קנאת מדענים שהביאה למאבק דמים!

ניקולא טסלה ותומס אדיסון – שני גאונים.

הקשר ביניהם התחיל בטוב – אבל הסתיים גרוע מאוד…

כיוון שטסלה נולד ביולי – נתמקד בו טסלה נולד ביולי 1856.

עד גיל 14 הוא למד בחינוך ביתי. דווקא אמו שלא ידעה אפילו קרוא וכתוב, נטעה בו את הסקרנות ואת ההמצאתיות.

ניקולא למד הנדסה בגראץ שבאוסטריה, ובפראג שבצ’כסלובקיה.

בשנת 1884 הוא היגר לארה”ב והתקבל לעבודה אצל תומס אדיסון, שכבר היה מדען בעל שם ובעל חברה משגשגת.

אדיסון נחשב לאבי המנורה החשמלית.

בתי ניו יורק התחילו להתמלא במנורות, שצריך לספק להן זרם חשמלי.

באותם ימים, הזרמת חשמל התבצעה בשיטת “זרם ישר”.

אבל היתה בעיה גדולה.

בעזרת זרם ישר אי אפשר להוליך חשמל למרחקים גדולים, כיוון שבשיטה הזו, הכבל שמוליך את החשמל מתחנת הכוח אל בית הלקוח – מתחמם, ואנרגיה הולכת לאיבוד.

לאדיסון זה לא הפריע – הוא תכנן להקים תחנות כוח רבות בכל הערים והשכונות וכך להגדיל עוד יותר את ההון שלו…

אבל, טסלה היצירתי לא קיבל זאת. הוא גילה את האפשרות להוליך חשמל בעזרת “זרם חילופין”.

המחלוקת המדעית-טכנולוגית התפתחה למאבק קשה מאוד בין שני המדענים: “מלחמת הזרמים”.

אחד האיורים של השלכות המלחמה פורסם בתמונה בשנת 1888. כיוון שיש בסיפור פן רכילותי, לא נפרט אותו כאן. אבל, כדאי לחפש בגוגל ולקרוא…

זרם חילופין? למה זה חשוב?

עולם המדע הכיר את “הזרם הישר”, שבו האלקטרונים נעים באופן חד כיווני, מהקוטב ה”עשיר” באלקטרונים, אל הקוטב ה”עני” באלקטרונים.

הזרם הישר בעייתי, כאשר צריך להעביר חשמל באמצעות כבל חשמלי למרחקים גדולים. לאורך המסלול הארוך, הכבל מתחמם. חלק גדול מהאנרגיה החשמלית “מתבזבז”, ומומר לאנרגיית חום.

טסלה פיתח “גנרטור” שפועל באמצעות “זרם חילופין”, שבו אין אובדן אנרגיה.

את אופן הפעולה של הגנרטור הפועל בזרם חילופין, הראינו בסרטון – סליל נחושת מסתובב במהירות בתוך “שדה מגנטי”, וכתוצאה מכך נוצר זרם חשמלי.

זרימת האלקטרונים מתרחשת בתוך סליל הנחושת, שמסתובב במהירות בתוך “מינהרה מגנטית”, (ובשפה מדעית – “שדה מגנטי”).

לסליל יש שני קצוות – נקרא להם “קצה א” ו”קצה ב”.

הסיבוב בתוך השדה המגנטי גורם לכך ש:

לרגע קצרצר – קצה א’ “עשיר” באלקטרונים, וקצה ב’ “עני”. וכתוצאה מכך – החשמל זורם מא’ לב’.

חלקיק שנייה לאחר מכן – דווקא קצה ב’ “עשיר” באלקטרונים, ואילו קצה א’ הוא ה”עני”. וכתוצאה מכך – באותו חלקיק שנייה החשמל זורם דווקא מב’ לא’.

היפוך הכיוון של הזרימה מתרחש 50 פעמים בשנייה! (ובשפה מדעית – “בתדירות של 50 הרץ”).

בסרטון המצ”ב המעברים מקצה לקצה נראים היטב – הנורה “ממצמצת”. זאת,  מאחר שתדירות הסיבוב הידני של המיתקן שצולם נמוכה בהרבה מ- 50 הרץ.

ולכן, בכל פעם שהזרם מתהפך – יש “אובדן כוח”, והמנורה כמעט כבית.

אצלנו בבית “אובדני הכוח” לא נראים, כי בתדירות גבוהה – המוח לא מבחין בהפסקות הקצרצרות.

טסלה עלה על הרעיון כי הוא היה מתמטיקאי ש”חי” את המספרים.

טסלה הכיר שני חוקים של מדענים דגולים שקדמו לו –

חוק ג’אול שעוסק בשלושה גורמים (אובדן האנרגיה, עוצמת הזרם, והתנגדות המוליך)

חוק אוהם שעוסק גם הוא בשלושה גורמים (עוצמת המתח, הזרם, וההתנגדות)

בטכניקה של “הצבה”, (שלומדים בכיתה ט’), טסלה הציב את משוואת חוק אוהם בתוך משוואת חוק ג’אול,  מההצבה “צמחה” נוסחה הקובעת שאובדן האנרגיה = מכפלה של הזרם במתח.

הנוסחה המתמטית שהתקבלה, הובילה אותו למסקנה שמבחינה מתמטית, ניתן להגיע אל אותן תוצאות:

או כאשר טוענים את הכבל במתח נמוך ובזרם גבוה

או כאשר טוענים את הכבל במתח גבוה ובזרם נמוך

ואם זה עובד מתמטית, זה חייב לעבוד גם טכנולוגית…

חישב, ובנה –

תחנת הכוח שטסלה המציא, זו הפועלת באמצעות “זרם החילופין” מייצרת חשמל במתח נמוך.

ביציאה מהתחנה, המתח הנמוך מומר למתח גבוה באמצעות שנאים (משני מתח).

עובדה זו מאפשרת הזרמת חשמל לאורך מאות קילומטרים.

אבל – אי אפשר לספק ללקוח חשמל במתח גבוה. זו סכנת נפשות. חוץ מזה – הצרכן זקוק לזרם גבוה, כדי להזין את המכשירים החשמליים שבביתו.

לכן, כשהחשמל מגיע אל שכונת המגורים, חברת החשמל ממירה את המתח הגבוה למתח נמוך באמצעות שנאים.

בסופו של דבר החשמל מגיע אל בית הלקוח במתח נמוך (בטיחות!), ובזרם גבוה [למכשירי החשמל]. בדיוק מה שרצינו שיקרה.