Nikola Tesla

Snelle feiten

Levensloop

Nikola Tesla werd geboren in het dorp Smiljan, in een Servisch-orthodox gezin in wat toen de Militaire Grens van het Oostenrijkse Keizerrijk was en nu Kroatië is. Zijn vader was priester, zijn moeder bedacht in huis handige gereedschappen. Tesla had een opvallend sterk beeldend geheugen: hij zei dat hij machines volledig in zijn hoofd kon ontwerpen en laten draaien voor hij ze bouwde.

Vanaf 1875 studeerde hij elektrotechniek aan de Polytechnische School in Graz, maar hij maakte de studie niet af. Daar zag hij een gelijkstroommachine waarvan de vonkende borstels hem stoorden; hij raakte ervan overtuigd dat een motor zonder borstels en commutator moest kunnen. In 1881 werkte hij bij een telefooncentrale in Boedapest. Tijdens een wandeling in een park in 1882 kreeg hij, naar eigen zeggen, ineens het idee van het draaiende magneetveld — de sleutel tot de wisselstroommotor. Datzelfde jaar ging hij werken voor de Continental Edison Company in Parijs.

In juni 1884 kwam hij met weinig meer dan een aanbevelingsbrief aan in New York en werkte hij korte tijd voor Thomas Edison. Na een conflict over een beloofde bonus vertrok hij. Na een moeilijke periode, waarin hij zelfs sloten groef, richtte hij in 1887 de Tesla Electric Company op. In 1888 kreeg hij patenten op zijn wisselstroommotor en hield hij een geruchtmakende lezing voor het American Institute of Electrical Engineers. Industrieel George Westinghouse kocht de licenties. In 1891 werd Tesla Amerikaans staatsburger.

In de jaren 1890 stond Tesla op het toppunt van zijn roem. Daarna ging het bergafwaarts: zijn ambitieuze projecten voor draadloze energie strandden door geldgebrek, en hij leefde de laatste decennia van zijn leven teruggetrokken en arm in hotels in New York, waar hij duiven verzorgde. Hij overleed op 7 januari 1943 op 86-jarige leeftijd in zijn kamer in het Hotel New Yorker.

Wisselstroom en de inductiemotor

Bij gelijkstroom lopen de elektronen steeds in dezelfde richting; bij wisselstroom draait de stroomrichting tientallen keren per seconde om (in Europa 50 keer, in de VS 60 keer: 50 of 60 Hz). Wisselstroom bestond al vóór Tesla, maar er was geen goede motor voor. Tesla’s oplossing was het draaiende magneetveld: stuur twee of drie wisselstromen die net niet gelijk lopen (verschillende “fasen”) door spoelen rondom een rotor, en het gezamenlijke magneetveld draait rond. Dat veld wekt door inductie stromen op in de rotor, die daardoor meegesleept wordt. Zo’n inductiemotor heeft geen borstels of vonkende contacten, is eenvoudig en vrijwel onverwoestbaar. Varianten ervan zitten nog steeds in wasmachines, pompen, ventilatoren, liften en veel elektrische auto’s.

Waarom wisselstroom won: een rekenvoorbeeld

Het grote voordeel van wisselstroom is dat je de spanning met een transformator eenvoudig omhoog en omlaag kunt zetten. Dat is belangrijk vanwege het warmteverlies in de kabels: P_verlies = I² · R (zie de wet van Ohm en elektrisch vermogen).

Stel: je wilt 10 kW transporteren door een kabel met een weerstand van 1,0 Ω. Bij 230 V is de stroom I = P/U = 10 000 / 230 ≈ 43 A, en het verlies 43² × 1,0 ≈ 1,9 kW — bijna een vijfde van het vermogen verdwijnt als warmte. Transporteer je hetzelfde vermogen bij 23 000 V, dan is de stroom 0,43 A en het verlies 0,43² × 1,0 ≈ 0,19 W. Tienmaal hogere spanning betekent honderdmaal minder verlies. Met gelijkstroom kon dat eind negentiende eeuw niet, waardoor Edisons centrales om de paar kilometer moesten staan.

De stroomoorlog met Edison

Eind jaren 1880 brak de zogeheten War of the Currents uit. Edison had al een gelijkstroomnet in New York en voerde campagne tegen wisselstroom als levensgevaarlijk; zijn medestanders lieten publiekelijk dieren elektrocuteren met wisselstroom. Westinghouse en Tesla wonnen toch. In 1893 verlichtte Westinghouse met Tesla’s systeem de wereldtentoonstelling in Chicago met tienduizenden gloeilampen. In 1895 ging de waterkrachtcentrale bij de Niagarawatervallen in bedrijf met Tesla’s meerfasige wisselstroomgeneratoren, en in november 1896 werd de stroom naar de stad Buffalo, ruim 30 kilometer verderop, getransporteerd. Daarmee was de strijd beslist.

Andere uitvindingen en experimenten

• De teslaspoel (1891). Een resonantietransformator die zeer hoge spanningen bij hoge frequentie opwekt, met spectaculaire vonken. Het principe van resonantie tussen twee gekoppelde kringen werd later belangrijk in radiozenders.
• Radiobesturing (1898). In Madison Square Garden liet Tesla een bootje op afstand varen met radiosignalen — een voorloper van afstandsbedieningen en drones.
• Radio. Tesla werkte in de jaren 1890 aan draadloze signaaloverdracht via elektromagnetische golven. Guglielmo Marconi wordt meestal als uitvinder van de radio genoemd; in 1943 verklaarde het Amerikaanse Hooggerechtshof een deel van Marconi’s patent ongeldig vanwege eerder werk van onder anderen Tesla. Radio had dus meerdere vaders.
• Colorado Springs en Wardenclyffe (1899–1906). Tesla wilde energie en berichten draadloos over de hele wereld versturen. Hij bouwde een groot laboratorium in Colorado Springs en daarna de Wardenclyffe-toren op Long Island. Het geld raakte op en het project werd nooit voltooid; de toren werd in 1917 gesloopt.

Erfenis

Bijna alle elektriciteit ter wereld wordt opgewekt, getransporteerd en verdeeld als meerfasige wisselstroom, zoals Tesla die voor ogen had. De SI-eenheid voor magnetische fluxdichtheid heet sinds 1960 de tesla (T); een MRI-scanner werkt bijvoorbeeld met 1,5 tot 3 T. De luchthaven van Belgrado draagt zijn naam, in Belgrado staat het Nikola Tesla Museum, en sinds 2003 is een bekend automerk naar hem vernoemd. Na decennia in de vergetelheid groeide hij uit tot een popcultuuricoon — het beeld van het eenzame genie. Wetenschapshistorici zien hem vooral als een briljante, visionaire ingenieur die het werk van Faraday en Maxwell omzette in technologie die de wereld veranderde.

Tijdlijn

1. 1856 — Geboren op 10 juli in Smiljan (nu Kroatië).
2. 1875 — Begint aan de Polytechnische School in Graz.
3. 1882 — Idee van het draaiende magneetveld; werkt in Parijs voor Continental Edison.
4. 1884 — Emigreert naar New York; werkt kort voor Edison.
5. 1887 — Richt de Tesla Electric Company op.
6. 1888 — Patenten op de inductiemotor; licentie aan Westinghouse.
7. 1891 — Teslaspoel; Amerikaans staatsburger.
8. 1893 — Wisselstroom verlicht de wereldtentoonstelling in Chicago.
9. 1895–1896 — Niagara-centrale levert wisselstroom aan Buffalo.
10. 1898 — Demonstreert een radiografisch bestuurde boot.
11. 1901 — Start bouw van de Wardenclyffe-toren.
12. 1917 — Edison Medal.
13. 1943 — Overleden op 7 januari in New York.

Veelgestelde vragen

Verder lezen