Tesla, istruzioni per l’uso (parte 1)

Chi si aspetta un manuale di istruzioni per l’uso sicuro di lussuose macchine elettriche rimarrà un po’ deluso, oggi si parla di Nikola Tesla.

L’uomo che inventò il ventesimo secolo.

Il santo patrono dell’elettricità.

Ma veramente?

L’argomento è lungo e spinoso, quindi c’è da fare subito un disclaimer (così che nessuno poi possa dire nulla con l’unico scopo di fare polemiche).

Non è nell’interesse di nessuno, tantomeno di Missione Scienza, screditare scienziati per ottenere qualche click in più.

Questo articolo non è una roba stile “100 motivi per i quali Nikola Tesla era un fessacchione, premi like e condividi – GONE WRONG”, niente del genere.

Nikola Tesla è stato uno degli ingegneri ed inventori più brillanti e prolifici degli inizi del Novecento.

Rimane, però, fondamentale essere in grado di avere una visione critica di ogni argomento, per essere in grado di distinguere realtà e finzione. Su Tesla se ne sono dette davvero tante, quindi è necessario fare un po’ di luce su alcuni dettagli.

Come si è annunciato, c’è davvero troppo da dire per un solo articolo e si rischierebbe di parlare poco e male di argomenti fondamentali. Sarà quindi un articolo in due parti.

Senza altri inutili preamboli partiamo con la storia di Tesla, per poi parlare un po’ degli effettivi sviluppi che ha apportato alla nostra civiltà (con le eventuali e necessarie puntualizzazioni).

Breve Storia di Nikola Tesla, parte 1 (Wikipedia Style)

Tesla nacque in Croazia nel 1856, sotto l’Impero austriaco. Si dimostrò portato agli studi scientifici fin dalla giovane età, ereditando, forse dalla madre (analfabeta, ma a quanto pare molto intelligente), una particolare dote per l’inventiva.

Frequentò una delle migliori università austriache, l’Università Tecnica di Graz, seguendo l’indirizzo di ingegneria elettrica. Tuttavia, non completò mai gli studi, lasciando i corsi all’inizio del terzo anno. Si dedicò, poi, allo studio di matematica e fisica presso l’Università di Praga, ma anche qui non ottenne nessuna certificazione.

Nel 1882, dopo aver lavorato come ingegnere presso una ditta di telegrafia a Budapest, la Continental Edison Company di Parigi lo assunse come ingegnere progettista.

Nel 1884, emigrò negli Stati Uniti ed iniziò a lavorare presso la Edison Machine Workz, dove conobbe Edison in persona. In seguito ad un diverbio (dovuto, tra le altre cose, a ragioni di tipo economico), Tesla si licenziò dalla compagnia nel 1886.

Fondò, quindi, la Tesla Electric Light & Manifacturing, idea non particolarmente brillante, dato che decise di fondare una nuova compagnia di distribuzione di energia elettrica nel bel mezzo della famosa “guerra delle correnti” tra Edison e Westinghouse.

Il prevedibile seguito fu il fallimento della sua società, con Tesla costretto per un anno a lavorare come bracciante per guadagnarsi da vivere.

Tuttavia, in questo periodo (1887) dimostrò le potenzialità del motore elettrico a induzione all’American Institute of Electrical Engineers (oggi Institute of Electrical and Electronics Engineers, IEEE), dove attirò l’attenzione dello stesso Westinghouse che lo assunse come consulente.

Il contributo di Tesla non è stato particolarmente riconosciuto nel suo tempo, cosa che ha portato molti a definirlo il “genio dimenticato”.

Ma è il caso di iniziare a mettere i proverbiali puntini sulle “i”, diventando inevitabilmente un po’ antipatici.

Il Tesla come unità di misura

Chi studia argomenti legati all’elettromagnetismo sa bene che il nome di Tesla si pronuncia abbastanza frequentemente, dato che è il nome designato per l’unità di misura nel Sistema Internazionale per il campo di induzione magnetica B.

Il Tesla (con simbolo T) è dal 1960 (anno in cui si è tenuta la Conférence Générale des Poids et Mesures a Parigi) il valore unitario della densità del flusso di campo magnetico.

Per fare un esempio, ad un magnete a forma di ferro di cavallo (si, quello dei cartoni animati) è associato un valore di B di circa 0,1 T.

Ma perchè? Tesla c’entra qualcosa con la scoperta di questa grandezza fisica?

In realtà no, perché per parlare in maniera esauriente di questa grandezza è necessario andare qualche anno più indietro.

Il padre della teoria dell’elettromagnetismo fu James Clerk Maxwell che, nel 1865, pubblicò un approccio completo alle quattro equazioni che unificarono le teorie di elettricità e magnetismo.

Andando ancora più indietro (fine del Settecento) si può parlare di Jean-Baptiste Biot e di Felix Savart, scienziati francesi che definirono la formula per il calcolo di un campo di induzione magnetica causato da una corrente che percorre un filo (sicuramente avete sentito parlare della “regola della mano destra”).

Il nome dell’unità di misura fu sicuramente assegnato come onorificenza a Nikola Tesla, il quale ha contribuito allo sviluppo nel campo dell’elettromagnetismo.

Quello che si sta cercando di dire è che egli fu grande anche grazie ad altre persone altrettanto geniali alle sue spalle (prima regola della scienza, valida un po’ per tutti).

Il motore asincrono e il campo magnetico rotante

Se ci si vuole soffermare sul lato “Tesla Inventore”, piuttosto che sul lato “Tesla Scienziato”, egli fu molto prolifico, depositando quasi 300 brevetti a suo nome.

L’invenzione per la quale fu più famoso, almeno nel suo tempo, fu il motore ad induzione magnetica (più comunemente detto “asincrono”), ossia una macchina in grado di convertire potenza elettrica in potenza meccanica.

Ma qual è la fisica alle spalle di questo marchingegno rivoluzionario?

L’asincrono lavora grazie al principio del campo magnetico rotante (che sembra un po’ un’arma alla Goldrake, va detto), ottenuto alimentando il motore con una terna di tensioni sinusoidali sfasate di 120°, o sistema di tensioni trifase.

Il motore si realizza tramite due componenti, il pezzo della macchina che rimarrà fermo, ossia lo statore, e un rotore che, invece, girerà.

Da un punto di vista funzionale succede questo:

1. Si alimenta lo statore con una terna di tensioni
2. Le correnti generate nello statore causano la formazione del campo magnetico rotante
3. Il campo magnetico rotante si concatena con gli avvolgimenti di rotore causando correnti di rotore
4. L’interazione elettromagnetica tra rotore e statore genera una rotazione (qui se vuoi approfondire l’argomento motori)

Per evitare di diventare troppo didattici (anche perché sono concetti davvero difficili da spiegare senza diventare noiosi) qui sotto c’è un video molto completo della Japan American European Solutions (JAES), che spiega in maniera semplice e concisa il funzionamento.

Galileo Ferraris vs Nikola Tesla

Per chi non ha visto il video, parlando di campo magnetico rotante è necessario citare la figura di Galileo Ferraris.

Ricercatore ed ingegnere elettrico laureatosi al Politecnico di Torino nel 1869, fu il primo a far ruotare un cilindro immerso in un campo magnetico, senza contatto meccanico con l’esterno.

Nel 1885 aveva realizzato un campo magnetico rotante, posizionando una coppia di bobine sfasate meccanicamente di 90°.

Egli pubblicò la scoperta in una nota presentata all’Accademia delle scienze di Torino e all’Accademia reale svedese delle scienze il 18 marzo del 1888.

Due mesi dopo la pubblicazione di Ferraris, Nikola Tesla richiese ed ottenne i 5 brevetti per la realizzazione di macchine ad induzione negli Stati Uniti.

Tesla rivendicò sempre la priorità della scoperta, sostenendo di aver studiato indipendentemente il fenomeno. Nelle aule giudiziarie, tuttavia, si stabilì che la paternità dell’invenzione toccasse all’italiano.

Ripeto il concetto già espresso per chiarezza. Nessuno sta cercando di dire che Tesla ha copiato da Ferraris.

Tuttavia, se dovessimo dare a qualcuno l’epiteto di “genio dimenticato”, lo si dovrebbe affibbiare al povero Ferraris, che non è mai stato rappresentato in Fallout 3 (videogioco del 2008) e non è stato una fonte di ispirazione per Hugh Jackman in un film di Christopher Nolan (“The Prestige”, 2006).

Fine parte 1 e considerazioni

La regola di non giudicare i libri dalla copertina vale sempre.

È chiaro che la dinamica del “genio” affascina e tende a far dimenticare che, nel campo della scienza, soprattutto agli inizi del Novecento, avremmo solo l’imbarazzo della scelta se volessimo venerare figure di indiscutibile qualità.

Nella prossima parte di “Tesla, istruzioni per l’uso” si parlerà di:

• Invenzioni e idee meno convenzionali, come la trasmissione di energia senza fili
• Cultura Pop e teorie della cospirazione (c’entrano anche gli UFO)

Alla prossima!

FONTI

Macchine Elettriche, Ezio Santini

Elettrotecnica Volume I, Marcello D’Amore

Nikola Tesla, Wikipedia

Vita di Galileo Ferraris, ElectroYou

Cos’è e come funziona il MOTORE ASINCRONO TRIFASE – Campo magnetico rotante – Animazione 3D, JAES company

Matteo Ricciardi