Никола Тесла - человек, который изобрёл ХХ век.

Тема: «Никола Тесла – человек, который изобрёл ХХ век»

Цель: развитие творческого воображения, развитие интереса к разным сторонам общественной жизни, углубление знаний в области электротехники, формирование коммуникативных навыков.

Оборудование: мультимедийная презентация, трансформатор Тесла, набор люминесцентных ламп, лампа накаливания.

Форма проведения: урок замечательной личности.

Методы и приёмы: использование межпредметных связей – электротехника, история, физика, эвристическая беседа.

Оформление кабинета: стол с мультимедийной аппаратурой, в центре зала расположен стенд с трансформатором Тесла и набором ламп, стулья расставлены полукругом

Ход мероприятия

• Вступление

• Молодые годы

• Становление и поиски

• Горячее время

• Борьба за выживание

• Свое дело

• Слава

• Колорадо-Спрингс

• Башня "Уорденклифф"

• Бессмертие

• Заключительное слово

Вступление

Слайд №1

Темным, холодным вечером маленький мальчик сидел у камина и гладил пушистую, черную кошку, и вдруг, шерсть животного озарил синий сполох, а из-под ладони мальчика вылетел целый сноп искр.

- Что это? – спросил он у отца.

- Это всего лишь электричество, тоже самое что бывает во время грозы.

- Значит природа тоже кошка? А кто же её гладит по спине? Бог???

Слайд №2

Человек, которому принадлежал этот вопрос, сознался что даже по прошествии 80 лет исследований, до сих пор не нашел на него ответ.

Одни считали его чудаком, мечтателем и сумасшедшим, другие фокусником, мистификатором и авантюристом, третьи гением и великим учёным своего времени. Но, несомненно, он вызывал восторг.

Его называют сверхчеловеком, повелителем молний, гением опередившим время, провидцем современной эры и человеком, который изобрёл 20 век.

Речь идёт о Николе Тесле, физике, инженере, изобретателе в области электротехники и радиотехнике.

Слайд №3

Серб, родившийся в Хорватии, учился в Чехии, работал в Париже, Будапеште, Праге, Страсбурге, Соединенных Штатах Америки. Он стал гражданином мира, столь велики его заслуги перед человечеством. Он фактически положил начало всемирной электрификации планеты, именно он разработал систему переменного тока, создал моторы и высоковольтные трансформаторы, на которых стоит весь современный промышленный мир. Благодаря ему освещаются наши дома, посёлки, города. Именно Тесла истинный создатель радио, а не Маркони или Попов, которые использовали его разработки и патенты. Это Тесла создал первый радиоуправляемый механизм, открыл принцип робототехники и двигателей на солнечной энергии. Рентгеновский аппарат, счётчик электроэнергии, автомобильный спидометр, люминесцентные лампы, электрические часы, приборы электротерапии, этот список можно продолжать бесконечно. Учёному принадлежат более 100 патентов и около 1000 открытий и изобретений в различных отраслях науки и техники.

Работы многих учёных устаревают ещё во время их жизни, из-за быстрого развития науки и технологий. Тесла был редким видом ученого, чьи работы живут в 3 веках. Он наперёд знал, как будет развиваться наука. Из наследия Николы Теслы уже столетие черпают идеи учёные всего мира По большому счёту именно ему принадлежат идеи электронного микроскопа и лазера, телевизора и мобильных телефонов, интернета и много другого, что стало реальностью только в наше время.

Молодые годы

Слайд №4

Никола Тесла появился на свет в селе Смиляны 10 июля 1856 года в семье сербского православного священника Милутина Теслы. Сегодня Смиляны находятся на территории Хорватии, а в то время это местечко размещалось в имперской Австро-Венгрии.

Получив в июле 1873-го сертификат зрелости, юноша вполне созрел для принятия ответственного решения: пойти не по отцовским стопам, а выучиться на инженера. Однако резкое неприятие его решения, подкосило Теслу и он очень серьезно заболел. Видя состояние сына, отцу ничего не оставалось, как дать утвердительный ответ. И свершилось чудо - Никола поправился всего за несколько дней.

Становление и поиски

В 1875 году Никола Тесла поступил в Высшее техническое училище в Граце (теперь - Грацкий технический университет). Именно в училище Никола поставил себе цель - создать электродвигатель, работающий от переменного тока. Уже на втором курсе молодой Тесла выдвигает идею индукционного генератора переменного тока. Однако университетские профессора сочли эту идею сумасбродством и бредом.

Но подобная критика лишь раззадорила Теслу, и последующие годы учебы Никола потратил на обдумывание проблемы генератора переменного тока.

Как это ни удивительно, но Тесла не смог подготовиться к выпускным экзаменам. В отсрочке ему отказали, и Никола училище не окончил.

В январе 1880 года, Никола смог поступить на философский факультет Пражского университета. Но и на новом месте Тесле не сиделось. Он проучился лишь один семестр, хотя, видимо, не сильно жалел об этом.

Горячее время

Слайд №5

В начале 1881 года Тесла оказывается в очередной стране, на сей раз - в Венгрии. В Будапеште он получает должность чертежника и проектировщика в инженерном отделении Центрального телеграфа.

С открытием в Будапеште американской телефонной станции Тесла получает возможность вплотную заняться изучением многих прогрессивных изобретений того времени. По долгу службы Никола проверяет и ремонтирует телефонные линии, а также изучает изобретения Эдисона: многоканальный телеграф и индукционный углеродный дисковый динамик (последний можно и сейчас отыскать в телефонных трубках). Но все свои основные силы Тесла направлял на создание электродвигателя, работающего от переменного тока. Несмотря на созревшее решение в голове ученого, практически воплотить его никак не удавалось.

Тесла работал на износ. В итоге, серб "заработал" ужаснейшее нервное истощение. Никола опять оказался на волосок от гибели. И тут снова на первый план выступает мистика. Тесла, которому врачи предсказывали смерть, неожиданно излечился, а затем - нашел решение мучившей его проблемы.

Слайд №6

В тот период мысль Теслы работала с такой интенсивностью, что за неполные два месяца ученый создал "практически все виды моторов и все модификации системы", ассоциируемые с Тесла. Это были как однофазные, так многофазные моторы. Революционность изобретения Теслы заключалась в том, что теперь электричество можно было подавать на сотни километров, запитывая бытовые приборы и фабричные машины, а не используя лишь для освещения зданий.

В апреле 1882-го Тесла направляется в Париж, где встретил Чарльза Бечлора, управляющего Континентальной компании Томаса Эдисона. В эту компанию его и приняли на работу.

Весной 1883 года Теслу направили в Страсбург. Там он следил за возведением электростанции, попутно занимаясь выявлением дефектов, допущенных при строительстве. В Страсбурге Никола пробыл долго, потому успел сконструировать двигатель, работающий от переменного тока. Устройство было показано меру города, но тот так и не нашел для молодого ученого спонсоров.

Спустя год Тесла, возвратившись в Париж, попытался получить причитающиеся ему премиальные в размере 25 тысяч долларов, но вскоре понял, что платить ему никто не собирается. Задетый за живое, Никола уволился. А весной 1884 года Тесла отправился в Америку, прямиком к королю электричества Эдисону.

Видео №1 «Знакомство Томаса Эдисона и Николы Теслы» (фрагмент из художественного фильма «Тайна Николы Теслы», Югославия, 1979г.)

Слайд №7

Эдисон выслушал молодого эмигранта, и хотя отнесся к его идее довольно прохладно, всё же предложил ему работу в своей лаборатории. Прохладное отношение к идее генератора переменного тока объяснялось просто: все изобретения и все научные разработки Эдисона базировались на использовании постоянного тока. О токе переменном он и слышать не хотел!

Более того, и Бечлор, и Эдисон не считали Теслу своей ровней. Так, согласно одной истории, Бечлор отказался поднять сербу жалованье, сказав, якобы, что "в лесу полно таких людей, как Тесла. Я могу нанять их сколько угодно за восемнадцать долларов в неделю". Сам Эдисон тоже не преминул воспользоваться житейской неопытностью Теслы, заявив тому, что обещанные 50 тысяч долларов за реконструкцию оборудования - всего лишь "американская шутка".

Свое дело

Уйдя от Эдисона в начале 1885 года, Никола Тесла отправился в самостоятельное плавание по жизни. В марте он подаёт заявку на первый патент, описывающим усовершенствованную модель дуговой лампы, дающую однородный свет. Затем патенты посыпались как из рога изобилия.

Эдисон "почуял" опасного конкурента и публично стал его критиковать. Ученые расстались врагами. Тесла оказался на улице без работы и без денег. Великий изобретатель, чтобы не умереть с голоду, начал рыть канавы за два доллара в сутки.

И все же в апреле 1887 года Тесла при поддержке единомышленников основал " Tesla Electric Light Company ". В этом же году мэрия Нью-Йорка собирается просить Эдисона провести освещение ещё по одной улице его лампами накаливания. Но Тесла делает более заманчивое предложение. Он предлагает установить свои лампы, и если хоть одна из них перегорит или сломается в течение месяца, то он обязуется не только возместить все затраты, но и уплатить огромную пеню. Дело в том, что эдисоновские лампочки были весьма не долговечны, в качестве нити накаливания он использовал графитовую проволоку, которая перегорала в течении 2-х недель, что весьма устраивало предпринимателя, обеспечивая ему постоянный доход. Тесла же использовал гораздо более долговечную вольфрамовую нить накаливания, к тому же и производство его лампочек стоило дешевле. Данная затея была чистой воды авантюрой, ибо денег на возмещение убытков у компании Теслы не было. Учёному пришлось в течении месяца дежурить на улице, что бы никто не разбил светильники. Его труды увенчались успехом, данное мероприятие настолько прославило Теслу, что заказы полились рекой. Теперь он мог с головой погрузиться в свои любимые расчеты. Благодаря "компьютерному" мозгу серба, компания "Тесла арк лайт компани" стремительно набрала обороты и стала "смертельным" конкурентом компании Томаса Эдисона, которому требовалось много времени на планирование и проведение экспериментов.

4 июня 1888 года нью-йоркские власти приняли закон, устанавливающий новый вид смертной казни посредством электрического тока. Однако законники по-прежнему никак не могли прийти к единому мнению относительно того, какой вид тока предпочтительнее. Эдисон ратовал за то, чтобы был выбран электрический стул "на переменном токе". Он полагал, что нормальный человек не захочет пользоваться прибором, "выполненным по технологии электрического стула".

Тесла продолжает свои исследования и в 1888 году он открывает явление вращающегося магнитного поля, создает электрогенераторы высокой и сверхвысокой частот. В 1891 году им был построен резонансный трансформатор, позволяющий получать высокочастотное напряжение с амплитудой до нескольких миллионов вольт.

Работа с экспериментальным стендом.

Демонстрация трансформатора Тесла, ознакомление с его свойствами и конструкцией, иллюстрация эффектов наблюдаемых при работе трансформатора (искровых разрядов на верхушке терминала, а также разрядов возникающих внутри лампы накаливания).

Слово учащегося:

Во время экспериментов с колебаниями высокой частоты ученый создает один из самых оригинальных приборов своего времени. Тесле удалось соединить в одном приборе свойства трансформатора и явление резонанса. Так был создан знаменитый резонанс-трансформатор, сыгравший огромную роль в развитии многих отраслей электротехники, радиотехники и широко известный под названием "трансформатора Теслы"

Трансформатор использовался Теслой для генерации и распространения электрических колебаний, направленных на управление устройствами на расстоянии без проводов (радиоуправление), беспроводной передачи данных (радио) и беспроводной передачи энергии. В начале XX века трансформатор Тесла также нашёл популярное использование в медицине. Пациентов обрабатывали слабыми высокочастотными токами, которые, протекая по тонкому слою поверхности кожи, не причиняли вреда внутренним органам, оказывая при этом «тонизирующее» и «оздоравливающее» влияние.

Простейший трансформатор Тесла состоит из двух катушек — первичной и вторичной, а также разрядника, конденсатора, тороида (используется не всегда) и терминала.

Первичная катушка обычно содержит несколько витков провода большого диаметра или медной трубки, а вторичная около 1000 витков провода меньшего диаметра. Первичная катушка может быть плоской (горизонтальной), конической или цилиндрической (вертикальной).

Вторичная катушка также образует колебательный контур, где роль конденсатора, главным образом, выполняют ёмкость тороида и собственная межвитковая ёмкость самой катушки. Вторичную обмотку часто покрывают слоем эпоксидной смолы или лака для предотвращения электрического пробоя.

Терминал может быть выполнен в виде диска, заточенного штыря или сферы и предназначен для получения предсказуемых искровых разрядов большой длины.

90-е года XIX века ознаменовались непримиримой борьбой двух компаний. С одной стороны это была General Electric, отстаивающая интересы Эдисона, являющегося приверженцем использования постоянного тока. Ему оппонировала компания Westinghouse Electric, создававшая свою продукцию на основе многочисленных патентов Николы Теслы в области переменного тока. Возникшая ситуация получила название “война токов”.

Видео №2 «Война токов» (фрагмент из художественного фильма «Тайна Николы Теслы», Югославия, 1979г.)

Слайд №8

Электростанция на Ниагарском водопаде стала переломной точкой в этой войне – в 1893 году для выдачи мощности ГЭС было решено использовать переменный ток. После этого, постоянный ток в бытовых электросетях стал стремительно сдавать свои позиции, хотя небольшие разрозненные потребители постоянного тока оставались в США вплоть до начала 21 века. Лишь в ноябре 2007 года, с исчезновением последнего потребителя постоянного тока главный инженер компании «Консолидейтед Эдисон», перерезал символический кабель. Длившаяся более 100 лет “война токов” была завершена.

Работа с экспериментальным стендом.

Демонстрация эксперимента, когда к работающему трансформатору Тесла на расстоянии 5—20 см держа в руке подносится неоновая, люминесцентная (в том числе и неисправная, но не разбитая) или любая другая газоразрядная лампа, и она загорается.

Учащиеся также принимают участие в эксперименте.

Слово учащегося:

В 1893-м году на Всемирной выставке в Чикаго, Тесла продемонстрировал беспроводную передачу электричества, зажигая ряд фосфорных лампочек в процессе, называемом электродинамическая индукция. Он мечтал о том, что в один прекрасный день такая технология поможет нам передавать электричество на большие расстояния в атмосфере, обеспечивая отдаленные районы необходимой энергией для комфортного проживания.

Теперь, по прошествии более века, такие крупные компании как Intel и Sony заинтересовались применением безизлучательной передачи энергии к таким вещам, как мобильные телефоны, чтобы мы могли заряжать батареи без проводов электропитания.

Неверно считать, что трансформатор Тесла не имеет широкого практического применения. Он используется для поджига газоразрядных ламп и для поиска течей в вакуумных системах. Тем не менее, основное его применение в наши дни — познавательно-эстетическое.

Во время работы катушка Тесла создаёт красивые эффекты, связанные с образованием различных видов газовых разрядов. В целом катушка Тесла производит 4 вида разрядов.

Интересно заметить, что некоторые ионные химические вещества, нанесённые на разрядный терминал, способны менять цвет разряда. Например, ионы натрия меняют обычный окрас спарка на оранжевый, а бора — на зелёный.

Однако далеко не все разделяли творческие и коммерческие удачи Теслы. 13 марта 1895 года лаборатория Теслы на Пятой авеню сгорела дотла. Пожар поглотил не только прежние, но и самые новейшие разработки Теслы. Поговаривали, что пожар - дело рук недоброжелателей, намекая тем самым на Томаса Эдисона.

Впрочем, Тесла не пал духом. Обладая феноменальной памятью, он восстановил все свои изобретения. Не сомневались в возможностях ученого и финансисты - "Компания Ниагарских водопадов" выдала сербу 100 тысяч долларов на обустройство новой лаборатории. И уже в конце 1896 года Тесла передал сигнал без проводов на расстояние в 48 километров!

Слайд №9

В сентябре 1898 года в Медисон-сквер-гардене (Нью-Йорк) проходила ежегодная электрическая выставка. В центре зала был устроен большой бассейн. На одной из стенок его сделали причал, к которому пришвартовывался небольшой, странный на первый взгляд кораблик с длинным тонким металлическим стержнем посредине и металлическими трубками, заканчивающимися электрическими лампочками на корме и на носу. У необычного экспоната собирались толпы зрителей. Сигналом с пульта управления ученый заставлял кораблик плыть с различной скоростью вперед и назад, проделывать сложные маневры, зажигал и гасил электрические лампы на носу и корме ее.

Радиосигналы с пульта принимались антенной, установленной на кораблике, и затем передавались внутрь его, где некие устройства послушно выполняли все распоряжения Теслы. То есть, говоря современным языком, это была первая радиоуправляемая модель.

Колорадо-Спрингс

Слайд №10

В 1899 году в горном районе Колорадо при финансовой поддержке друзей, Тесла организовал научную лабораторию. Там, находясь на высоте двух тысяч метров над уровнем моря, он занялся изучением грозовых разрядов и установлением наличия электрического заряда земли. Затем Тесла берется за еще более грандиозный эксперимент. Подсоединив к вторичной обмотке трансформатора 60-м мачту с медным шаром на конце (диаметром один метр), ученый стал пропускать через первичную обмотку переменный ток в несколько тысяч вольт. В результате, во вторичной обмотке появлялся ток напряжением в несколько миллионов вольт и частотой до 150 тысяч герц. Медный шар стал испускать разряды, похожие на молнию, диной до 4,5 метров. Громоподобные раскаты слышали на расстоянии более 20 километров.

Видео №3 «Лаборатория в Колорадо-Спрингс» (фрагмент из художественного фильма «Тайна Николы Теслы», Югославия, 1979г.)

Башня "Уорденклифф"

Слайд №11

Добившись нужных результатов, осенью 1899 года Тесла получил финансовую поддержку Джона Пирпонта Моргана – одного из миллионеров того времени, который заинтересовался его разработками. На выделенные деньги в Нью-Йорке на острове Лонг-Айленд была построена лаборатория по передаче сигналов в Европу и рядом с ней воздвигнута башня высотой 57 метров со стальной шахтой, углублённой в землю на 36 метров. Эту башню венчал 55 тонный металлический купол диаметром 20 метров. Научный проект получил название Wardenclyffe. Тесла лелеял мечту помимо передачи сигналов всерьез заняться осуществлением передачи энергии на расстояние.

Однако затем начались проблемы. Промышленник Джон Пирпонт Морган, финансировавший затею Теслы, отказался давать деньги ученому после того, как стали ясны истинные цели серба. Моргану не хотелось оплачивать исследования бесконтрольной передачи энергии по всей планете, - он всерьез опасался того, что изобретение Теслы лишит его источников прибыли. К тому же система радиосвязи, разработанная Маркони, оказалась дешевле, чем грандиозный Wardenclyffe, и проект пришлось свернуть. По словам Теслы, к тому времени он уже почти закончил разрабатывать свой передатчик и нуждался лишь в эффектном проведении показательных испытаний.

Слайд №12

Впрочем, вплоть до 1905 года ученый ставил эксперименты. Самым известным стал тот, во время которого в ночь с 15 на 16 июля 1903 года нью-йорское небо озарилось светом, похожим на северное сияние.

Возведение башни было не самым важным делом. Ученый нуждался в завершении работ передаточной станции целиком, а денег попросту не было. Последующие годы Тесла с переменным успехом бился за свой проект, пытаясь найти деньги и спасти от кредиторов оборудование и землю. В таком "законсервированном" состоянии башня "Уорденклифф" простояла до 1917 года, когда ее взорвали. Власти вдруг испугались, что башню могут использовать в своих целях немецкие шпионы.

Бессмертие

Слайд №13

Шло время, Тесла постарел, но не оставил своей мечты о передаче энергии без проводов. В 1931 году при поддержке компаний General Electric, Тесла снял бензиновый двигатель с нового автомобиля и заменил его стандартным электромотором переменного тока мощностью 80 л.с. без каких бы то ни было традиционно известных внешних источников питания. После этого он ездил на машине неделю, гоняя ее на скоростях до 150 км/ч.

Не понимая откуда двигатель изобретателя черпает энергию, обыватели распустили слухи о том, что ученый, так или иначе, в союзе с темными силами. Теслу это рассердило, он убрал таинственную коробку с автомобиля и возвратился в свою лабораторию в Нью-Йорке. Тайна источника энергии и поныне осталась нераскрытой.

Надеясь на гены, Тесла намеревался прожить более 100 лет, как и его отдельные, крепкие родственники. Скорее всего, он смог бы дотянуть до намеченного рубежа. К сожалению, попав под машину и сломав ребра, Тесла серьёзно подорвав свое здоровье

Великий ученый умер в ночь с 7 на 8 января 1943 года, в маленькой комнатке захудалой гостиницы, почти не оставив после себя записей, дневников и результатов исследований.

Заключительное слово

Слайд №14

Уличные фонари и свет в домах, автомобили и самолёты, телевидение, радио, интернет, сотовая связь без этих вещей тяжело представить современную цивилизацию. Ещё сложнее поверить что всё это изобрёл один человек – Никола Тесла, гениальный учёный на десятилетия опередивший своё время и великий авантюрист превративший науку в магию.

Слайд №1

Слайд №2

Слайд №3

Слайд №4

Слайд №5

Слайд №6

Слайд №7

Слайд №8

Слайд №9

Слайд №10

Слайд №11

Слайд №12

Слайд №13

Слайд №14