44° 48′ 19.38″ N, 20° 28′ 12.92″ E
Thomas Edison ist der Name, den die meisten Menschen mit elektrischem Licht verbinden. Die Versorgung mit der für die Beleuchtungskörper und alle anderen heute verwendeten elektrischen Geräte notwendigen Elektrizität verdanken wir jedoch Nikola Tesla (Abbildung 30.1). Tesla, Kind serbischer Eltern, wurde im heutigen Kroatien geboren und lebte in Ungarn und Frankreich, bevor er 1885 in die USA ging. Dort wurde er der bedeutendste Experimentator in Sachen Elektrizität seit Michael Faraday (siehe Kapitel 75) und legte die Grundlage für die moderne Stromversorgung.
Gleich- und Wechselstrom
Gleichstrom ist eine einfache Sache. Diese Form der Elektrizität wird von Batterien bereitgestellt. In einem Gleichstrom-Kreis fließt Elektrizität nur in einer Richtung – beispielsweise vom positiven Pol einer Batterie durch den Schaltkreis hin zum negativen Pol. Wechselstrom ändert seine Richtung zyklisch, üblicherweise in Form einer Sinuswelle (Abbildung 30.2).
Beim Wechselstrom verändert sich die Spannung mit der Zeit von einem positiven Maximum zu einem negativen Minimum. Um Wechselstrom zu erzeugen, lässt man einfach einen Magneten um zwei Spulen rotieren. Die Spannung ändert sich, während der Magnet rotiert. Da der Magnet die Spulen nicht berührt, sind Wechselstromgeneratoren einfach und zuverlässig. Gleichstromgeneratoren benötigen hingegen einen komplexeren Mechanismus mit rotierenden Bürsten. Diese berühren dann Metallkonnektoren, die wiederum verwendet werden, um die Richtung des Stroms zu ändern und die positive Ladung zu erhalten.
Beim Wechselstrom ist es nicht sonderlich schwierig, die Spannung über einen Transformator (Abbildung 30.3) zu ändern. Ein einfacher Transformator besteht aus zwei Spulen, die durch Luft oder irgendein ferromagnetisches Material, z. B. einen Eisenstab, voneinander getrennt sind. Weil die Spannung variiert, erzeugt sie um die betreffende Spule ein magnetisches Feld, das sich jeweils entsprechend ändert. Dieses magnetische Feld induziert einen Wechselstrom in der anderen Spule. Das Verhältnis der Drahtwindungen der beiden Spulen zueinander bestimmt die Änderung der Spannung (und des Stroms) im Transformator.
Doch der größte Vorteil des Wechselstroms ist die Stromübertragung. Da die Wechselspannung über Transformatoren erhöht oder verringert werden kann, kann man die für eine bestimmte Situation beste Spannung wählen (siehe Abbildung 30.4). Bei der Stromübertragung kann also eine sehr hohe Spannung gewählt werden, die dann über einen Transformator wieder verringert wird, bevor sie den Haushalt erreicht. Generatoren im Kraftwerk können Strom mit geringerer Spannung, als sie dann in der Stromleitung vorliegen soll, erzeugen, die dann erhöht wird, bevor sie zu einem anderen Transformator übertragen wird.
Der Leistungsverlust innerhalb des Kabels ist proportional zum Quadrat des Stroms. Deshalb ist es so nützlich, dass die Spannung so einfach geändert werden kann. Indem man die Spannung erhöht (auf hunderte oder tausende Volt) und gleichzeitig den Strom verringert, kann der Strom über große Entfernungen übertragen werden. Er kann dann wieder in kleinere Spannungen (und stärkeren Strom) umgewandelt werden, bevor er die Haushalte erreicht.
Wechselstrom kann über einen einfachen Gleichrichter in Gleichstrom umgewandelt werden. Kleine Elektrogeräte (wie Handys) arbeiten üblicherweise mit Gleichstrom. Die dazugehörigen Netzteile wandeln den Wechselstrom in niedrige Spannungen und gleichzeitig in einen Gleichstrom um.
In den USA war Tesla in Edisons Labor tätig, und überarbeitete dort dessen Gleichstromgeneratoren und –motoren. Meinungsverschiedenheiten bezüglich seines Gehalts und der erfolglose Versuch, Edison für die Generierung von Wechselstrom zu interessieren, führten schließlich zum Bruch.
Später stritten Tesla und Edison erbittert und öffentlich über Wechsel- bzw. Gleichstrom. Tesla hatte sich mit dem Unternehmer George Westinghouse zusammengetan, um Wechselstrom-Kraftwerke zu bauen, während Edison am Gleichstrom festhielt. Edison versuchte zu beweisen, wie gefährlich Wechselstrom sei. Dazu ließ er Hunde, Katzen, Pferde, Rinder und sogar einen Elefanten mittels Wechselstrom töten.
Letztlich behielt Tesla recht: Wechselstrom ist einfacher zu erzeugen (die Generatoren sind einfacher, billiger und zuverlässiger), er kann über wesentlich längere Strecken übertragen werden (Gleichstrom ist auf kurze Strecken beschränkt und verlangt Kraftwerke in der Nähe der Verbraucher), und die Spannung kann über einen einfachen Transformator umgewandelt werden.
Doch Teslas Erfindungen beschränkten sich nicht auf Wechselstrom. Zusammen mit Marconi gilt er als Erfinder des Radios (siehe Kapitel 62). Außerdem arbeitete er an der drahtlosen Übertragung von Elektrizität, an Fernbedienungen, VTOL-Luftfahrzeugen für Senkrechtstart- und -landung, Energiewaffen, Robotik, Zündkerzen und vielem mehr. Insgesamt wurden ihm über 300 Patente erteilt.
Dennoch starb Tesla verarmt in Zimmer 3327 des Hotel New Yorker in New York City. Zweitausend Menschen nahmen an seiner Beerdigung teil.
Nach dessen Tod veranlasste sein Neffe und Erbe Sava Kosanović (der auch jugoslawischer Botschafter war) die Überführung von Teslas persönlicher Habe nach Jugoslawien. Heute beheimatet das Tesla-Museum in Belgrad die komplette Sammlung an Büchern, Schriftstücken und Objekten sowie die Asche Nicola Teslas, die in einer goldenen Kugel ausgestellt wird.
Im Museum werden viele seiner Erfindungen erläutert, auch der Wechselstrom. Es ist daher der beste Ort, um Teslas Leben und Werk zu verstehen.
Informationen zum Museum und Details zu Teslas Leben finden Sie unter http://www.tesla-museum.org/. Auf der kanadischen Seite der Niagarafälle, an dem Ort, an dem Teslas Wasserkraftwerk stand, wurde zu Ehren des Forschers ebenfalls eine Gedenkstätte errichtet. Siehe http://www.teslasociety.com/victoria.htm.