1856年7月10日,尼古拉·特斯拉出生在克羅地亞斯米灣村一個塞族家庭,父母都是塞爾維亞人,他是五個孩子中的老四。這個村莊位于奧匈帝國(今克羅地亞共和國)的利卡省戈斯皮奇附近。1862年時他的家庭移居到戈斯皮奇。
特斯拉少年時在在克羅地亞的卡爾洛瓦茨上學(xué),并在1875年于奧地利的格拉茨理工大學(xué)學(xué)習(xí)物理學(xué)、數(shù)學(xué)和機械學(xué)。他在大學(xué)只上了一年的課,第二年軍事邊境局撤銷,他失去了助學(xué)金,因交不起學(xué)費被迫退學(xué)。特斯拉沒有畢業(yè)。1877年,特斯拉到布拉格學(xué)習(xí)了兩年,他一邊去大學(xué)里旁聽課程,一邊在圖書館學(xué)習(xí)。1879年,他試圖在馬里博爾找一份工作但沒有成功,之后返回布拉格繼續(xù)學(xué)業(yè),待到24歲。
1882年秋,特斯拉到愛迪生電話公司巴黎分公司當(dāng)工程師,并成功設(shè)計出第一臺感應(yīng)電機模型。1884年,他前往美國,在愛迪生實驗室工作,從此留在美國并加入美國國籍。
1884年,特斯拉第一次踏上美國國土,來到了紐約,開始在愛迪生實驗室工作。除了前雇主查爾斯·巴切羅所寫的推薦信外,他幾乎是一無所有。這封信是寫給托馬斯·愛迪生的,信中提到:“我知道有兩個偉大的人,一個是你,另一個就是這個年輕人?!?/p>
愛迪生雇用了特斯拉,安排他在愛迪生機械公司工作。特斯拉開始為愛迪生進行簡單的電器設(shè)計,他進步很快,不久以后就可以解決公司一些非常難的問題了。特斯拉完全負(fù)責(zé)了愛迪生公司直流電機的重新設(shè)計。
1886年特斯拉成立了自己的公司,公司負(fù)責(zé)安裝特斯拉設(shè)計的弧光照明系統(tǒng),并且設(shè)計了發(fā)電機的電力系統(tǒng)整流器,該設(shè)計是特斯拉取得的第一個專利。1891年特斯拉取得了特斯拉線圈的專利。同年的7月31日,特斯拉成為美國公民。他告訴他的朋友們,他珍惜這個國籍勝過珍惜他的很多科學(xué)發(fā)明。1892年到1894年之間,特斯拉擔(dān)任美國電力工程師協(xié)會(IEEE的前身)的副主席。1893年,西屋公司競拍得在芝加哥舉行的哥倫比亞博覽會的用交流電照明的工程,這是在交流電發(fā)展史上的一件大事。西屋公司和特斯拉希望借此機會向美國民眾展示交流電的可靠性和安全性。
在贏得著名的19世紀(jì)80年代的“電流之戰(zhàn)”及在1894年成功進行短波無線通信試驗之后,特斯拉被認(rèn)為是當(dāng)時美國最偉大的電氣工程師之一。他的許多發(fā)現(xiàn)被認(rèn)為是具有開創(chuàng)性的,是電機工程學(xué)的先驅(qū)。1891年,特斯拉在成功試驗了把電力以無線能量傳輸?shù)男问剿偷搅四繕?biāo)用電器之后,致力于商業(yè)化的洲際電力無線輸送, 并且以此為設(shè)想建造了沃登克里弗塔。
20世紀(jì)30年代,接近生命的尾聲階段,特斯拉變得深居簡出,獨居于紐約市的一個旅館里,偶爾會向新聞界發(fā)表一些不同尋常的聲明。因舉止怪異,特斯拉被普遍認(rèn)為是“瘋狂科學(xué)家”的原型。1943年1月7日,終生未娶的特斯拉在紐約人旅館因心臟衰竭逝世,享年86歲。
交流電,簡稱為AC。交流電也稱“交變電流”,簡稱“交流”。一般指大小和方向隨時間作周期性變化的電壓或電流。它的最基本的形式是正弦電流。當(dāng)發(fā)現(xiàn)了電磁感應(yīng)后,產(chǎn)生交流電流的方法則被發(fā)現(xiàn)。早期的成品由尼古拉·特斯拉、邁克爾·法拉第與波利特·皮克西等人開發(fā)出來。其中,波利特·皮克西在1832年基于邁克爾·法拉第的原理制造了第一臺交流電機。
1882年,英國電工詹姆斯·戈登建造了大型雙相交流發(fā)電機。開爾文男爵威廉·湯姆森與塞巴斯蒂安·費蘭蒂開發(fā)早期交流發(fā)電機,頻率介于100赫茲至300赫茲之間。
1891年,尼古拉·特斯拉取得了“高頻率”(15,000赫茲)交流發(fā)電機的專利。
而1891年后,多相交流發(fā)電機被用來供應(yīng)電流,此后的交流發(fā)電機的交流電流頻率通常設(shè)計在16赫茲至100赫茲間,搭配弧光燈、白熾燈或電動機使用。
尼古拉·特斯拉雖然不是交流電發(fā)動機的最早發(fā)明者,但其對交流電的的改進如同瓦特對蒸汽機的改進一樣,有杰出的貢獻。1886年,特斯拉創(chuàng)建了自己的公司,特斯拉電燈與電氣制造公司。但是投資商不同意特斯拉關(guān)于交流電發(fā)電機的計劃。在1887年,他組裝了最早的無電刷交流電感應(yīng)馬達, 并在1888年為美國電氣電子工程師學(xué)會作了演示。同年,他發(fā)展了特斯拉線圈的原理,并且開始在西屋電器與制造公司位于匹茲堡的實驗室與喬治·威斯汀豪斯一起工作。威斯汀豪斯聽取了他的關(guān)于利用多相系統(tǒng)遠程傳輸交流電的想法。
1888年,愛迪生買通美國某些州政府官員,把當(dāng)?shù)厮佬逃山g刑改為交流電電刑。并雇用小學(xué)生,抓貓狗來用特斯拉的交流電做實驗,把貓狗電死,來顯示特斯拉的交流電的危害,打擊特斯拉交流電在人們心目中的地位。
在19世紀(jì)80年代末,愛迪生推廣用直流電來提供電力分配比特斯拉與威斯汀豪斯所推廣的交流電來比,更有效果,因此特斯拉與愛迪生在一定程度上成為了競爭對手。直到特斯拉發(fā)明了異步電動機,交流電遠距離高壓傳輸?shù)膬?yōu)點也就體現(xiàn)出來,同時也解決了機器不能用上交流電的問題。由于“電流之戰(zhàn)”緣故,特斯拉和威斯汀豪斯幾近破產(chǎn),因此在1897年,特斯拉用自己的專利使用費替威斯汀豪斯緩解了一下危機。 ?
在早期的研究中,特斯拉制定了許多實驗來產(chǎn)生X射線。特斯拉認(rèn)為用他的電路,“我的儀器可以產(chǎn)生的愛克斯光(即X射線)的能量比一般儀器可以產(chǎn)生的要大的多?!?/p>
他還談到用他的電路和單節(jié)點X射線產(chǎn)生設(shè)備在工作時的危害。在他許多調(diào)查這種現(xiàn)象的記錄中,他歸結(jié)了導(dǎo)致皮膚損傷的許多原因。他認(rèn)為早期的皮膚損傷并不是X射線所引起的,而是臭氧的產(chǎn)生與皮膚接觸,和一些亞硝酸接觸所致。特斯拉錯誤地認(rèn)為X射線是由分離的粒子組成的。
特斯拉完成了一些實驗,并先于倫琴證實了他的發(fā)現(xiàn)(包括拍攝他的手的X射線照片,之后他將照片寄給了倫琴),但沒有使他的發(fā)現(xiàn)眾所周知,他的大部分研究資料在1895年3月的第五大道一次實驗室大火中給燒毀了。
特斯拉的發(fā)電機于1895年被其改進,改進中考慮到了液態(tài)空氣。特斯拉知道,根據(jù)威廉·湯姆森(開爾文)的發(fā)現(xiàn),液態(tài)空氣重新氣化時會吸收的并可以用來驅(qū)動?xùn)|西的熱量,要比理論上產(chǎn)生的要更多。
特斯拉早在1891年證實了無線能量傳輸,特斯拉效應(yīng)(以此紀(jì)念特斯拉)是用來闡述這種類型的電導(dǎo)應(yīng)用的術(shù)語。
1899年,特斯拉遷往科羅拉多州的科羅拉多斯普林斯,因為那里有可以讓他做高頻高壓實驗的地方,并開始在那兒搞研究。在實驗室中,特斯拉制造出了人造閃電。特斯拉也有研究大氣層電力,觀察他用接收器收到的閃電訊號。特斯拉聲稱他這時觀測到駐波。在科羅拉多實驗室里,他“記錄”到他相信是外太空電波的訊號,不過他的言論和數(shù)據(jù)被當(dāng)時的科學(xué)界否決了。他提到他接收器的數(shù)據(jù)中有著重復(fù)的訊號,跟他已經(jīng)提及過的雷電及土壤干擾上得到的訊號本質(zhì)上很不同。后來,他更明確地重提那些訊號是一組組地出現(xiàn)。特斯拉后來屢次嘗試向火星發(fā)訊。
在1891年7月31日,35歲的特斯拉加入美國國籍。同年在紐約第五大道建立了自己的實驗室。在此之后,他在紐約的休斯頓街建立了自己的實驗室。在那里他用機電振蕩器進行了機械共振實驗,他使周圍的一些建筑物產(chǎn)生了共振,引來了警方。
特斯拉結(jié)識了美國世紀(jì)雜志(The Century Magazine)的編輯羅伯特·安德伍德·約翰遜。與此同時,他也受吠陀哲學(xué)(即印度哲學(xué))哲學(xué)家辨喜的影響,到后來他接觸印度教吠陀思想,以至于特斯拉開始用梵文來命名他的有關(guān)物質(zhì)與能量的基本概念。
當(dāng)特斯拉36歲時,第一次獲得了多相電源系統(tǒng)的專利權(quán)。他繼續(xù)研究了旋轉(zhuǎn)磁場。1892至1894年,特斯拉擔(dān)任美國電氣工程師學(xué)會副主席和美國無線電工程師學(xué)會的先驅(qū)人,也就是后來的電氣電子工程師學(xué)會。1893年至1895年,他在研究高頻交流電。他用圓錐形的特斯拉線圈制造出了百萬伏的交流電,他研究了導(dǎo)體中的“集膚效應(yīng)”,設(shè)計了調(diào)諧電路,發(fā)明了無繩氣體放電燈,并無線發(fā)射了電能,造了第一臺無線電發(fā)射機。