¿Cómo obtenían los humanos la electricidad antes de que Faraday demostrara que se eliminaba la inducción magnética?
En 1866, Siemens de Alemania fabricó un generador de CC autoexcitado. Sin embargo, este generador aún no está completo. Gracias al esfuerzo de muchas personas, el generador fue mejorando gradualmente y finalmente entró en funcionamiento en los años 1970. En 1882, el estudioso francés Deppler descubrió un método de transmisión de energía a larga distancia; ese mismo año, el inventor estadounidense Edison construyó la primera central eléctrica de carbón en los Estados Unidos en Nueva York y conectó líneas eléctricas a una red. Por otro lado, con el crecimiento sustancial de la demanda de energía y la expansión de las áreas de consumo de energía, los motores de CC se han topado con problemas como el alto costo y los accidentes frecuentes. Por lo tanto, desde la década de 1980, la gente se ha comprometido con la investigación de la corriente alterna. La ventaja de la corriente alterna es que el voltaje se puede cambiar arbitrariamente a través de un transformador. El principio del campo magnético giratorio propuesto por el científico italiano Faraday en 1885 fue de gran importancia para el desarrollo de los motores de CA. A finales de los 80 y principios de los 90, se inventó el motor asíncrono trifásico, que todavía se utiliza en la actualidad. Después de 1891, se promovió el sistema de CA trifásico, más económico y confiable, y el desarrollo de la industria de la energía eléctrica entró en una nueva etapa.
Edison y Tesla tienen que agradecer a la corriente alterna su guerra actual. Es gracias a la tecnología de corriente alterna que el mundo funciona hoy. Sin embargo, el éxito de la corriente alterna se basó en el feroz debate entre los dos mayores inventores de finales del siglo XIX. Son Edison y Tesla. Para obtener ganancias, no dudan en utilizar diversos medios, incluidos espectáculos de magia y exhibiciones crueles. "Conozco a dos grandes hombres, tú eres uno de ellos; el otro es el joven que está frente a ti..."
Una mañana de finales del otoño de 1884, con tal carta de recomendación , Ni Gurla Tesla pisó el umbral de un hermoso edificio en la famosa Quinta Avenida de Nueva York. Tesla fue un excelente ingeniero serbio. A los 28 años estaba a punto de trabajar con el inventor más famoso del mundo y en pocos años comenzaba su era de la iluminación eléctrica. Thomas Edison recibió calurosamente al ambicioso joven en su oficina de la sede de la empresa. Después de que Edison leyó el currículum de Tesla, inmediatamente le asignó un trabajo. La persona que escribió la carta de recomendación a Tesla fue Charles Bartchero, el director de Continental Edison Company, la sucursal parisina de Edison Electric Company donde trabajó Tesla antes de venir a Estados Unidos. Tesla aceptó fácilmente el trabajo que le encomendó Edison y con impaciencia le propuso audazmente sus ideas. Creía que era posible generar electricidad utilizando corriente alterna. Sin embargo, la actitud de Edison fue indiferente. No estaba interesado en esta teoría. En opinión de Edison, el sistema de iluminación de CC que construyó era suficiente. Desde entonces, Edison sólo mejoró sobre la base del sistema DC. Sin embargo, su nuevo colaborador Tesla esperaba más que eso.
En la segunda mitad del siglo XIX, casi todo el mundo creía que era prácticamente imposible utilizar corriente alterna. Debido a que la electricidad de CC siempre fluye en la misma dirección, la electricidad de CA cambia repetidamente la magnitud y dirección de la corriente. Los primeros motores utilizaban corriente continua, y las personas que intentaron hacer funcionar motores de CA descubrieron que el campo magnético producido por dichos motores no permitía que el motor funcionara correctamente. De hecho, cuando la corriente cambia de dirección, el campo magnético cambia de fuerza y dirección, por lo que el motor deja de girar naturalmente. El punto de inflexión se produjo en 1882. Después de un riguroso análisis matemático, Tesla formuló un nuevo plan experimental. Utilizó dos inversores de CA desfasados para garantizar que hubiera suficiente corriente para hacer funcionar el motor. Según el plan diseñado por científicos serbios, conectar adecuadamente la corriente que fluye en la bobina de la parte fija del motor (estator) puede producir un campo magnético con fuerza constante, haciendo que la parte móvil (rotor) gire cuando el motor gira. En efecto, el campo magnético crea una corriente inducida que fluye en las bobinas del rotor, lo que desencadena una fuerza que acelera la rotación de la propia bobina, sin necesidad de que ningún cable conecte todas las partes en movimiento.
En 1883, Tesla había fabricado el primer motor de CA pequeño, pero necesitaba apoyo financiero para seguir probando y promocionando su invento. Cuando Edison conoció a Tesla, estaba invirtiendo mucho en el desarrollo de equipos de CC.
En 1879, Edison inventó la lámpara incandescente. La rápida popularidad de este tipo de lámpara en la vida real convirtió al propio Edison en un empresario exitoso y un inventor de fama mundial, pero también enfrentó muchos problemas en ese momento. En primer lugar, si la iluminación de una zona residencial está a más de 1 kilómetro de la central eléctrica, no podrá obtener suficiente corriente para emitir una luz potente, porque la CC no puede transmitir energía a largas distancias. Para que el sistema de iluminación que diseñó funcionara correctamente, Edison tuvo que construir una central eléctrica cada kilómetro. De lo contrario, sería necesario aumentar la eficiencia del generador o sería necesario conectar varios generadores entre sí para producir más corriente. Edison encargó a Tesla la tarea de perfeccionar el rendimiento de estos sistemas de corriente continua. Pero Tesla siempre creyó que se podía persuadir a Edison para que aceptara la corriente alterna, lo que era una clara ventaja en muchos aspectos. Edison era muy consciente de las capacidades técnicas de Tesla y también proporcionó 50.000 dólares como fondo para permitir a Tesla mejorar los generadores de la central eléctrica. Tesla tiene planes para más de 20 nuevos generadores de CC que cuentan con una regulación simple y una fuerte producción de corriente. Edison realizó muchos experimentos con estos nuevos generadores y logró buenos resultados. Patentó estos generadores y reemplazó las máquinas más antiguas con ellos. Sin embargo, cuando Tesla le pidió a Edison que compartiera su recompensa, Edison se negó. Dijo: "Tesla, no entiendes el humor americano". Este incidente tuvo un gran impacto en el joven serbio y su sueño se hizo añicos nuevamente. Tesla estaba tan decepcionado y harto que renunció. Tesla había aportado muchos beneficios a Edison durante mucho tiempo, pero Edison siempre había sido escéptico y hostil hacia su corriente alterna. Sin embargo, además de exponer la falta de previsión científica de Edison, Tesla también vio claramente que Edison había invertido demasiado en energía CC como para liberarse.
La Westinghouse Company, que creyó en Tesla en 1888, y el inventor y empresario estadounidense George Westinghouse, que esperaba desafiar a Edison, apostaron por la corriente alterna e invitaron a Tesla a trabajar en su empresa. De hecho, ya en 1883, Westinghouse estaba muy interesado en la corriente alterna. En ese momento, el francés Lucien Gaulade y el inglés John Gibbs demostraron a las personas en una exposición en Londres un dispositivo de corriente alterna capaz de transmitir a larga distancia. Este dispositivo utiliza un "generador secundario": un transformador especial que han patentado. Fue utilizando el transformador de Gaulard-Gibbs y el generador calibrado de Ernst Werner von Siemens que Westinghouse Electric utilizó por primera vez iluminación de CA en marzo de 1886 en la pequeña ciudad de Barrington, Massachusetts, EE. UU. Sin embargo, para competir verdaderamente con Edison, Westinghouse tuvo que considerar el suministro de motores de CA a empresas industriales. Todos los motores industriales de aquella época utilizaban corriente continua, lo que tenía evidentes deficiencias, como potencia insuficiente, etc. Como resultado, Tesla comenzó a diseñar y producir motores de CA grandes, de alta potencia y alta frecuencia para Westinghouse, que compensaron la falta de energía de los viejos generadores.
En marzo de 1888, el físico italiano Galileo Ferraris demostró su "motor asíncrono" de CA en la Academia de Ciencias de Turín (esta máquina en realidad fue diseñada en 1885). Su principio se basa en un campo magnético giratorio, similar al concepto de diseño de Tesla de 1880, pero con tecnología más completa y mayor potencia. Al mismo tiempo, la "lucha" en torno a los motores de CA también se intensificó: Tesla pidió prioridad en el descubrimiento de campos magnéticos giratorios y, en mayo del mismo año, solicitó una patente de motor muy similar para el motor de CA fabricado por Ferrari. Después de una serie de juicios largos y frívolos, los tribunales alemanes y estadounidenses finalmente determinaron que el descubridor original de los campos magnéticos giratorios pertenecía al científico italiano Galileo Ferraris. Desafortunadamente, Ferrari no supo aprovechar esta oportunidad. No aplicó el enorme potencial del motor asíncrono a la vida cotidiana como lo hizo Tesla. Tesla siempre ha insistido en realizar su propio trabajo de investigación.
En 1890 descubrió el fenómeno de la resonancia, es decir, en determinadas circunstancias, la amplitud de vibración de un sistema mecánico, ya sea acústico o eléctrico, tendrá una amplitud muy elevada. En particular, el científico serbio utilizó el principio de resonancia para crear un transformador, conocido hoy como "bobina de Tesla", que podía soportar voltajes extremadamente altos, que oscilaban entre cientos y miles de voltios. A finales del siglo XIX, después de meses de experimentación, Westinghouse y Tesla tuvieron tanto éxito que finalmente pudieron llevar su producto maduro al mercado. Lo único que les molesta son los engorrosos y burocráticos trámites antes de salir a bolsa.
Después de enterarse del éxito de Tesla, Edison se dio cuenta de lo poderosa que era la competencia a la que se enfrentaría y comenzó una campaña de desprestigio contra AC. Para demostrar los supuestos peligros de este nuevo sistema, Edison llevó a cabo una serie de horribles experimentos con corriente alterna de alto voltaje frente a muchos periodistas. Primero conectó una placa de hojalata a un alternador con un voltaje de 1000 voltios y luego colocó un gatito o un cachorro sobre la placa de hierro. El gatito o el cachorro morirían instantáneamente. De esta manera, la gente podría presenciar con sus propios ojos los efectos fatales de la corriente alterna de Tesla y Westinghouse. La silla eléctrica se inventó inspirándose en una serie de "exposiciones" como ésta. Al mismo tiempo, Tesla también realizó muchas actuaciones reales de "magia eléctrica" en el escenario como contraataque a la ofensiva propagandística de Edison. Además de sorprender a la gente, el otro propósito de Tesla era difundir su filosofía sobre la corriente alterna en el mundo: que era perfectamente segura cuando no se usaba con fines intencionalmente criminales. Mientras esta "guerra actual" continúa, Chicago se prepara para una Exposición Universal y los organizadores esperan encontrar un dispositivo de iluminación que pueda iluminar todo el lugar. Entonces Westinghouse ofreció un contrato muy atractivo e intentó robarle el negocio a Edison a un precio súper bajo. 1893 65438+Octubre, se inauguró la Exposición Internacional de Importaciones de China. Más de 90.000 lámparas eléctricas alimentadas por Tesla AC iluminaron todo el lugar. Este fue un gran éxito y el preludio de una gran victoria. Estación de CA en las Cataratas del Niágara Pronto se construiría la primera central hidroeléctrica del mundo en las Cataratas del Niágara, y se eligió el sistema de CA por su economía y facilidad de fabricación. Westinghouse asignó tareas de diseño y fabricación al ingeniero escocés George Forbes. Este último fabricó un conjunto utilizando tres alternadores Tesla, cada uno con una potencia de 110 kW.
En 1895 se construyó la central eléctrica, capaz de transmitir corriente a Buffalo, que se encuentra a 35 kilómetros de la central. Este evento anunció que la corriente alterna había derrotado por completo a la corriente continua, y la corriente continua de Edison instantáneamente se convirtió en una tecnología obsoleta. El propio Edison tuvo que aceptar esta cruel realidad. Desde entonces, la corriente alterna se ha convertido en la única opción para la electricidad industrial, comercial y residencial. La "Guerra Actual" se libra entre dos talentosos y prolíficos inventores de los siglos XIX y XX. También son científicos completamente diferentes. Edison era un experimentador muy inteligente con una creatividad y una capacidad de planificación industrial sorprendentes, pero carecía de conocimientos matemáticos y de ideas teóricas complejas. Al contrario, Tesla fue una figura de vanguardia en comparación con sus contemporáneos. Logró muchas grandes obras creativas a través del análisis matemático preciso de los fenómenos. A diferencia de Edison, no hizo muchas cosas sólo por deseos personales, sino que analizó el problema desde una perspectiva teórica antes de diseñar cualquier equipo, y no lo puso en práctica hasta que obtuvo un resultado absolutamente seguro. Edison fue nominado al Premio Nobel en 1915 y Tesla fue nominado al Premio Nobel en 1937, pero ninguno de los dos ganó. Algunas personas creen que es precisamente debido a la "guerra actual" que duró varios años que tanto Edison como Tesla expusieron las debilidades de su naturaleza humana, lo cual es extremadamente inconsistente con los títulos de "genio" y "científico" que la gente tiene. dado desde hace mucho tiempo.
Apéndice: El aire acondicionado finalmente puede volverse popular porque es versátil y más económico que sus competidores. Hoy vivimos en una sociedad que requiere grandes cantidades de electricidad cada día, que es transportada a través de cables a diversas zonas alejadas de las centrales eléctricas, algunas incluso a cientos de kilómetros de distancia. De esta forma, parte de la energía se pierde inevitablemente durante el proceso de transmisión y se convierte en energía térmica. Cuanto mayor es la corriente, mayor es la distancia y mayor es el desperdicio. Para reducir esta pérdida de energía, los cables deben ser muy gruesos, lo que provocará un enorme desperdicio de materias primas y, en consecuencia, aumentará el coste. La solución a este problema es aumentar el voltaje. Por ejemplo, ésta parece una cascada. La corriente es equivalente a la cantidad de agua de una cascada que llega al suelo desde una altura, y el voltaje es la energía potencial del agua a medida que cae desde su altura inicial. Al aumentar el voltaje en el cable, puede reducir la corriente en el cable, manteniendo igual la cantidad total de energía transmitida: esto le permite reducir las pérdidas y utilizar cables más delgados. Los transformadores pueden aumentar el voltaje producido por una central eléctrica a decenas de miles de voltios. Otros transformadores instalados en el lugar de uso pueden reducir la tensión adecuadamente según las necesidades de uso, como por ejemplo los aparatos eléctricos de 220 voltios que utilizamos habitualmente en casa. Es por la necesidad de un transformador que tenemos que utilizar corriente alterna. De hecho, el principio de estos transformadores es utilizar campos magnéticos alternos. Es la corriente alterna la que genera campos magnéticos alternos, no la corriente continua como argumentaba Edison.
Lo anterior está tomado de la Enciclopedia Baidu.