta” con una semplice antenna. Tali affermazioni suscitarono ovviamente interesse e curiosità. Tesla intendeva usare la Torre Wardenclyffe per trasmettere grandi potenze elettriche sfruttando la risonanza naturale della Terra.
J.P. Morgan sospende i finanziamenti: la fine del sogno di Nikola TeslaQuest’ultima fungeva in pratica da conduttore per trasmettere potenza e comunicazioni senza cavi mediante un trasmettitore di amplificazione. Nel 1903, dopo aver appreso il vero obiettivo di Tesla, il finanziatore J.P. Morgan decise di sospendere i finanziamenti economici. La Torre Wardenclyffe venne smantellata e considerata dalla stampa come “la follia di Tesla da un milione di dollari”. Da quel momento Tesla non ebbe mai più una possibilità concreta di trasmettere energia libera al mondo.
5La turbina di Tesla
La turbina senza paleIl modello di turbina senza pale fu proposto da Tesla pensando di utilizzare il vapore (forze viscose) per trascinare una serie di dischi facendoli ruotare e fu brevettato negli USA nel 1909. Avrebbe funzionato a oltre 10.000 giri al minuto, ma la tecnologia meccanica di quegli anni non era ancora pronta per supportarlo. Pur brevettando la sua turbina, non trovò finanziatori.
6Gli ultimi anni
Gli ultimi anni di Nikola TeslaGli ultimi anni di Tesla furono segnati dal ritorno dei disturbi, soprattutto psicologici, che lo avevano afflitto sin da bambino. I contrasti con i colleghi accentuarono il suo isolamento e le sue ossessioni (ad esempio quella per il numero 3). Nel 1937 fu investito e non si riprese mai del tutto. Morì da solo in una stanza d’albergo di New York nel 1943, all’età di 86 anni.
La morte di TeslaLa notizia della morte sulla stampa americana: January 7th, 1943: Tesla Dies At 86 Tesla died quietly and alone in room #3327 on the 33rd floor of the Hotel New Yorker in New York City. The coroner would later estimate the time of death at 22:30 EST. Tesla was 86 years old.
Curiosità
Tesla morì nel 1943, ma alcuni dei suoi documenti personali sono tuttora classificati da parte del governo USA.
7Il tesla – un’unità di misura
Il Tesla: l’unità di misura dell’induzione magneticaNel Sistema Internazionale l’unità di misura dell’induzione magnetica è chiamata tesla (T). In particolare, un campo magnetico ha intensità di 1 T quando esercita una forza di 1 N su un filo lungo 1 m disposto perpendicolarmente alla direzione del campo e percorso dalla corrente elettrica di 1 A.
tesla e newtonConsiderando un filo elettrico teso perpendicolarmente alle linee di forza di un campo magnetico uniforme, si può misurare che l’intensità della forza magnetica (F) è direttamente proporzionale all’intensità di corrente (I) e alla lunghezza (l) del tratto di conduttore immerso nel campo magnetico: F=B. I. l dove B indica l’intensità dell’induzione magnetica (grandezza che misura l’effetto del campo). Il modulo di B è quindi anche chiamato intensità del campo magnetico. Mettendo in evidenza B, possiamo scrivere: B=F/I. l da cui si ricava che l’unità di misura dell’induzione magnetica nel sistema internazionale è newton/(ampere . metro).
In pratica, in un certo punto l’induzione magnetica ha modula uguale a 1N/(A.m) se un conduttore rettilineo di lunghezza 1m e percorso da una corrente di 1 A è soggetto alla forza di 1N quando è posto in quel punto, perpendicolarmente alla direzione del campo magnetico.