Tesla - Il genio dimenticato

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Indice

1) NIKOLA TESLA a) BIOGRAFIA i) I PRIMI ANNI ii) GLI STUDI iii)LA MORTE DEL PADRE E IL LAVORO A BUDAPEST iv) L’AVVENTURA PARIGINA v) L’ARRIVO A NEW YORK vi) LA TESLA ELETRIC LIGHT COMPANY E LE LAMPADE AD ARCO vii) LA TESLA ELECTRIC COMPANY E I MOTORI A CORRENTE ALTERNATA viii) L’AVVENTURA CON WESTINGHOUSE ix) L’IMPIANTO DI TELLURIDE x) LA BOBINA DI TESLA, IL SINTONIZZATORE , LA LAMPADA A FLUORESCENZA xi) LA FIERA MONDIALE DI CHICAGO xii) IL RITORNO IN EUROPA xiii) GLI ANNI D ’ORO xiv) COLORADO SPRINGS xv) GLI ANNI DIFFICILI , LA WANDERCLYFFE TOWER xvi) GLI ULTIMI ANNI 2) BOBINA DI TESLA a) LA STORIA b) BOBINE DI TESLA SUCCESSIVE 3) FUNZIONAMENTO DELLA BOBINA 4) UTILIZZO E PRECAUZIONI a) TRASMISSIONE ELETTRICA b) SINTONIZZAZIONE c) SCARICHE AEREE d) “EFFETTO PELLICOLARE ” E LE PRECAUZIONI DELL’ALTA FREQUENZA 5) BIBLIOGRAFIA ~2~

Nikola Tesla Nikola Tesla era un uomo avanti coi tempi alla sua epoca. E’ il padre di molti dei mezzi e degli oggetti che usiamo comunemente oggi. Nonostante non sia stato preso molto in considerazione alla sua epoca, ora lo si sta riscoprendo come il genio quale era.

Biografia I primi anni Nikola Tesla naque a mezzanotte del 9 luglio 1856 a Smiljan, in Croazia mentre imperversava un violento temporale; la levatrice, impressionata dai lampi di quella notte, disse che il bambino sarebbe stato “il figlio della tempesta”*. Il padre era un sacerdote ortodosso e sua madre, che non andò mai a scuola e non era capace di leggere o scrivere, era molto intelligente e con grande memoria. Da ragazza memorizzò migliaia di poesie e leggende della suo paese. Aveva un particolare ingegno, comune nella sua famiglia, che le consentì di inventare molti accessori per alleggerire il lavoro domestico. Nikola era il quarto di cinque figli con un unico fratello, di sette anni maggiore, che morì sotto i suoi occhi cadendo da cavallo all’età di dodici anni. Questa esperienza segnò il piccolo Niko, che allora aveva solo cinque anni, al punto che anni dopo scrisse: “Quel cavallo fu Figura 1 - Nikola Tesla responsabile delle ferite riportate da mio fratello, che gli causarono la morte. Io reo presente durante la tragica scena e, nonostante gli anni trascorsi da allora, l’immagine visiva dell’episodio è sempre impressa in me. L’insieme dei suoi successi faceva apparire insignificanti, a confronto, tutte le cose in cui mi impegnassi. Qualunque cosa io facessi degna di elogio, acutizzava il dolore dei miei genitori per la perdita del loro figlio maggiore. Così crebbi con una scarsa fiducia nelle mie capacità”*. Lo sforzo per essere all’altezza del fratello lo portò ad impegnarsi moltissimo nello studio, anche se le sue grandi attitudini per la matematica gli rendevano difficile competere con i successi letterari del fratello. Decise perciò di puntare sulle sue attitudini per sfondare in campo scientifico e rendere i suoi genitori orgogliosi di lui.

Gli studi Fin dall’infanzia mostrò, attraverso piccole invenzioni e la risoluzione di problemi pratici, grande interesse per la meccanica. Studiò dapprima al Real Gymnasium di Carlstaadt, in Croazia, poi al Politecnico di Graz e infine all’università di Praga. Era uno studente talmente impegnato che i professori del liceo, preoccupati per la sua salute, scrissero al padre chiedendogli di convincerlo a studiare di meno. Nikola scoprì le lettere solo dopo la morte del padre che, per adempiere la richiesta degli insegnanti, aveva scelto di non incoraggiare il suo tenace lavoro con elogi o frasi di approvazione. È condivisibile in pieno quanto scrive R. Lomas al riguardo: “Se al padre non fosse dispiaciuto tanto elogiarlo, probabilmente Nikola non avrebbe subìto, nella vita, l’influenza di figure paterne che ne sfruttarono la vulnerabilità e il desiderio di approvazione”. Ancora giovane inventò macchine incredibili. Al liceo ebbe come insegnante di fisica teorica e sperimentale il prof. Proeshl, che era, sempre citando lo stesso Tesla, “…un uomo ricco d’ingegno, che tentava spesso di dimostrare i principi della fisica escogitando nuove invenzioni. Tra queste, ricordo un dispositivo a forma di bulbo completamente roteabile, ricoperto di uno strato di carta stagnola e predisposto per roteare ~3~

velocemente se collegato ad una macchina statica. È impossibile riuscire ad esprimere in modo adeguato l’intensità delle emozioni che mi provocava assistere a quei fenomeni così misteriosi. Ogni esperimento produceva migliaia di echi nella mia mente. Volevo saperne di più, di quella forza straordinaria.” Una lezione fu particolarmente importante per le scelte future del giovane Niko, quando il professore portò in classe una dinamo elettrica per mostrare agli allievi come un generatore potesse funzionare anche come motore. Tesla notò che quando la macchina veniva usata come motore le spazzole metalliche che collegavano l’elettricità al commutatore in movimento scoppiettavano e creavano continuamente scintille sprecando in tal modo energia: riferì queste osservazioni al docente insieme all’intuizione che per anni lo avrebbe ossessionato, cioè la possibilità di far funzionare un motore elettrico con corrente alternata invece che continua. Nonostante il parere nettamente contrario del più amato tra i suoi insegnanti, Tesla continuò a credere di poterlo realizzare convinto che “se la corrente alternata veniva da un moto circolare, sarebbe stato possibile produrre un moto circolare per mezzo di una corrente alternata.”* Durante il periodo del liceo, troppo distante dalla casa paterna, dovette essere ospitato da uno zio, colonnello in pensione; qui si ammalò di malaria e venne curato dall’eccentrica zia convinta che l’eccesso di cibo fosse da evitare in caso di persone con salute cagionevole; al riguardo lo stesso Tesla scrisse: “Mia zia era una signora distinta, moglie di un colonnello che era un vecchio cavallo da combattimento, che aveva partecipato a numerose battaglie. Non dimenticherò mai quei tre anni passati a casa loro. Il tenore di rigida disciplina che si viveva non era paragonabile a nessuna fortezza in tempo di guerra. Venivo nutrito come un canarino. Tutti i pasti erano deliziosi e di un’eccellente qualità, ma in un rapporto di quantità inferiore del cento per cento. Le fette di prosciutto che tagliava mia zia sembravano strati di carta velina. Quando il colonnello mi metteva nel piatto qualcosa di sostanzioso, lei lo toglieva rapidamente dicendogli con fervore: >. Avevo una fame incredibile, e soffrivo come Tantalo. Ma vivevo in un’atmosfera di gusti raffinati e artistici, piuttosto inusuale per l’epoca.” Queste privazioni e la disciplina militare dello zio lo aiutarono a sviluppare grande autocontrollo, ma consolidarono il poco sano rispetto per le figure autoritarie che gli creerà non pochi problemi nella vita. Anche il tipo di studi e l’ambiente familiare non lo aiuteranno ad acquisire il senso degli affari. Infatti il padre, figlio di un ufficiale di Napoleone, aveva ricevuto un’educazione militare e aveva studiato per divenire ecclesiastico, uno zio era professore di matematica e un altro colonnello: nessun parente era commerciante e Nikola fu educato nel rispetto per la conoscenza e il sapere come valori intrinseci e non come fonti di guadagno. Anche la sacralità della parola data faceva parte della sua educazione, diversamente purtroppo dalle persone che incontrerà in seguito.

La morte del padre e il lavoro a Budapest Poco dopo la sua laurea morì il padre e Tesla andò a lavorare da un amico di famiglia che gestiva una società di installazione di apparecchi telefonici a Budapest: qui continuò a lavorare alla sua idea di un motore a corrente alternata diventato per lui una vera ossessione; lo stress gli procurò una forma di esaurimento nervoso che lo rese particolarmente sensibile ai rumori. Lui stesso disse: “nel buio ho la sensibilità di un pipistrello e riesco a individuare la presenza di un oggetto alla distanza di 4 metri grazie a uno strano brivido che percepisco sulla fronte”. Inoltre affermò che per lui una mosca che si appoggiava sul tavolo produceva un leggero tonfo, e una carrozza lontana un miglio gli faceva tremare il corpo. Anni dopo ricordò che il desiderio di creare un campo magnetico rotante utilizzando corrente alternata gli consentì di andare avanti in quel periodo e in effetti la guarigione avvenne contemporaneamente alla risoluzione del problema delle correnti. La soluzione era semplice, geniale e rivoluzionaria e gli venne in modo molto poetico mentre guardava il tramonto al parco di Budapest recitando alcuni versi del Faust di Ghoethe. Lui stesso racconta: “Come il bagliore di un fulmine, in un solo attimo la verità mi fu rivelata. Disegnai con un bastoncino sulla sabbia lo schema del mio motore. Avrei dato cento misteri della Natura in cui mi fossi imbattuto accidentalmente in

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cambio di quello soltanto, che Le avevo strappato a dispetto delle circostanze avverse e mettendo a rischio la mia stessa esistenza.” Tutti coloro che prima di lui avevano tentato di azionare motori con corrente alternata avevano ottenuto solo di farli girare a vuoto; Tesla usò due correnti alternate sfasate in modo che la prima corrente facesse fare mezzo giro all’albero motore, per poi essere sostituita della seconda che agiva sull’albero intanto che la prima invertiva il verso della corrente, ecc…; in questo modo il campo magnetico ruotava e faceva ruotare il motore sfruttando l’induzione magnetica senza bisogno delle connessioni elettriche che producevano scintille nel motore a corrente continua. Successivamente progettò, sempre mentalmente utilizzando pochi schemi, anche un motore azionato da tre correnti alternate che chiamò polifase: tutto questo prima ancora di aver costruito il prototipo del motore bifase: le sue conoscenze teoriche erano tali da dargli la certezza del funzionamento dei progetti. Nikola ebbe “visioni” per tutta la vita. La sua memoria visiva era così potente da consentirgli immagini mentali talmente accurate per cui tutto quello che creava nella sua testa veniva costruito esattamente come pensato, e non ebbe mai bisogno di modificare un prototipo. Lavorò sempre seguendo l’immagine mentale di quello che voleva realizzare. Questa dote probabilmente derivava da un particolare disturbo ai cinque sensi, chiamata sinestesia. Tesla non lavorava per tentativi, come Edison, ma analizzava i problemi e li risolveva mentalmente prima di passare alla fase pratica. “Se la matematica e la logica lo avevano convinto che una cosa poteva essere realizzata, lui si sarebbe ostinato fino in fondo per dimostrarlo, senza mai dubitare un solo istante di avere ragione. Alla fine elaborò una teoria dell’elettricità che avrebbe rivoluzionato il mondo”1

L’avventura parigina Dopo la vendita dell’azienda telefonica di Budapest, Tesla si recò, insieme al proprietario, a Parigi dove venne assunto dalla Continental Edison, succursale francese della ditta americana. Qui conobbe il sig. Cunnigam, caporeparto della sezione motori, che gli propose di creare insieme a lui una società per azioni, sul tipo di quella con cui Edison aveva iniziato, per sviluppare le sue idee sulla corrente alternata: purtroppo Tesla non prese sul serio la cosa, offendendo Cunnigam e perdendo un’ottima occasione. Portò brillantemente a termine il primo incarico alla Continental Edison inventando il regolatore automatico delle dinamo, un apparecchio che consentiva a più dinamo di operare in fase. Il direttore, invece di dargli il premio promesso gli offrì 25.000 dollari a condizione che sistemasse rapidamente l’impianto elettrico della Stazione di Strasburgo, esploso demolendo un muro proprio all’inaugurazione davanti all’imperatore e alla corte: questo guasto rischiava, oltre ad un incidente diplomatico, di far perdere credito in tutta Europa alla Continental Edison. Tesla risolse brillantemente i problemi tecnici e, grazie alle lungaggini burocratiche del governo tedesco che, dopo l’incidente, voleva far controllare tutto dai suoi tecnici prima di dare il via libera, ebbe il tempo di dedicarsi alla costruzione del primo prototipo (funzionante) di motore a corrente alternata: aveva da poco compiuto ventisei anni. Ma quando tornò a Parigi non riuscì a farsi pagare i 25.000 dollari promessi: il direttore operativo lo mandò dal ragioniere che lo mandò dal presidente il quale, dopo averlo lungamente elogiato, gli disse che per i pagamenti straordinari la gestione era del direttore operativo: alla fine capì che non sarebbe stao pagato.

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Robert Lomas – L’uomo che ha inventato il XX secolo – Newton & Compton Editori

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L’arrivo a New York A questo punto entrò in azione Charles Batchellor, un inglese amico e collaboratore di Edison, mandato a Parigi per risolvere i numerosi problemi che gli impianti, un po’ pionieristici, creavano; questi convinse Tesla, non si sa come, a trasferirsi in America per lavorare alla Edison Machine Works; nel 1884 Tesla si licenziò dalla Continental Edison e con i pochi risparmi comprò un biglietto per gli Stati Uniti. Arrivato a Calais per imbarcarsi si vide rubare tutti i bagagli, che contenevano anche i suoi ultimi risparmi e il biglietto per New York. La sua memoria fotografica gli permise di ricordare il numero del biglietto e grazie a questa informazione, alla lettera di presentazione di Batchellor e al fatto che nessun passeggero si presentò con quel biglietto, il capitano gli permise di imbarcarsi. Essendo senza bagagli Tesla non poté cambiarsi gli abiti per tutto il viaggio quindi passò buona parte del tempo a poppa nella speranza che l’aria di mare nascondesse l’inevitabile odore sgradevole. All’arrivo si trovò solo, a New York, con pochi spiccioli in tasca. Mentre si aggirava nelle strade della città, piene di gente che si affannava in tutte le direzioni, alla ricerca degli uffici della ditta di Edison, si accorse che nulla gli era familiare e nemmeno il fatto di parlare correntemente dodici lingue lo faceva sentire meno straniero in quel luogo dove sia le forme architettoniche, sia l’accento, erano tanto diversi da ciò cui era abituato, finché non vide all’interno di un’officina un uomo molto arrabbiato per non essere in grado di aggiustare un generatore elettrico di fabbricazione europea. L’aiuto dato al meccanico newyorkese gli valse una ricompensa sufficiente a permettergli di dormire in un albergo, comprarsi vestiti nuovi e presentasi ad Edison. Si può a buon diritto sospettare che l’invito di Batchellor negli States non fosse motivato dall’amicizia e dal desiderio di aiutare un giovane talento. Infatti tutta la tecnologia in cui Edison aveva sino ad allora investito si basava sulla corrente continua e la concorrenza di un motore a corrente alternata, più facile da costruire e più efficiente, l’avrebbe messo in crisi: meglio avere dalla propria parte la concorrenza. Inoltre la corrente continua per l’illuminazione domestica aveva evidenziato gravi problemi. Per avere una potenza sufficiente ad accendere molte lampadine o far funzionare motori elettrici è necessario o un elevato tensionio o una corrente molto intensa (infatti: P  V  i ), ma le due situazioni hanno parecchi inconvenienti: l’alto tensionio è pericoloso per gli abitanti della casa, che rischiano di venire fulminati in caso di incidenti all’isolamento dei cavi, una corrente intensa fonde i cavi di rame sottili, pertanto necessita di cavi con maggiore sezione, più costosi; inoltre per far percorrere alla corrente distanze grandi è necessario avere grandi differenze di potenziale: Edison per produrre corrente domestica con un tensionio non pericoloso non poteva allontanarsi dalla centrale più di 800 metri. Un altro inconveniente della corrente continua è che, una volta abbassato il tensionio con un trasformatore prima di farla entrare in una abitazione, non è più possibile riconvertirla ad un tensionio più elevato, operazione invece possibile con le correnti alternate. Inoltre le dinamo a vapore di Edison non erano in grado di fornire energia sufficiente per rispondere alla crescente richiesta; per esempio l’impianto di illuminazione realizzato per l’Haverly’s Theatre di Chicago sosteneva ben 647 luci, ma doveva essere alimentato da tre generatori distinti, uno per l’ingresso-atrio, uno per la platea e uno per il palco e i camerini. Edison, per aumentare la potenza dei suoi generatori, ne aveva tentato l’accoppiamento, ma, poiché non conosceva gli aspetti teorici del fenomeno, i suoi tentativi erano stati fallimentari. Batchellor, quando lo spinse a trasferirsi, sapeva che Tesla aveva progettato un regolatore automatico per le dinamo. (Un problema analogo si presentava con il telegrafo: il segnale elettrico viaggia velocissimo, ma dopo 20 miglia (32 Km) diventa troppo debole: ogni 32 Km perciò era necessario un operatore che riscrivesse il messaggio per rispedirlo alla successiva stazione). Inoltre non tutti gli impianti di Edison avevano avuto successo: l’incidente all’impianto della stazione di Strasburgo non era un caso isolato: il successo di Tesla in tale frangente faceva prevedere che la sua ~6~

collaborazione avrebbe portato grossi vantaggi alla compagnia. Nella lettera di presentazione Batchellor scriveva ad Edison: “Conosco due grandi uomini e tu sei uno di loro; l’altro è questo giovane….” . Batchellor sapeva che Edison era un uomo pratico che non amava la teoria, lavorava per tentativi e commetteva perciò moltissimi errori. Sicuramente avrà pensato che le conoscenze teoriche di Tesla, unite alla sua grande capacità progettuale avrebbero permesso di calcolare i possibili errori prima di arrivare alla realizzazione pratica facendo risparmiare il costo di esperimenti fatti a caso. Raggiunto finalmente l’ufficio di Edison, Tesla espose i concetti della sua scoperta relativa alla corrente alternata, tuttavia, quest'ultimo era un fiero sostenitore della tecnologia relativa alla corrente continua e le idee espresse dal giovane scienziato croato non suscitarono alcun interesse. Nonostante questo egli accettò di lavorare per Edison e di effettuare migliorie sul motore a corrente continua (in effetti non aveva scelta, data la sua situazione economica) con la speranza di riuscire con il tempo a convincerlo della superiorità della corrente alternata. Quello che Tesla non sapeva era che in quel momento Edison era sull’orlo della bancarotta, oltre ad essere preoccupato per le gravi condizioni di salute della moglie: infatti aveva molti ordini ma non era in grado di soddisfarli perché non riusciva a risolvere parecchi problemi tecnici, tra i quali l’accoppiamento dei generatori: se i suoi investitori l’avessero saputo si sarebbero ritirati costringendolo alla bancarotta. Perciò Edison gli disse che se fosse riuscito a migliorare notevolmente i suoi motori, lo avrebbe pagato 50000 dollari. Tesla lavorò duramente, dalle dieci del mattino alle cinque del mattino successivo, perché quei soldi gli avrebbero permesso di costruirsi un laboratorio privato per sviluppare liberamente le sue invenzioni. Dopo quasi un anno di lavoro presentò 24 nuovi progetti di macchine a corrente continua standard come sostituzione del vecchio modello di Edison, il quale rimase estasiato dal risultato ma non diede i soldi promessi: alla richiesta di spiegazioni rispose semplicemente: “Tesla, tu non capisci il nostro humor americano” e, a questo punto, Tesla si dimise. Resta un mistero come Tesla sia riuscito a farsi ingannare per ben tre volte dalla società di Edison. Tenta di spiegarlo R. Lomas con queste parole: “Ancora una volta, Tesla era stato preso per i fondelli da una società di Edison. La prima volta si sarà consolato al pensiero che Edison poteva non essere stato al corrente di quello che era successo. Altrimenti, per quale altro motivo si era convinto ad attraversare mezzo mondo, perdendo tutto ciò che aveva per pagarsi il viaggio, soltanto per lavorare diciotto ore al giorno, sette giorni la settimana per Edison. Aveva persino concesso a Edison il beneficio del dubbio per le sue iniziali ostilità nei confronti della corrente alternata. Nella frenesia della sua adorazione per Edison, si era fatto notare per impressionarlo con le sue capacità, mostrandogli come le imperfezioni delle macchine a corrente continua che aveva progettato potessero essere risolte, permettendogli di confermare l'iniziale successo commerciale del sistema a corrente continua. Edison non era però interessato alla devozione di Tesla, e lo considerava semplicemente un barbaro che casualmente conosceva bene i motori. A quell'epoca Edison non era mai stato in Europa, e per lui il vecchio continente rispondeva all'immagine confusa di un luogo barbarico e sottosviluppato. Una volta fu udito chiedere addirittura a Tesla se non avesse mai mangiato carne umana, magari pensando che la Croazia facesse parte di una giungla incivile situata nell'Europa centrale. Ma Tesla non era un barbaro selvaggio, e la realtà lampante della promessa verbale non mantenuta gli fece infine aprire gli occhi. Era stato cresciuto come un gentiluomo europeo, in una famiglia che per generazioni aveva servito la Chiesa e l'esercito; dal suo punto di vista, la parola di un gentiluomo era sacra. Così, il giovane serbo si licenziò immediatamente, non pensando alla sua posizione personale. Un anno dopo il suo arrivo in America, era di nuovo senza lavoro; ma questa volta aveva ormai un buon titolo di ingegnere elettrico, con una grandissima esperienza acquisita lavorando nella rispettabile Edison Electric Light.”2 2

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La Tesla Electric Light Company e le lampade ad arco Successivamente un gruppo di investitori lo contattò per offrirgli la possibilità di fondare una società per azioni, la Tesla Electric Light Company per produrre lampade ad arco per l’illuminazione stradale. Per capire le ragioni degli investitori, che fin dall’inizio non coincidevano con quelle di Tesla, bisogna fare una piccola premessa. A quei tempi l’illuminazione domestica utilizzava principalmente nelle città era il gas, che veniva prodotto dal carbone attraverso un processo detto “distillazione” (combustione in ambiente chiuso) e portato nelle case attraverso tubi; il gas aveva parecchi inconvenienti: se la fiamma della lampada si spegneva e nessuno se ne accorgeva il gas mortale fuoriusciva libero; se poi le tubature poste in ambienti chiusi perdevano era altissimo il rischio di esplosioni; inoltre le lampade a gas per l’illuminazione pubblica necessitavano di un operatore che le accendesse una per una alla sera e le spegnesse al mattino. L’illuminazione elettrica di Edison evitava il rischio di fughe di gas e permetteva di accendere e spegnere molte lampadine con un solo clic dell’interruttore posto anche a distanza, ma aveva grossi limiti: l’impianto di illuminazione non poteva distare più di 800 metri dalla centrale che produceva la corrente, e le lampade erano troppo deboli per l’illuminazione stradale: il successo degli impianti ad illuminazione elettrica era pertanto limitato alle utenze domestiche vicine alle centrali di Edison o a quei privati abbastanza ricchi da permettersi una centrale in casa, oppure ad edifici pubblici quali i teatri. Per l’illuminazione delle strade veniva utilizzato ancora il gas; l’unica alternativa possibile era la luce ad arco messa a punto circa dieci anni prima, intorno al 1876, dal russo Paul Jablochkoff che aveva in tal modo illuminato l’Avenue e la Place de l’Opéra a Parigi: Tesla aveva avuto modo di vedere e di studiare tali impianti. Le lampade ad arco erano inoltre utilizzate da molti fari. 3 Edison non si era mai interessato a questa tecnologia, quindi c’era una nicchia di mercato completamente libera nel settore dell’illuminazione pubblica e industriale. Inoltre le lampade ad arco potevano sfruttare tutta la rete di centrali di corrente continua impiantate da Edison in città, cosa che non sarebbe stata possibile per i motori a corrente alternata di Tesla. Tesla accettò, con la convinzione che dopo il successo delle lampade ad arco si sarebbe potuto dedicare alla produzione dei suoi motori a corrente alternata. Sviluppò una lampada ad arco che era più semplice, sicura e meno costosa di quella di Jablochkoff. La brevettò e venne immediatamente installata in tutta la città. Ma ancora una volta la sua inesperienza nel mondo degli affari gli procurò una cocente delusione. Infatti i suoi soci, esperti del mondo della finanza, oltre ad un magro stipendio, gli avevano assegnato delle azioni in modo da renderlo socio, ma in numero tale da non dargli potere decisionale. Perciò quando Tesla tornò alla carica con la corrente alternata si trovò di fronte al netto rifiuto di persone che non desideravano abbandonare una fonte sicura di guadagno per investire capitali enormi, che forse non possedevano 3

La lampada ad arco sfrutta l’arco voltaico, una scarica che si forma tra due elettrodi di carbone posti alla distanza di alcuni millimetri; viene alimentato da una corrente di qualche ampére sotto tensione di qualche decina di volt; funzionando con molta corrente ed un tensionio basso, necessita di fili di rame spessi; l’anodo si riscalda fortemente per il bombardamento cui è sottoposto da parte degli elettroni emessi dal catodo: a pressione ordinaria la temperatura della zona di anodo interessata dalla scarica si aggira intorno ai 4000°C; in questa zona l’anodo si scava a cratere e diventa sorgente luminosa di grandissima brillanza. Il grosso limite di queste lampade sta nel fatto che gli elettrodi di carbone si consumano e quando si esauriscono la scarica si estingue ed è necessario sostituirli; la “candela di Jablochkoff” utilizzava due aste di carbone parallele e della stessa lunghezza, separate da un sottile strato di gesso e appoggiate su corti tubi di ottone collegati alla fonte di energia. La parte superiore delle aste era collegata da un sottile filamento di carbone che, al passaggio della corrente bruciava innescando l’arco: col passare del tempo le aste si consumavano contemporaneamente al gesso che si sgretolava un po’ alla volta abbassandosi insieme alle aste lasciando così la possibilità all’arco di formarsi tra le punte delle aste. Dopo novanta minuti le aste si consumavano e venivano automaticamente sostituite da due nuove “candele”; un limite di queste lampade sta nel fatto che potevano essere accese una sola volta: se veniva a mancare la corrente l’arco si estingueva e in mancanza dell’innesco non si riaccendeva più.

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nemmeno, nella costruzione di infrastrutture per la distribuzione di corrente alternata necessarie se si volevano vendere impianti a corrente alternata. Lanciarsi in un investimento sui motori a corrente alternata costituiva in rischio altissimo, se si considera che la costruzione delle infrastrutture doveva essere fatta prima di sapere se alla gente sarebbero poi interessati gli impianti e che durante questo tempo qualcuno poteva proporre un nuovo sistema più efficace. Edison, che dal punto di vista tecnico era un superficiale e non era uno scienziato, aveva però una grande abilità nel vendere, ed era riuscito ad assicurarsi persone che volessero le sue lampadine prima ancora di costruire la prima centrale elettrica. Dopo i primi successi, aveva dedicato tutte le sue energie alla pubblicità dell’illuminazione elettrica per poter contrastare le potenti società del gas, il cui mercato era messo in pericolo dall’elettricità e che quindi facevano di tutto per screditare il concorrente e impedirgli di espandersi. A questo punto decise di abbandonare la società, ma quando cercò di vendere le sue azioni scoprì che se una società non è quotata in borsa le azioni possono essere vendute solo ad uno degli altri soci, e nessuno di loro volle comprare le sue azioni. Tesla rimase ancora una volta senza lavoro, senza soldi e non gli vennero neanche riconosciuti i brevetti sulle cose che aveva sviluppato. “Ancora una volta Tesla si allontanò da uomini che, per la sua educazione, non poteva definire indegni, ma che non riusciva a comprendere, e con i quali non avrebbe potuto continuare a collaborare. Questa volta non vi sarebbero stati altri posti di lavoro disponibili per un uomo che stava acquisendo la reputazione di persona con la quale era difficile lavorare. …. L’ossessione per la corrente alternata lo aveva allontanato da ciò che altri avrebbero considerato una buona carriera in un settore promettente. I sogni del giovane serbo non rispondevano alla dura realtà del mondo degli affari dell’Ottocento.”* Per tutto l’anno successivo trovò lavoro come operaio, scavando buche e fossati per le strade. Disse che fu il periodo peggiore della sua vita.

La Tesla Electric Company e i motori a corrente alternata In ogni caso, continuò a lavorare sulle sue invenzioni durante questo periodo e gli vennero riconosciuti alcuni altri brevetti. Mentre lavorava come operaio per le strade, il caposquadra del suo gruppo lo portò a parlare con il manager della Western Union Telegraph Company, A.K. Brown, il quale non solo era a conoscenza del progetto di Tesla sulla corrente alternata ma sosteneva anche che quest’ultimo era migliore di quello di Edison. Nel 1886 Brown, e un amico misero i capitali e formarono insieme la Tesla Electric Company specificatamente per sviluppare un motore a corrente alternata insieme a generatori, trasformatori e tutto quanto fosse necessario per un impianto completo di produzione, diffusione ed utilizzo della corrente alternata: a Tesla fu dato il 50% delle azioni con il voto di maggioranza e agli altri due soci l’altro 50% più metà quota per ogni invenzione che Tesla fosse riuscito a vendere. Tesla costruì tre gruppi completi di motori a corrente alternata. Il più semplice, monofase, utilizzava due fili e una frequenza di 60 cicli al secondo (la corrente invertiva direzione 60 volte al secondo): i nostri impianti domestici sono di questo tipo, con la differenza che in Europa si usano 50 cicli al secondo. Gli altri due sistemi, bifase e trifase, utilizzavano rispettivamente due e tre correnti alternate; il bifase era semplice da costruire, mentre il trifase generava una maggior potenza ed era quindi adatto ad un uso industriale. Nei mesi successivi inventò altri quaranta tipi di motori, trasformatori e generatori. I trasformatori erano l’asso nella manica del sistema a corrente alternata; si poteva infatti produrre corrente ad alta tensione e bassa intensità, che può essere trasportata lontano con fili sottili, poi ridurre la tensione aumentandone l’intensità con un trasformatore prima di farla entrare nelle case dove poteva essere utilizzata senza danni. Dopo sei mesi mandò il suo motore bifase alla Cornell University, dove gli esperimenti mostrarono che le ~9~

sua efficienza era pari o maggiore dei migliori motori a corrente continua. Nell’anno successivo (1888) gli vennero concessi trenta brevetti che consentivano alla sua società di ottenere il controllo commerciale completo dell’industria, non ancora nata, della corrente alternata.

L’avventura con Westinghouse Venne poi invitato a tenere una conferenza sul suo impianto presso l’Istituto americano di ingegneria elettrica: nel suo discorso, diventato un classico di ingegneria elettrica, esponeva la teoria della corrente alternata presentando i dati matematici e le dimostrazioni pratiche delle macchine elettriche, dimostrando come i suoi brevetti rappresentassero il futuro dell’elettricità. Con il senno di poi i moderni ingegneri ritengono Tesla superiore a Faraday quanto ad importanza di scoperte sull’elettricità. Nel frattempo Brown si era accorto che per vedere la realizzazione del progetto e avere degli utili occorreva un nuovo finanziatore: ritenne pertanto utile invitare alla conferenza di Tesla George Westinghouse, un imprenditore che oltre ad essere un ingegnere elettrico, proprietario di una fabbrica di materiale rotabile fondata dal padre e ad avere al suo attivo l’invenzione di uno scambio per rotaie, un freno ad aria compressa per i treni e un dispositivo che blocca un treno se una parte di esso si sgancia, era già in qualche modo inserito nel settore della corrente alternata. Infatti alle sue dipendenze aveva una squadra di validi ingegneri, tra i quali William Stanley, che aveva realizzato due anni prima nella sua città di origine, Great Barrington (Massachusetts) un impianto di illuminazione a corrente alternata. Ma l’impianto di Westinghouse aveva le stufe, ma non aveva i motori e nemmeno le lampadine, poiché Edison, che deteneva il brevetto, non ne consentiva l’uso ai suoi concorrenti; il problema delle lampadine venne risolto con un vero e proprio imbroglio, comprando il brevetto di una lampada molto meno efficiente di quella di Edison e commercializzando poi copie di quella di Edison spacciandole come rispondenti al brevetto acquistato. Questo metodo poteva servire però solo fino a quando non si fosse conclusa la causa ovviamente intentata da Edison, ma nel frattempo, tra un ricorso e l’altro, la Westinghouse aveva il tempo di trovare un’altra soluzione, o addirittura di arrivare al termine del brevetto di Edison a forza di ricorsi. Perciò Tesla era per Westinghouse la persona giusta al momento giusto. Dopo un mese dalla conferenza Westinghouse fissò un appuntamento a Tesla, che rimase molto colpito da quest’uomo, più vecchio di lui di dieci anni, tanto che in seguito scrisse: ”Le prime impressioni sono quelle che restano. Mi piace pensare a Westinghouse come mi è apparso quando lo vidi per la prima volta: la tremenda energia di quell’uomo aveva solo in parte assunto una forma cinetica, ma persino ad un osservatore superficiale sarebbe risultata evidente la sua forza latente. Sempre sorridente, affabile ed educato, era in netto contrasto con gli uomini rozzi e distratti che avevo conosciuto sino ad allora”* Anche Westinghouse rappresentava il tipo di figura paterna rispetto alla quale Tesla desiderava in ogni modo dimostrare il proprio valore: gli mostrò i suoi lavori e l’abile industriale gli propose di comprare i suoi brevetti per un milione di dollari; Tesla, senza rendersi conto che la cifra proposta era la metà di quanto l’altro fosse disposto a pagare, accettò, aggiungendo, a dimostrazione che qualcosa aveva imparato dalle passate fregature, un dollaro per ogni royalty di cavallo vapore. Westinghouse gli propose quindi un impiego nella sua fabbrica di Pittsburgh per occuparsi del controllo della produzione. In realtà c’era un problema da risolvere subito, perché la corrente prodotta dalle apparecchiature di Stanley aveva una frequenza di 133Hz, mentre quella necessaria ai motori di Tesla era molto più bassa. Arrivato a Pittsburgh Tesla ebbe grandi difficoltà a lavorare con Stanley, sia perché aveva sempre lavorato da solo, sia perché non sopportava avere delle scadenze da rispettare. Inoltre i motivi di disaccordo erano molti e nessuno dei due voleva cedere: Tesla sapeva che i suoi motori non avrebbero mai reso bene con la frequenza troppo alta di 133Hz, mentre Stanley era convinto che una maggiore frequenza avrebbe reso i trasformatori più ~ 10 ~

efficienti; Tesla dal canto suo riteneva i propri trasformatori che lavoravano a 60Hz migliori di quelli di Stanley; egli voleva utilizzare corrente bifase, perché il motore bifase era il più efficace, quest’ultimo invece preferiva il monofase per risparmiare. Alla fine Westinghouse propose a Tesla di ritornare a New York per continuare le ricerche e trovare il modo di neutralizzare la cattiva pubblicità che nel frattempo Edison stava facendo alla corrente alternata; questi era arrivato al punto di fare pubbliche dimostrazioni nelle quali faceva uccidere animali con la corrente alternata per dimostrarne la pericolosità. La campagna fu talmente efficace che nel 1888 l’assemblea legislativa dello Stato di New York emanò una legge che consentiva l’uso della “sedia elettrica” (alimentata da corrente alternata) per le esecuzioni capitali, ritenendola più efficace ed indolore dell’impiccagione. Tornato alle sue amate ricerche, che adesso poteva permettersi, Tesla cominciò ad interessarsi agli effetti della trasformazione di frequenza della corrente. Venne anche a sapere che alla fine Stanley aveva dovuto utilizzare la bassa frequenza per avere un impianto efficace.

L’impianto di Telluride Nel frattempo Westinghouse si dava da fare per contrastare la pubblicità di Edison volta a screditare la corrente alternata. Per prima cosa organizzò una pubblica dimostrazione in cui arrostiva una bistecca in meno di due minuti con la corrente continua a 115V, quella usata nelle case da Edison. Ma, per dimostrare la validità delle sue apparecchiature, aveva bisogno di una prova pratica, perciò accettò un contratto con il consorzio Gold King per l’installazione di un intero impianto composto da: una turbina e un generatore per produrre corrente sfruttando la caduta dell’acqua, una linea elettrica per trasportare l’energia 4Km più a monte e un motore da utilizzare all’interno di una miniera d’oro presso Telluride. Era un vero e proprio azzardo poiché nessuna di quelle apparecchiature era ancora stata costruita, ma esistevano solo nei progetti di Tesla. L’impianto di Telluride risultò un successo e, con l’adeguata pubblicità, poté in parte contrastare la campagna di Edison che associava in tutti i modi possibili la “vecchia signora folgore” (così era chiamata la sedia elettrica) e la corrente alternata. (Non si deve dimenticare che mentre Edison sputava veleno sulla concorrenza, questa continuava a non pagargli le royalty per le lampadine che di fatto gli aveva copiato…)

La bobina di Tesla, il sintonizzatore e la lampada a fluorescenza Al ritorno da Telluride Tesla si concentrò sulla risonanza 4in circuiti percorsi da correnti ad alta frequenza (1891 circa).

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Risonanza: si ottiene quando venga applicata una forza ad un sistema oscillante. Per esempio un pendolo, o un’altalena, se, dopo essere stato messo in moto, viene abbandonato a se stesso tenderà a disperdere energia sotto forma di attrito diminuendo poco a poco l’ampiezza delle oscillazioni (smorzamento); ma se al sistema oscillante viene applicata una forza esterna periodica, il sistema si trova in una situazione di oscillazione forzata: inizialmente ubbidirà alla forza esterna, ma dopo la prima deformazione influirà anche la forza elastica destata dall’azione della forza esterna e il moto sarà la risultante di queste due forze. Se il periodo della forza esterna differisce da quello di vibrazione (od oscillazione) del sistema in alcuni istanti le due forze si sommano e in altri si sottraggono, perciò l’ampiezza dell’oscillazione sarà sempre piccola, mentre se i due periodi sono molto vicini o coincidono , allora le due forze si sommano e una forza esterna anche molto debole può generare oscillazioni molto ampie: questa è la situazione di RISONANZA. Se dall’esterno diamo una spinta ad un’altalena ogni volta che questa raggiunge la massima ampiezza, abbiamo fornito una forza periodica con lo stesso periodo dell’altalena e, con spinte di poco superiori all’azione degli attriti, otterremo che ad ogni oscillazione l’ampiezza aumenti: in questo caso siamo in una situazione di risonanza. In circuiti L,C,R (dotati di resistenza, capacità e induttanza) le correnti elettriche oscillanti entrano in risonanza per particolari valori della frequenza.

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Si accorse che in circuiti elettrici provvisti di bobine e condensatori si possono ottenere effetti di risonanza, quindi, aggiungendo al momento giusto una minima quantità di energia elettrica al circuito, si potevano produrre tensioni molto alti e correnti ad alta frequenza. Queste osservazioni gli consentirono di costruire “la bobina di Tesla”, dispositivo che, sfruttando la risonanza, produce correnti con alta frequenza e alto tensionio. Nello stesso periodo ideò anche un sistema di condensatore e bobina di sintonia, che è alla base di tutte le radio e le televisioni moderne, brevettando poi entrambi i dispositivi (attenzione: questo avveniva sei anni prima che Marconi progettasse la radio). Scoprì anche una proprietà singolare della corrente ad alta frequenza, cioè che essa non viaggia all’interno di un conduttore, ma sulla sua superficie esterna: questo è oggi chiamato “effetto pellicolare”, ed è stato sfruttato per costruire fili in acciaio (molto resistenti) con un rivestimento in rame (sul quale viaggia la corrente incontrando una resistenza ridotta). Lavorando su questo effetto si rese conto per primo che il calore, la luce, la radio, il suono, il magnetismo alternato e l’elettricità alternata erano tutti fenomeni equivalenti dal punto di vista matematico. In quel periodo inventò anche la lampada a gas fluorescente, tuttora in uso quando si voglia un buon illuminamento con poca “spesa elettrica”. Costruì un lungo circuito sulla parete esterna del suo laboratorio e vi fece passare corrente ad alta frequenza con un alternatore costruito allo scopo; appese poi una serie di lampade a fluorescenza nelle quali aveva inserito dei piccoli circuiti “riceventi”: quando la corrente attraversava il circuito intorno al laboratorio, si produceva un campo magnetico variabile che induceva nei piccoli circuiti collegati alle lampade una corrente sufficiente ad alimentarle. Le lampade potevano essere spostate in qualsiasi posizione e la trasmissione dell’energia avveniva senza il supporto di fili. Scoprì che l’alto tensionio non uccide le persone se è abbinato ad un livello molto basso di intensità di corrente: in realtà è l’elevato valore della potenza ad uccidere ( p  R  i 2 ), perciò 5 millesimi di ampère possono fermare il cuore, ma tensioni di 2 milioni di volt con una corrente da un milionesimo di ampère fa rizzare i capelli. Dopo la conferenza e la vendita dei brevetti Tesla era un nome noto ai giornalisti scientifici e, incoraggiato anche da Westinghouse che desiderava pubblicizzare l’idea della corrente alternata sicura, cominciò a frequentare le serate mondane di New York; divenne famoso per il suo buon gusto, la sua cultura, la conversazione gradevole unita ai modi europei e per le spettacolari dimostrazioni che dava nel suo laboratorio. Una delle più eclatanti consisteva nel tenere in una mano il filo elettrico di una bobina Tesla e produrre una scintilla sufficiente ad accendere un sigaro con le dita dell’altra mano. Produceva scoppi e scintille che facevano parlare di lui i giornali newyorkesi. Con questo la campagna denigratoria di Edison subiva duri colpi mentre gli ingegneri di tutto il mondo cominciavano a rendersi conto che la corrente alternata era l’unica in grado di essere trasportata per lunghe distanze. Mentre Tesla faceva vita mondana, lavorava ai suoi esperimenti e continuava a rimandare il viaggio per andare a trovare la madre, le due grandi società elettriche si erano esaurite tra battaglie legali e non: Edison non aveva abbastanza fondi per andare avanti e Westinghouse, avendo perso la causa contro Edison, non poteva più copiargli le lampade e possedeva un progetto alternativo. Entrambi finirono nelle mani dei banchieri: la società di Edison, da Edison General Electric divenne General Electric, mentre i banchieri di Westinghouse proposero di finanziargli una nuova società a condizione di non dover pagare le royalty dei brevetti di Tesla: così Westinghouse gli offrì 216.000 dollari per le royalty, lasciandogli credere che si trattasse di una soluzione temporanea, e Tesla, tutto preso dai suoi esperimenti e dal viaggio in ~ 12 ~

Europa, non lesse, come al solito, il contratto che invece prevedeva una vendita pura e semplice. Questo “malinteso” gli costò 12 milioni di dollari, ma salvò l’impresa di Westinghouse.

La fiera mondiale di Chicago Nel 1893 Tesla e Westinghouse vennero contattati per installare il sistema elettrico e di illuminazione per la fiera mondiale di Chicago. Si trattava della prima fiera mondiale con l’elettricità e avrebbe provato che la corrente alternata era il sistema elettrico del futuro: perciò Westinghouse offrì un prezzo pari alla quarta parte di quello della General Electric vincendo una commessa nella quale offriva lampade a filamento di metallo (al posto del carbone di Edison) che non erano ancora state costruite. In questa partita Westinghouse si giocava il tutto per tutto, e in meno di un anno riuscì a realizzare le lampade con filamento in ferro.

Il ritorno in Europa Dopo la vendita delle royalty, Tesla partì per l’Europa: tenne una conferenza a Londra, all’Istituto Britannico di ingegneria elettrica, e un convegno a Parigi, all’istituto di ingegneria elettrica francese, poi si recò dalla madre che trovò in fin di vita. Si trattenne per alcune settimane passando le giornate accanto a lei finché non morì. Dopo il funerale ebbe un collasso e perse la memoria; non si può dire quale parte abbiano avuto nella perdita di memoria gli esperimenti in cui si faceva attraversare il corpo dalla corrente, in particolare quando la faceva passare attraverso la testa sperimentando una piacevole sensazione di sonnolenza che riteneva di poter utilizzare per scopi medici. Riprendendosi, recuperò un po’ alla volta la memoria, ma divenne ancora più introverso. Più tardi scrisse: “Dopo aver recuperato la salute, cominciai a formulare progetti per riprendere il mio lavoro … Sentivo di dovermi concentrare su qualche grande idea… Il dono della forza della ragione ci viene da Dio, dall’Essere Divino, e se concentriamo le nostre menti su queste verità, stabiliamo un’armonia con questa grande forza. Mia madre mi aveva insegnato a cercare ogni verità nella Bibbia; e così dedicai i mesi seguenti allo studio di quest’opera. ….. Cominciai così a ristudiare attentamente la Bibbia, e scoprìì la chiave nell’Apocalisse” Non disse mai che cosa aveva visto nell’Apocalisse, ma da allora si interessò ai grandi fenomeni naturali. Tornato in America poté ancora aiutare Westinghouse negli ultimi preparativi per la Fiera mondiale di Chicago. Il primo maggio 1893, all’inaugurazione, splendevano 96.620 lampade Westinghouse alimentate dai generatori di Tesla, il quale si esibì, in tight, cappello a cilindro e stivali con suola di gomma, facendo roteare un uovo di metallo sospeso sopra una piattaforma di velluto, facendosi passare milioni di volt di corrente ad alta frequenza attraverso il corpo, e accendendo lampade con scintille provocate dallo schiocco delle dita. La Fiera segnò la definitiva affermazione della corrente alternata e dei progetti di Tesla.

Gli anni d’oro Gli anni tra il 1893 e il 1895 furono per Tesla molto produttivi: si dedicò alla vita mondana e ai suoi esperimenti, avendo abbastanza denaro per non dover rendere conto a nessuno: oltre all’invenzione delle luci fluorescenti e della radiodiffusione, costruì anche un tubo a raggi X e fotografò le ossa della sua mano: solo anni dopo, leggendo il trattato di Roentgen capì l’importanza di questa realizzazione; inventò il circuito di sintonia, il tubo catodico e il microscopio elettronico, prima ancora della scoperta degli elettroni. ~ 13 ~

Lavorava tutti giorni moltissime ore, spesso fino ad addormentarsi in laboratorio, viveva in albergo e mangiava al ristorante, cosa che farà per il resto della sua vita, e tenne conferenze a Londra, Parigi e New York. La successiva grande realizzazione di Westinghouse , con i progetti di Tesla, fu la centrale idroelettrica presso le cascate del Niagara, ma per poterla collegare alla città più vicina, condizione necessaria a rendere redditizia l’impresa, le risorse della sua società non erano sufficienti: fu così che Westinghouse fece un accordo con la General Electric e venne costruito un impianto che serviva l’energia elettrica alla città di Buffalo, distante 35 Km dalla centrale di Niagara. In questo modo le due società divennero le più grandi del mondo. Alla fine General Electric dovette pagare a Westinghouse le royalty (quelle di Tesla), per il progetto che, dieci anni prima, Edison aveva rifiutato. Si può dire, con le parole di Lomas che “ …lo scherzo dei 50.000 dollari era costato a Edison la società e la reputazione”. Alla cena per l’inaugurazione dell’impianto Niagara-Buffalo Tesla tenne un lungo discorso nel quale esponeva le sue idee sul futuro dell’energia elettrica, di come le risorse naturali dovessero essere sfruttate per il beneficio dell’umanità, della sua speranza di produrre corrente sfruttando la carica elettrica della Terra e di trasportare l’energia da un luogo all’altro senza l’impiego di fili. Dopo il successo di questo impianto che fece di lui “l’uomo che ha imbrigliato le cascate del Niagara”, Tesla lavorò per un anno con gli ingegneri di Westinghouse, per poi ritornarsene, nell’estate del 1889, nel suo laboratorio di New York dopo aver risolto tutti i maggiori problemi. Riprese gli esperimenti e gli studi sulle frequenze delle correnti cercando di capire perché i motori funzionano meglio con basse frequenze, mentre i trasformatori preferiscono quelle alte. Per studiare i concetti di frequenza e di risonanza e le loro relazioni decise di partire dalle vibrazioni meccaniche e costruì una grande piattaforma vibrante che vibrava con precisione a diverse frequenze. I risultati delle ricerche furono svariati: dalla scoperta accidentale degli effetti “lassativi” delle vibrazioni sull’organismo umano, a quelli più catastrofici che si ebbero quando la piattaforma, ancorata ad una delle colonne portanti del palazzo di quattro piani, fece tremare così violentemente l’edificio da costringere Tesla a spegnere tutto per evitare il crollo. In questo modo scoprì che ogni oggetto ha una sua “frequenza di risonanza” che lo porta al punto di rottura se scosso con tale frequenza. Calcolò persino la frequenza necessaria a disintegrare la Terra, ma per fortuna non ritenne “auspicabile” una prova pratica. Con questi studi anticipò la moderna sismologia, che utilizza la trasmissione di impulsi attraverso il terreno per individuare filoni di metallo. Passando poi dalle vibrazioni meccaniche a quelle elettriche si mise a cercare il modo di variare la frequenza di una corrente; prima utilizzò interruttori meccanici che non davano le frequenze ad alta energia con precisione, poi scoprì che collegando un condensatore con una bobina si otteneva un sistema che poteva risuonare fino ad un milione di volte al secondo: questo circuito detto “circuito di risonanza” o “sintonizzatore” è alla base di tutte le radio e i televisori odierni. Proseguendo studi ed esperimenti e spendendo l’ultima parte del denaro ricevuto dalla vendita delle royalty, costruì la sua prima radio trasmittente e ricevente. Nel 1893 tenne una conferenza a Saint Louis, alla National Electric Association, in cui descrisse, tre anni prima dei primi esperimenti di Marconi, la possibilità di trasmettere a distanza, senza l’uso di fili, segnali intelligibili. Al ritorno da Saint Louis costruì molti apparecchi trasmittenti e riceventi continuando a collaudarli e a perfezionarli finché una notte del 1895, un incendio scoppiato nell’appartamento sotto al suo laboratorio distrusse tutte le sue apparecchiature, carte e prototipi. A questo punto non aveva più soldi per continuare il lavoro e solo le royalty del suo sistema di corrente in ~ 14 ~

Germania gli consentivano di non morire di fame, ma gli venne incontro il banchiere Edward Adams (il quale faceva parte del gruppo di J. P. Morgan che controllava General Electric) concedendogli 40.000 dollari con cui fondò una nuova società, ricostruì un nuovo laboratorio e recuperò, in due anni di lavoro, i risultati persi. Nel 1897 brevettò la radio5. Poi, per far conoscere la sua invenzione, organizzò uno spettacolo pubblico in cui manovrava con un telecomando una barca posta al centro della sala. Parlò quindi del progetto di un sottomarino silurante in grado di caricare sei siluri, per il quale aveva anche calcolato i costi. Ma il pubblico non capì le sue argomentazioni al punto che alcuni giornalisti scrissero il giorno dopo che Tesla aveva guidato la barca con la forza del pensiero. La marina perse una grande occasione. Dopo la dimostrazione preferì mettere da parte il comando a distanza (basato sul principio della radio) e concentrare le ricerche su un’altra sua idea, la trasmissione di energia senza fili.

Colorado Springs Nel 1899 Tesla era di nuovo senza fondi e un incidente durante un esperimento l’aveva convinto della necessità di un laboratorio più grande ed isolato: aveva infatti prodotto una scintilla di 4 milioni di volt che, invece di dirigersi verso il morsetto costruito per riceverla, si era scaricata sulla struttura d’acciaio dell’edificio rischiando di distruggerlo. Fu l’avvocato L. Curtis, che si era occupato del suo primo brevetto, a fornirgli un lotto di terreno a Colorado Springs, in una zona praticamente deserta, ed ebbe anche tutta l’elettricità necessaria, in quanto erano stati proprio gli impianti di Tesla a salvare l’industria mineraria locale; grazie poi ad un prestito di alcuni amici (tra cui i proprietari del ristorante in cui mangiava tutti i giorni e del ferramenta che lo riforniva) poté costruire il suo nuovo laboratorio. Le parole di Lomas lo descrivono molto bene: “Visto dall'esterno, il laboratorio di Colorado Springs aveva l'aspetto di un grande granaio di legno di circa 12 m d'altezza; la facciata era dominata da grandi porte e finestre, mentre gli altri tre lati erano sostenuti da imponenti travi di legno; sull'entrata troneggiava un pilone a traliccio posto nel centro del capannone e tre volte più alto di questo, e dalla cima del traliccio saliva un'asta di rame che a sua volta sosteneva una grossa sfera dello stesso materiale, con la quale l'intera struttura raggiungeva l'altezza di oltre 60 m dal suolo; in cima al traliccio era stato istallato un isolatore a forma di fungo. L'asta di rame scendeva all’interno del laboratorio, fino alla bobina Tesla più grande e più potente che fosse mai stata costruita. Tesla denominò questo dispositivo - che era in grado di generare tensioni di 100 milioni di volt (100 megavolt) - "trasformatore d'amplificazione". Figura 2 - Il laboratorio di Colorado Springs

All'interno, la costruzione era ancora più simile a un granaio: nel centro era posta la gigantesca bobina del trasformatore d'amplificazione, e sopra di essa il tetto si apriva sul cielo.

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I sostenitori di Marconi deliberarono che Marconi non era a conoscenza del lavoro di Nikola Tesla negli Stati Uniti. Comunque i lavori "Sulla luce ed altri fenomeni di altra frequenza" (Philadelphia/St. Louis; Franklin Institute in 1893) e "Esperimenti con correnti alternate ad alto potenziale e frequenza" (London; 1892) furono diffusi in tutto il mondo e quindi è possibile che in realtà Marconi conoscesse i lavori.

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La struttura al centro del capannone poteva sembrare a prima vista un recinto per le vendite all'asta di uno strano mercato del bestiame; il pavimento interno era composto da tavole di legno e circondato da un recinto in legno alto 2 m, lungo il cui perimetro correva un grosso cavo elettrico. Dall'apertura sul tetto scendeva un palo verticale di legno, che come in un grande tendone del circo arrivava proprio nel centro del recinto, terminando all'interno di una grande gabbia sollevata da terra. Come se fosse situata tra un podio troppo grande del banditore d'asta e la gabbia degli animali, la struttura era composta di travi di legno verticali di circa 3 m d'altezza. Lungo il recinto circolare correvano diversi avvolgimenti di filo elettrico,, che formavano così una gigantesca bobina. La gabbia era sostenuta da una piattaforma alta e sottile, composta di travi di legno grezzo e situata a circa un metro dal pavimento del cerchio. I diversi oggetti nel recinto apparivano come un branco di creature surreali: un cilindro in verti cale sorretto solidamente da quattro piedi piatti; una struttura simile a una giraffa dalle zampe eleganti e dal collo lungo come un'asta, e una sfera di rame al posto della testa; due cilindri tarchiati in verticale senza gambe, e di fronte un cilindro alto sottile e allampanato, su quattro gambe, con un ciuffo di filo elettrico sulla testa. All'esterno del recinto, come schiere di allevatori accalcati per l'asta, file e file di condensatori tozzi e quadrati si stringevano attorno al recinto come se gli occhielli metallici dei loro Figura 3 - Le componenti del grande trasmettitore d’amplificazione di Tesla morsetti stessero cercando di all’interno del recinto di protezione. stabilire il valore di quelle strane creature in parata. Vicino all'ingresso c'era un trasformatore alto e scanalato, come un portiere in uniforme a righe di guardia all'entrata. II trasmettitore era in grado di generare 10.000 watt di potenza, sufficienti ad accendere in media duecento lampade. Gli avvolgimenti del trasformatore avevano la forma di una spirale allungata; e il dispositivo era stato progettato per ricevere impulsi di corrente alternata a basso tensionio provenienti dalla centrale elettrica locale, e trasformarli poi in tensioni molto alti e frequenze molto più elevate: gran parte degli esperimenti di Tesla in Colorado venivano effettuati a delle frequenze comprese tra i 480 e i 130.000 cicli al secondo.” In questo periodo tenne un diario, in modo da rendere più agevole il lavoro del suo assistente che era rimasto a New York: questo diario, poi pubblicato, è una fonte preziosissima sui suoi esperimenti, in quanto Tesla si affidava preferibilmente alla memoria e scriveva solo l’essenziale. In questi diari sono esplicitati i tre obiettivi della sua ricerca: sviluppare un trasmettitore di maggiore potenza, perfezionare i mezzi per individuare ed isolare l’energia trasmessa, verificare le leggi della propagazione della corrente attraverso la Terra e la sua atmosfera. Costruì apparecchiature molto precise ~ 16 ~

per misurare i campi elettrici e li usò durante i temporali verificando che la potenza dei fulmini ha un andamento oscillante, aumenta fino ad un valore massimo, diminuisce per poi ripetere l’andamento; scoprì che il fulmine produceva quella che in termini moderni viene detta “onda stazionaria”; questo effetto dimostrava che la Terra e l’atmosfera erano cariche elettricamente (nel 1997 le osservazioni di temporali dalla stazione spaziale Mir diedero un’ulteriore conferma del fenomeno).

Tesla misurò anche la frequenza di risonanza elettrica della Terra: circa 10 cicli al secondo (con le moderne tecnologie il valore ottenuto è molto vicino a quello di Tesla:7,8 cicli/sec) Con questi studi Tesla era molto più avanti di Hertz e di Marconi che avevano usato frequenze molto più alte senza far risuonare la Terra; Tesla usando frequenze più basse (quindi lunghezze d’onda grandi) aveva creato onde dette “a bassissima frequenza” che sono in grado di raggiungere qualunque luogo sulla superficie terrestre e nel mare, ma questa proprietà venne sfruttata molti anni dopo la sua morte. Se Tesla non fosse stato tanto perfezionista e preso dall’ansia di nuove scoperte avrebbe potuto sviluppare i suoi brevetti in prodotti commerciali come fece Marconi che divenne famoso coprendo con il suo segnale radio distanze irrisorie rispetto a quelle dell’apparecchio di Tesla. Sempre a Colorado Springs scoprì il principio dell’antenna risonante, lo stesso che si usa ancora oggi, cioè che un’antenna lunga ¼ della lunghezza dell’onda trasmessa entra in risonanza e amplifica il tensionio sul ricevitore; scoprì che le diverse frequenze di vibrazione producevano delle onde stazionarie di diverso tipo nella sua asta in rame, cioè aveva ottenuto segnali con diversa lunghezza d’onda; cambiando la lunghezza dell’asta poteva ottenere il massimo tensionio nella sfera ricevente: aveva ottenuto il modo di “sintonizzare” l’antenna ricevente sul segnale in arrivo. I moderni cellulari sfruttano l’antenna di sintonizzazione di Tesla.

Nel tentativo di trasmettere l’energia elettrica attraverso l’aria (o meglio “etere” come allora veniva chiamato il mezzo “meccanico” in cui le onde elettromagnetiche si propagavano, prima che Heinstein dimostrasse che esse, a differenza di quelle acustiche, non hanno bisogno di un mezzo per propagarsi) Tesla creò i fulmini. Infatti perché il segnale fosse abbastanza potente doveva avere tensioni alti e per ottenerli doveva solamente sfruttare l’effetto di risonanza tenendo la corrente nel circuito più a lungo; la prima volta tenne in tensione la grande bobina per un secondo e ottenne una grande scintilla dall’erogatore di rame, poi ordinò all’assistente di tenere l’interruttore acceso per più tempo e la grande scintilla aumentò fino a diventare un fulmine lungo 60 metri che produsse un tuono che fu udito a 30 Km di distanza: non ci fu bisogno di interrompere la corrente perché il fulmine aveva creato un sovraccarico tale da incendiare il generatore locale. Dopo una settimana, nella quale si dedicò ad aggiustare il generatore, che fra l’altro forniva l’energia all’intera città, riprese gli esperimenti e scoprì come trasferire energia senza fili; Per il collaudo pose un certo numero di apparecchi riceventi in tutta la città, allontanandoli poi dall’emittente per verificare il raggio d’azione. Quando le duecento lampadine collegate ai ricevitori si illuminarono Tesla ebbe la certezza di avere ottenuto il suo scopo con un raggio d’azione di 42Km. Ottenne il primo brevetto nel

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marzo 1900 ed entro il 1902 tutti gli altri relativi alla trasmissione di corrente senza fili. L’importanza di questa scoperta risiede nel fatto che l’energia elettrica, trasmessa senza fili, non subisce le inevitabili dispersioni dovute alla resistenza che surriscalda il filo. Ottenuto questo risultato, sempre senza preoccuparsi dei possibili aspetti commerciali della sua scoperta, si dedicò a scoprire i segreti dei fulmini al fine di costruire una Figura 4 - L'interno del laboratorio di Tesla con i lampi macchina per produrre i fulmini. creati dalla bobina.

Dai suoi appunti appare chiaro che aveva scoperto come creare il plasma, che è la parte centrale di un fulmine globulare, settant’anni prima che si iniziasse ad usare la parola plasma. Il plasma si produce quando un campo elettrico provoca l’espulsione di alcuni elettroni dalle molecole di un gas; questi, insieme ai loro ioni, formano un gas ionizzato che sprigiona luce; la luce e il calore del Sole sono prodotti dal plasma in esso contenuto, e anche la lampada a gas fluorescente, inventata da Tesla, sfrutta gli effetti luminosi del plasma. Il fulmine globulare prodotto durante un temporale è come un Sole con dimensioni ridotte. Oggi si ritiene che i fulmini globulari siano masse di plasma generate da flussi di corrente elettrica e tenute insieme da potenti campi elettromagnetici che mantengono l’aria ionizzata all’interno. Essi sono generati da un effetto di risonanza con il campo elettromagnetico della Terra, ma per crearli occorre moltissima energia: servono 5000 Watt per generarne uno del diametro di 35 cm. Una volta prodotto il plasma, questo entra in risonanza con il campo elettromagnetico della Terra e si mantiene per alcuni secondi. I brevetti di Tesla di quel periodo sono stati citati come fonte dell’idea di un ordigno al plasma per neutralizzare i satelliti spia costruito come parte del progetto “Scudo spaziale”nel 2004.

Egli era convinto che la conoscenza del fenomeno della risonanza con il campo elettromagnetico della Terra avrebbe permesso di dominare il tempo meteorologico: in questo settore gli scienziati moderni hanno ancora da lavorare, ma il 18 ottobre del 1993 il dipartimento americano della difesa ha annunciato la costruzione in Alaska di un centro di ricerche missilistiche sulla ionosfera (HAARP, o come è noto in certi ambienti, centro di ricerca per il controllo dei cambiamenti climatici), basato esattamente sulla teoria di Tesla. Molti di coloro che oggi si occupano di fusione nucleare sono convinti che il modello del fulmine globulare possa essere utile per circoscrivere l’energia prodotta dalla fusione: infatti nessun materiale, a parte il plasma, è in grado di contenere una reazione di fusione nucleare senza fondere, e Tesla aveva appunto costruito una bombola di plasma per creare il suo fulmine artificiale. Progettava inoltre di creare onde stazionarie in grado di trasmettere l’energia in tutto il mondo sfruttando l’effetto di risonanza di quella che oggi viene chiamata “cavità Schumann” (la zona tra la superficie della Terra e la ionosfera che è elettricamente carica) che funziona come un enorme condensatore. Riuscendo a far risuonare questo enorme condensatore avrebbe potuto trasmettere enormi quantità di energia, più di quanta potesse essere consumata da chiunque fosse provvisto di un apparecchio ricevente adeguato. Ma era necessario risolvere il problema di come inviare segnali elettrici ad una tale altitudine ed essendo nuovamente rimasto senza soldi decise di recarsi a New YorK sicuro di trovare un finanziatore.

Gli anni difficili –La Wanderclyffe Tower ~ 18 ~

Dopo aver ricevuto il rifiuto di Westinghouse a finanziare le sue ricerche (rifiuto più che logico se si pensa che gli si proponeva di finanziare un sistema che avrebbe mandato in pensione tutta la rete elettrica sulla quale aveva investito per costruire apparecchiature che avrebbero fornito energia elettrica gratis a tutti), scrisse un articolo di respiro futuristico sul Century Magazine. In questo articolo descriveva le sue scoperte e poi si dilungava ipotizzando un modo utopistico in cui più nessuno avrebbe dovuto faticare, ma soprattutto affermando la possibilità di poter ottenere energia libera e illimitata per tutti, di trasmetterla senza fili in modo che chiunque potesse usufruirne e proponendo un "sistema mondiale di comunicazione" utile per comunicare telefonicamente, trasmettere notizie, musica, andamento dei titoli azionari, informazioni di carattere militare o privato senza la necessità, ancora una volta, di ricorrere ai fili. Le sue idee, troppo avanti rispetto ai tempi, e il tono un po’ visionario dell’articolo, fecero pensare a molti che fosse uno scienziato pazzo. Solo il banchiere J. P. Morgan, uno dei principali azionisti della General Electric, lo prese sul serio e probabilmente considerò che se Tesla aveva ragione l’industria dell’elettricità avrebbe dovuto ricominciare dall’inizio e se aveva torto le sue azioni della General Electric erano al sicuro. Perciò l’astuto banchiere offrì un finanziamento di 150,000 $, esiguo per costruire quello che Tesla chiamava il “sistema globale”, in cambio del 51% su tutti i brevetti di tecnologia senza fili; Tesla, che aveva un disperato bisogno di soldi, accettò con la speranza di ottenerne altri una volta dimostrata la validità del proprio lavoro, senza tenere conto del fatto che il 51% sugli interessi dei brevetti dava a Morgan non solo il diritto di sfruttarli, ma anche di non utilizzarli. E fu quello che fece. Tesla si mise subito al lavoro, procedendo alla costruzione di una torre altissima nelle scogliere di Wanderclyffe, Long Island, New York. La Wanderclyffe Tower non era altro che uno sviluppo delle idee maturate a Colorado Springs. La torre consisteva in una struttura in legno ed era impiantata nel terreno grazie a dei "tubi" di ferro, conduttori di energia elettrica. Alla sua sommità si trovava una sfera di acciaio. La Wanderclyffe Tower si fondava sul principio della radio, ma lo scopo era di sperimentare la trasmissione di elettricità senza fili. Quando Tesla finì i fondi Morgan non gliene diede mai più altri e fece in modo che a nessuno potesse venire voglia di finanziarlo, arrivando anche a screditarlo pubblicamente. Non esistono prove effettive che Tesla sia riuscito a trasmettere energia elettrica a lunga distanza. Il “sistema globale” che Morgan volle affossare utilizzava le cinque principali scoperte di Tesla: la bobina (per produrre correnti ad alto tensionio e alta frequenza), il Trasmettitore d’amplificazione (per Figura 5 - La Wanderclyffe Tower mettere in risonanza i campi prodotti dai fulmini con il campo elettrico della Terra), il sistema elettrico senza fili e il sistema dell’individuazione (per sintonizzare ciascun ricevitore su una singola lunghezza d’onda). Secondo quanto Tesla cercò in tutti i modi di spiegare nei numerosi articoli che scrisse, il progetto, collegando tra loro tutte le stazioni del telegrafo (senza fili), avrebbe potuto portare all’umanità dodici effetti positivi 1. Un sistema di smistamento sicuro e segreto dei messaggi di Stato 2. Gli utenti del telefono avrebbero potuto parlare con chiunque 3. un servizio efficace di trasmissione delle notizie ai quotidiani di tutto il mondo 4. la possibilità a chiunque di scambiare messaggi in modo rapido e sicuro 5. un collegamento tra tutti i mercati azionari 6. la possibilità di trasmettere musica ovunque ~ 19 ~

7. un sistema automatico a livello planetario per sincronizzare gli orologi 8. la trasmissione di manoscritti, dattiloscritti o assegni 9. un sistema di navigazione per comunicare agli ufficiali di rotta l’esatta posizione della nave 10. la possibilità di ricevere messaggi in qualsiasi parte del globo, su terra o su mare 11. la possibilità di riprodurre senza fili fotografie o disegni 12. la possibilità di trasmettere senza fili l’energia in qualunque luogo della Terra Leggendo questo elenco ci si rende conto che una simile visione un secolo fa poteva far pensare ad un autore davvero suonato, mentre noi, che abbiamo visto la realizzazione dei primi 11 punti e sappiamo che il dodicesimo è oggetto di esperimenti, riusciamo a capire pienamente quanto quest’uomo fosse avanti rispetto ai suoi tempi. Lui stesso se ne deve essere amaramente reso conto perché scrisse:”Il successo pratico di un’idea, indipendentemente dalle sue qualità inerenti, dipende dalla scelta dei contemporanei. Se è al passo coi tempi, essa viene rapidamente adottata; in caso contrario, è destinata a vivere come un germoglioche sboccia, attirato dalle lusinghe e dal calore del primo sole, per essere poi danneggiato e crescere con difficoltà a causa del gelo che s’impone” . A cinquant’anni Tesla si ritrovò solo, senza un lavoro e, quello che per lui è peggio, impossibilitato a continuare le ricerche. In quegli anni scrisse molto e i giornali pubblicavano volentieri i suoi articoli, ma non erano interessati al loro valore scientifico, bensì alla fama di inventore geniale ma stravagante che i suoi scritti, ricchi di immagini apocalittiche, avevano creato e che faceva aumentare la tiratura. (frasi come “Io ho realizzato un grande esperimento nel giorno indimenticabile in cui l’oscuro dio del tuono mi ha generosamente mostrato il suo vasto e possente laboratorio” non erano un modo originale per concludere un articolo, ma rappresentano lo stile dei suoi articoli). Il fatto che queste sue “folli” previsioni si siano quasi tutte avverate nell’arco di cento anni, non era purtroppo noto ai lettori di allora. Fece un ultimo tentativo per recuperare la reputazione, progettando e costruendo una geniale turbina per macchine a vapore, con ruote lisce molto più efficace di tutte quelle con le pale allora in uso, ma la sua incapacità di relazionarsi con gli altri, che dopo la morte della madre era peggiorata, lo portò ancora una volta a perdere la possibilità di commercializzare la sua invenzione e quindi di guadagnare. Infatti, invece di presentarsi allo staff di ingegneri della società che avrebbe potuto produrre le turbine, andò direttamente dal presidente il quale, per decidere, doveva comunque interpellare gli ingegneri che, offesi per essere stati scavalcati, nel rapporto, dopo aver evidenziato un difetto nel prototipo, scrissero: “…. La turbina a gas non è mai stata costruita perché la compagnia non è mai riuscita ad ottenere sufficienti informazioni dal signor Tesla, né un solo disegno, seppure approssimativo, di quello che aveva in mente.” Tesla, offeso, si licenziò. Nel 1917 gli venne finalmente assegnato un riconoscimento pubblico, la Edison Medal che, pur non essendo un premio particolarmente prestigioso, rappresentava il primo segno di pubblica approvazione della comunità scientifica americana. Alla cerimonia di consegna lunghi discorsi di lode per il suo lavoro diedero a Tesla la gioia di vedersi finalmente riconosciuto, ma il suo discorso di ringraziamento, durato più di un’ora, nel quale raccontò la storia della propria vita, compresi molti aneddoti sui suoi insegnanti e le sue scappatelle infantili, (lo stenografo scrisse sedicimila parole) dà un’dea di quanto fosse incapace di sintonizzarsi con le persone. Alla fine del discorso annunciò che stava lavorando ad un progetto per neutralizzare i sottomarini tedeschi, ma il pubblico esausto non lo prese sul serio.

Gli ultimi anni Nei ventisei anni successivi fu considerato sempre di più come un vecchio folle, anche se ebbe ancora qualche riconoscimento come la copertina del Times nel giorno del suo 65esimo compleanno. A quell’epoca viveva al ~ 20 ~

Grosvoner Clinton Hotel grazie all’aiuto del suo manager, dopo essere stato sfrattato dai precedenti alberghi perché non pagava il conto. Dovette poi andarsene anche da lì senza i bagagli, confiscati per la sua morosità nei confronti dell’hotel. Trovò una dimora stabile quando il governo Jugoslavo gli diede una piccola pensione per permettere al suo cittadino più famoso di sopravvivere. Rimase in buona salute fine ad 81 anni, quando fu investito da un taxi. L’anno seguente scrisse un articolo in cui attaccava la relatività di Einstein essendosi convinto che la gravità fosse un effetto del campo, mentre per Einstein doveva dipendere dalla curvatura dello spazio. Il mondo scientifico inorridì, ma intorno al 1980 uno studio sulla dispersione di energia di una pulsar, (sistema binario formato da due stelle di neutroni), la PSR1913+16, dimostrò l’esistenza delle onde gravitazionali, implicite nell’idea di Tesla, anche se purtroppo lui non spiegò mai come fosse arrivato ad una tale idea, né pubblicò mai la sua teoria. La teoria delle onde gravitazionali fu invece ripresa più avanti dallo stesso Einstein. Successivamente rilasciò un’intervista nella quale dichiarava di aver perfezionato un raggio mortale, cioè un “apparecchio molto piccolo e compatto, che riesce a inviare una quantità di energia considerevole nello spazio interstellare a qualsiasi distanza, senza la minima dispersione.” Una simile apparecchiatura, logica conseguenza dei suoi lavori con i fulmini, era un laser in grado di produrre particelle ad alta energia nella ionosfera (plasma), quindi una macchina per produrre fulmini globulari. Ma l’invasione tedesca della Francia non gli consentì di presentare questo apparecchio per richiedere il premio Guzman di 100.000 franchi messi in palio dall’Istituto francese. Nel 1940, ad 84 anni dichiarò in una intervista di essere pronto a consegnare al governo statunitense il segreto della sua “teleforza” in grado di liquefare il motore di un aereo a 250 miglia di distanza, ma quando telefonò al Dipartimento della guerra per offrire la sua arma, il colonnello Erskine, che non lo conosceva, lo prese per un mitomane. La sua morte avvenne per attacco cardiaco tra la sera del 5 gennaio 1943, quando disse di non voler essere disturbato per qualche giorno, e la mattina dell’8 gennaio quando lo trovò la cameriera. Quello che avvenne poi non è molto chiaro ed è in parte coperto dal segreto di stato, La notte dell’otto gennaio, il nipote, rifugiato Jugoslavo sfuggito all’invasione tedesca e suo unico parente, entrò nella stanza con alcuni testimoni e portò via molte carte e strumentazioni (che oggi si trovano al museo Tesla di Belgrado). Contemporaneamente il colonnello Erskine, dimostrando di credere almeno nella possibilità che Tesla non fosse matto, contattò l’F.B.I. per assicurarsi che tutte le carte e i progetti non cadessero nelle mani di qualcuno interessato a consegnarle al nemico e per questo venne ritenuto soggetto non affidabile anche il nipote di Tesla. Della cosa si occupò persino il consulente scientifico del vicepresidente Wallace che ordinò di proteggere il materiale di Tesla, dichiarando che Tesla aveva completato gli esperimenti sulla trasmissione senza fili e progettato un nuovo missile. Il lavoro di Tesla fu dichiarato top secret e non se ne parlò più. Più di 2000 persone presenziarono il suo funerale a Manhattan. Così, questo vecchio, dopo una lunga esistenza dedicata all'evoluzione della scienza e del benessere dell'Umanità, morì solo, povero e quasi dimenticato. Solo nel giugno del 1943, sei mesi dopo la morte dello scienziato croato, la Corte Suprema degli Stati Uniti gli diede ragione nella battaglia intentata contro Marconi per i brevetti della radio (caso 369, 21 Giugno 1943), ma ormai entrambi gli scienziati erano morti e i brevetti scaduti. Anche il “raggio della morte” esisteva veramente e le ricerche degli ultimi anni lo hanno dimostrato. Nel 1993 il Dipartimento americano della difesa iniziò la costruzione di un centro di ricerche missilistiche in Alaska. Il centro, denominato HAARP (High frequency Active Auroral Research Program) si avvale della collaborazione di numerose università statunitensi nella ricerca sulle proprietà di risonanza della Terra e dell’atmosfera. Tutto il programma dell’HAARP si basa su tre brevetti di B. Eastlund, che sono stati rilasciati come perfezionamento dei brevetti di Tesla relativi agli esperimenti di Colorado Springs: uno di questi tre ~ 21 ~

brevetti riguarda proprio uno scudo antimissile che funziona producendo nell’atmosfera un’aggregazione di plasma. Oggi il suo nome è legato ad una unità di misura: l'induzione magnetica.

La bobina di Tesla La bobina di Tesla (o in inglese Tesla coil) è un trasformatore risonante6 senza nucleo ferromagnetico. Lo si può considerare come una diretta evoluzione di quelle che erano conosciute come induction coils (bobine d’induzione) verso la fine del XIX secolo, in cui si usava un rocchetto di Ruhmkorff7 per ottenere una vistosa scintilla di alta tensione. Fu con questo rocchetto che si osservarono sperimentalmente per la prima volta le onde elettromagnetiche. Figura 6 - Una moderna bobina di Tesla in funzione.

La storia Nella primavera del 1891, Tesla aveva già dato alcune dimostrazioni con vari sistemi prima di presentarlo all’ American Institute of Electical Engineers al Columbia College. Seguendo le prime ricerche sulla tensione e la frequenza eseguite da William Crookes8, Tesla disegnò e costruì una serie di bobine che producevano correnti ad alta tensione e alta frequenza. Queste prime bobine utilizzavano una scarica distruttiva nello spinterometro9 durante il funzionamento. Nel brevetto U.S. Patent 0,454,622, System of Electric Lighting (23 giugno 1981), Tesla descrisse questa primitiva bobina distruttiva. Era stata pensata per l’obiettivo di convertire e fornire energia elettrica in una forma adatta per sistemi elettrici di nuova concezione, che richiedevano frequenze e potenziali più elevati. Specifica inoltre un meccanismo per immagazzinare e scaricare energia nella

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E’ un trasformatore che opera alla frequenza di risonanza di uno (o più) avvolgimenti, solitamente il secondo, sfruttando la capacità parassita tra un avvolgimento e l’altro. 7 Rocchetto di Ruhmkorff: semplicemente un trasformatore avvolto su nucleo ferroso in cui il rapporto spire, tra primario e secondario, era molto elevato. Veniva alimentato da una batteria che caricava un condensatore (oppure anche senza il condensatore). Agendo su un interruttore, si scaricava il condensatore sul primario e questo induceva una corrente di tensione molto più alta sul secondario, dove ai capi si poteva osservare una scintilla. 8 William Crookes: Sir William Crookes (Londra, 17 giugno 1832 – Londra, 4 aprile 1919) è stato un chimico e fisico britannico e presidente della Society for Psychical Research dal 1896 al 1897. 9 Spinterometro: E’ semplicemente un’interruzione netta del circuito necessaria per impedire di cortocircuitare l’alimentatore.

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parte primaria di un trasformatore di onde radio. Questa fu il primo esempio in assoluto di un alimentatore elettrico di radiofrequenza capace di eccitare un antenna a trasmettere una potente radiazione elettromagnetica. Un’altra primitiva bobina di Tesla, brevettata10 nel 1897, era un trasformatore che sviluppava (o convertiva) correnti ad alto potenziale ed era composto da una bobina primaria ed una secondaria (facoltativamente, un terminale della bobina secondaria poteva essere connessa con la primaria, come negli spinterogeni moderni). Questa sistema aveva la bobina secondaria di filo lungo e sottile all’interno dell’avvolgimento Figura 5 - Immagine del primario; consisteva praticamente in un avvolgimento primario e secondario concentrici in trasformatore di Tesla. forma di spirale piatta. Quando in funzione, generalmente veniva messa a terra. Fonte: www.rastko.org

Bobine di Tesla successive Tesla, nei brevetti System of Transmission of Electrical Energy11 e Apparatus for Transmission of Electrical Energy12, descrisse nuove e utili combinazioni delle sue bobine e mediante queste bobine riuscì a produrre correnti ad altissimo potenziale. Alcune delle ultime bobine di Tesla erano considerabilmente più grandi e operavano a livelli di potenza molto più elevati. Quando Tesla brevettò uno degli ultimi sistemi13 lo definì un trasformatore risonante auto-rigenerativo ad alta tensione che genera altissimi voltaggi ad alta frequenza. I sistemi più recenti venivano alimentati da grandi trasformatori ad alta tensione, con serie di bottiglie Leyda14 immerse in olio (per ridurre “l’effetto corona”15) e usa degli spinterogeni rotanti per maneggiare i livelli di potenza elevati. Uno spinterometro rotante combina la sua funzione nel circuito con la ventilazione necessaria tutto nello stesso dispositivo: in questo modo si riducono di molto le perdite di potenza in questo punto del circuito. Esistono diverse tipologie di bobine di Tesla che si differenziano soltanto nel pilotaggio del circuito primario. Esistono varie sigle per identificare queste tipologie e le più note sono queste: SGTC (spark gap tesla coil), SSTC (solid state tesla coil), OLTC (off line tesla coil), DRSSTC (dual resonant solid state tesla coil), VTTC (vacuum tube tesla coil) ed altre ancora. Le sigle prendono il nome dal mezzo usato per effettuare la commutazione sul primario e sul tipo di oscillatore usato. Bisogna che sia chiaro comunque che il principio di funzionamento resta lo stesso e che la tensione prodotta sul secondario non dipende dal numero di spire dello stesso, ma dal rapporto tra le impedenze di primario e secondario. Nonostante al giorno d’oggi le bobine di Tesla vengano costruite generalmente per creare fulmini di grandi dimensioni, i sistemi originali erano stati disegnati per le comunicazioni senza fili.

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U.S. Patent 0,593,138 , Trasformatore Elettrico. U.S. Patent 0,645,576 , Sistema di Trasmissione dell’Energia Elettrica 12 U.S. Patent 0,649,621 , Apparato per la Trasmissione di Energia Elettrica 13 U.S. Patent 1,119,732 , Apparato per la Trasmissione di Energia Elettrica 14 Bottiglia di Leyda: inventata nel 1745 circa da Pieter van Musschenbroek era un primo esempio di condensatore, consisteva in una bottiglia di vetro riempita per metà di materiale conduttore (solitamente acqua salata) e rivestita all’esterno con altro materiale conduttore (al giorno d’oggi con un foglio di alluminio). Un elettrodo era posizionato all’interno della bottiglia, l’altro con il conduttore esterno: l’effetto è il medesimo dei moderni condensatori. 15 Effetto Corona: è un fenomeno per cui una corrente elettrica fluisce tra un conduttore a potenziale elettrico elevato ed un fluido neutro circostante, generalmente aria. Provoca una dispersione di energia e può produrre ozono o ossidi di azoto. 11

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Funzionamento di una bobina di Tesla In una bobina di Tesla abbiamo gli stesso principio di induzione e di trasformatore del rocchetto di Ruhmkorff, ma con un comportamento completamente diverso. Invece di avere semplicemente un avvolgimento secondario e primario, abbiamo in realtà due circuiti LC, il circuito primario e il circuito secondario. Ogni circuito è composto da una bobina e da un condensatore. Il rapporto tra capacità ed induttanza è tale che i due circuiti risuonino alla stessa frequenza data dalla formula

dove F è la frequenza di risonanza in Hertz, L è il

valore dell’induttanza in Henry e C il valore della capacità in Farad. Qui descriveremo la prima categoria, ovvero gli spark gap tesla coils, le bobine di Tesla a spinterometro. Lo spinterometro, come già detto, è semplicemente un interruttore ad alta tensione costituito nella sua forma più elementare da due elettrodi a distanza di qualche millimetro. Figura 7 - Il circuito di una bobina di Tesla Sfruttando la bassa rigidità dielettrica16 dell’aria, questo innescherà quando la tensione sarà arrivata a una certa soglia, determinata dalla distanza degli elettrodi (se è troppo elevata è possibile che non avvenga) . La bobina di Tesla spinterometrica è rimasta pressoché immutata dalla sua invenzione, dato che, quando fu inventata, lo spinterometro era praticamente l’unico per effettuare commutazioni prima dell’avvento delle valvole17 e dei dispositivi a semiconduttore18. Questo tipo di bobina quindi è Figura 4 - Spinterometro di una anche quella con cui sperimentò Nikola Tesla stesso. bobina di Tesla.

Parliamo ora dei componenti. Generalmente si usa un trasformatore di alta tensione collegato alla rete (in Italia, 220 volt a 50 Hertz). Il condensatore deve essere di buona qualità con bassa induttanza19 e resistenza parassita20 e deve poter reggere svariati Kv senza problemi. Il primario in 16

Rigidità dielettrica: resistenza delle molecole di un dielettrico a essere polarizzate. Valvola termoionica: è stato il primo componente elettronico "attivo" realizzato dall'uomo, un componente che, grazie ad una fonte esterna di energia, è in grado di moderare la potenza di un segnale posto al suo ingresso. Il suo funzionamento di massima è semplice: la corrente passa fra due elettrodi: l'anodo ed il catodo, a seconda della tensione a cui sono posti e a seconda della tensione a cui sono poste alcune parti metalliche (griglie) frapposte ai due. Il catodo, terminale negativo, emette elettroni per effetto termoionico, cioè per riscaldamento. 18 Semiconduttore: materiali che hanno una resistività, ovvero una predisposizione o meno al passaggio di corrente, intermedia tra conduttori ed isolanti. Un esempio può essere il silicio, molto utilizzato in elettronica. 19 Induttanza (L): durante le fasi di apertura e chiusura di un circuito la corrente varia, si genera quindi un campo magnetico variabile che produce sul circuito, per un breve istante finché l’intensità non si annulla o va a regime, una 17

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genere è una bobina a spirale piatta realizzata con del tubo di rame. Questa bobina deve poter reggere correnti elevatissime. Lo spinterometro esiste in varie forme: rotante sincrono e asincrono, statico a due o più elettrodi raffreddato con ventole ecc. Quello illustrato in immagine è statico a quattro elettrodi. Il secondario è, in genere, una bobina cilindrica con numerose spire di filo sottile sormontata da una sfera o un toroide metallico. Questa sfera (o toroide) è quello che si può definire la piastra di un grande condensatore posto alla fine del circuito secondario, in cui l’altra faccia è il terreno, con cui si accoppia capacitivamente. Questo perché l’altra estremità del secondario è connessa a terra. La terra del secondario è separata da quella di rete e, in genere, si fa piantando un palo metallico nel terreno oppure collegando ad un tubo dell‘acqua. Tutto ciò è sia per diminuire la resistenza della terra che altrimenti limiterebbe le prestazioni, sia per diminuire i disturbi in radio frequenza che possono penetrare nell’impianto domestico, causando seri danni. Una bobina di Tesla spinterometrica con questi accorgimenti non causa assolutamente danni all’impianto ed alle apparecchiature. E’ bene, però, non metterla in funzione nei pressi di apparecchiature elettroniche sofisticate, dato che l’intenso campo elettrico sopprimerà il funzionamento di cellulari, macchine fotografiche, schermi etc.. E’ possibile anche che gli apparecchi più delicati e non schermati possano rovinarsi permanentemente soprattutto a causa degli impulsi sullo spinterometro. Illustriamo ora il principio di funzionamento. Generalmente si usa un’alimentazione ad alta tensione in corrente alternata (si può usare anche corrente continua) per caricare il condensatore primario.  Il trasformatore di alta tensione carica il condensatore primario fino a che la tensione sullo spinterometro non arriva a rottura.  Lo spinterometro spara.  Il condensatore si scarica sulla bobina primaria attraverso lo spinterometro.  Il primario produce un campo magnetico che cresce quanto più il condensatore si scarica. Quando la carica nel condensatore è zero (cioè è scarico), il campo magnetico sul primario comincia a collassare e, a causa della sua autoinduzione, genera una tensione che ricarica il condensatore. Questo crea un’oscillazione alla frequenza naturale del gruppo LC primario. Siccome, però, abbiamo un circuito secondario accoppiato induttivamente alla bobina primaria, l’oscillazione in risonanza e l’energia del primario vengono trasferiti sul secondario. Per trasferire tutta l’energia al secondario ci vogliono in genere più cicli dato che il coefficiente di accoppiamento non è mai prossimo ad uno in una bobina di Tesla, ma è molto meno(da 0.1 a 0.5 circa) Dato che i due circuiti sono tarati alla stessa frequenza di risonanza avremo uno scambio di energia sincronizzato. Questo aumenta in modo considerevole la tensione sul secondario. Quando la tensione sulla capacità terminale raggiunge un valore talmente limite, la piastra del grande trasformatore scarica l’energia sull’altra, l’ambiente. corrente indotta (in questo caso autoindotta) che si oppone alle cause che l’hanno generata, perciò in apertura la corrente autoindotta avrà il verso della corrente nel circuito (si oppone alla diminuzione di i) e in chiusura avrà verso opposto (si oppone al passaggio della corrente i); L’effetto della corrente autoindotta equivale a quello di una INERZIA DEL CIRCUITO, che ritarda la messa in moto delle cariche quando il circuito viene chiuso e continua a mantenerle in moto per un po’ quando viene aperto. Tale inerzia viene detta INDUTTANZA e dipende dalle caratteristiche del circuito e dalla permeabilità magnetica del mezzo circostante. Se nel circuito si ha nel tempo Dt una variazione di corrente Di L

f .e.m.ind .

i t ) che produce una f.e.m. indotta, si definisce: 20 Resistenza parassita: tiene conto delle perdite di potenza dovute alla resistenza equivalente d'isolamento (idealmente infinita) tra le armature, delle perdite dielettriche, delle perdite dovute alla resistenza ohmica delle armature stesse.

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Il processo continua varie volte finché l’energia nel condensatore primario e nella bobina primaria è esaurita e la tensione residua non è per tenere acceso lo spinterometro. Lo spinterometro a questo punto si spegne; questo comporta la ricarica del condensatore primario e tutto il processo si ripete. Quello che possiamo osservare uscire dalla capacità terminale è un insieme di scintille di alta tensione ad alta frequenza. Tali scariche hanno particolari effetti: le lampade al neon si accendono “wireless” nei pressi della Bobina di Tesla. Ciò è dovuto all’intenso campo elettrico e magnetico generato che portano alla conduzione il gas interno del tubo.

Utilizzo e precauzioni Trasmissione elettrica Una bobina di Tesla moderna spesso lavora a voltaggi di picco molto alti, fino ad alcuni Megavolt. Per questo motivo deve essere costruita e utilizzata con cura, non solo guardando all’efficienza e al risparmio, ma anche alla sicurezza. Se, in caso di errata sintonizzazione, il punto di scarica dovesse essere sul terminale, lungo gli avvolgimenti, si potrebbero danneggiare o distruggere i fili della spira, i supporti, e addirittura gli oggetti circostanti. Nel tipico circuito citato sopra, il corto circuito dello spinterometro previene che oscillazioni di alta frequenza ritornino nell’alimentatore. Nel circuito a corrente alternata le oscillazioni ad alta frequenza e grande lunghezza d’onda possono presentarsi anche tra gli avvolgimenti dell’alimentatore: in questo caso si possono indurre scariche corona tra le spire che indeboliscono o distruggono l’isolamento del trasformatore.

Sintonizzazione La frequenza di risonanza della bobina primaria deve essere regolata a quella della secondaria usando oscillazioni a bassa potenza, per poi aumentarla gradualmente una volta che il sistema è stato portato sottocontrollo. Durante la sintonizzazione, una piccola sporgenza può essere posizionata sulla parte superiore della bobina secondaria in modo da stimolare l’effetto corona e scariche nell’aria circostante per fare in modo di ottenere le scariche più lunghe regolando la frequenza tra la bobina primaria e secondaria.

Scariche aeree Durante la generazione di scariche, energia elettrica dalla bobina secondaria e il toroide viene trasferita all’ambiente circostante come carica elettrica, calore, luce e rumore. Le correnti elettriche che corrono attraverso queste scariche sono dovute al rapido spostamento delle cariche da un punto (la parte superiore della bobina) ad altri punti (le regioni limitrofe). Il processo è simile a quello di caricare e scaricare un condensatore. Il funzionamento dell'apparato produce ozono (ossigeno triatomico), questo, se concentrato in ambienti ristretti, provoca irritazione delle vie respiratorie, quindi effettuare le esperienze in un locale ventilato.

L’ “effetto pellicolare” e le precauzioni con elettricità ad alta frequenza ~ 26 ~

I pericoli del contatto con correnti ad alta frequenza sono spesso considerati minori di quelli a bassa frequenza, probabilmente perché il soggetto di solito non sente il dolore della “scossa”. Questo è spesso attribuito erroneamente all’ “effetto pellicolare”, un fenomeno che tende a far passare la corrente alternata sulla parte esterna del conduttore, invece che all’interno. Infatti, molte delle prime applicazioni delle bobine di Tesla furono proprio in elettroterapia21. Nonostante l’ “effetto pellicolare” tenda a portare la corrente nella parte esterna del conduttore, attraverso il corpo umano le correnti ad alta frequenza preferenzialmente vengono portate in zone più in profondità, conduttori migliori, come possono essere il sistema circolatorio e il sistema nervoso. Il motivo per cui non si sente dolore è perché il sistema nervoso umano non percepisce il passare di correnti potenzialmente dannose sopra i 15-20 kHz; essenzialmente, per fare in modo che i nervi vengano attivati, un numero significante di ioni devono attraversare la loro membrana prima che la corrente cambi verso. Quindi, dato che il corpo non fornisce più la sensazione di pericolo della “scossa”, una persona inesperta potrebbe toccare le scariche d’uscita di una piccola bobina di Tesla senza sentire dolore.

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L'elettroterapia consiste nella applicazione locale di impulsi elettrici alternati (elettrostimolazione) o continui (jonoforesi) al fine di ottenere rispettivamente un effetto terapeutico.

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Bibliografia 1. [Online] http://www.myhero.com/myhero/hero.asp?hero=nikolaTesla. 2. [Online] http://www.amasci.com/Tesla/biog.txt. 3. [Online] http://www.yale.edu/scimag/Archives/Vol71/Tesla.html . 4. [Online] http://www.pbs.org/teslla/ll/ll_colspr.html . 5. [Online] http:// www.members.tripod.com/RandyHiatt/Teslapage2.html. 6. [Online] http://www.frank.germano.com/nikolaTesla.htm. 7. [Online] http://www.crystalinks.com/Tesla.html. 8. [Online] http://www.tankerenemy.com/2007/12/la-bobina-di-tesla.html 9.[Online]http://en.wikipedia.org 10. [Libro] Robert Lomas – L’uomo che ha inventato il XX secolo – Newton & Compton Editori 11. [Libro] Grande dizionario enciclopedico – UTET

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