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Antlia Tecnologia e História: Nikola Tesla

18 de October de 2022

Nikola Tesla foi um engenheiro e físico sérvio-americano (1856-1943). Fez dezenas de avanços na produção, transmissão e aplicação de energia elétrica. Ele inventou o primeiro motor de corrente alternada (AC) e desenvolveu a tecnologia de geração e transmissão AC. Embora fosse famoso e respeitado, ele nunca foi capaz de traduzir suas copiosas invenções em sucesso financeiro de longo prazo – ao contrário de seu antigo empregador e principal rival, Thomas Edison.

Os primeiros anos de Nikola Tesla

Nikola Tesla nasceu em 1856 em Smiljan, Croácia, então parte do Império Austro-Húngaro. Seu pai era padre na igreja ortodoxa sérvia e sua mãe administrava a fazenda da família. Em 1863, o irmão de Tesla, Daniel, foi morto em um acidente de equitação. O choque da perda perturbou Tesla, de 7 anos, que relatou ter visões – os primeiros sinais de suas doenças mentais ao longo da vida.

Tesla estudou matemática e física na Universidade Técnica de Graz e filosofia na Universidade de Praga. Em 1882, durante uma caminhada, teve a ideia de um motor de corrente alternada sem escovas, fazendo os primeiros esboços de seus eletroímãs giratórios na areia do caminho. Mais tarde naquele ano, se mudou para Paris e conseguiu um emprego reparando usinas de energia de corrente contínua (DC) na Continental Edison Company. Dois anos depois, emigrou para os Estados Unidos.

Nikola Tesla e Thomas Edison

Corrente alternada x corrente contínua

Tesla chegou a Nova York em 1884 e foi contratado como engenheiro na sede de Thomas Edison em Manhattan. Ele trabalhou lá por um ano, impressionando Edison com sua diligência e engenhosidade. A certa altura, Edison disse a Tesla que pagaria US $ 50.000 por um design aprimorado para seus dínamos DC. Após meses de experimentação, Tesla apresentou uma solução e pediu o dinheiro. Edison hesitou, dizendo: “Tesla, você não entende nosso humor americano”. Tesla desistiu logo depois.

O que mais marcou a vida destes dois gênios da história foi a rivalidade entre eles. Mais novo, e trabalhando na empresa de Edison, Tesla era um visionário. A descoberta da corrente alternada transformou positivamente nossa vida, porém, à época, nem todo mundo gostou dela. A exemplo de Thomas Edison.

As empresas de Edison funcionavam à base da corrente contínua e ele ganhava bastante dinheiro com isto. Para se ter uma ideia, se hoje as residências fossem alimentadas com o modelo de corrente de Edison, seria necessária uma subestação elétrica por quilômetro quadrado. Ou cabos com uma bitola muito maior do que a comum. Isto porque a corrente contínua sofre alterações ao longo do trajeto. Com a descoberta de Tesla, não.

Foi ela quem deu a possibilidade de usinas hidrelétricas. E aí começou a disputa entre os dois gênios. Edison moveu uma campanha negativa à corrente alternada. Entre suas ações, até mesmo a execução de animais e presos com ela ele promoveu. Tudo para mostrar o perigo que ela poderia representar ao povo. Edison não saiu vitorioso: o mundo adotou a descoberta de Tesla para geração de energia. Tesla, porém, teve de rasgar um contrato mais do que bilionário com a Westinghouse, que estava à beira da falência, para garantir os direitos dos trabalhadores da empresa.

Lâmpadas fluorescentes x lâmpadas incandescentes

Não é difícil encontrar quem tenha, ou quem já teve, uma delas em casa. As lâmpadas fluorescentes funcionam através da reação entre radiação ultravioleta e gases em um tubo de vidro. Esta reação gera um feixe de luz de todas as cores, que resulta no branco. A grande vantagem dela é a maior emissão de luz ao invés de calor. Em termos práticos: ela gasta mais tempo iluminando o ambiente, consumindo menos energia.

Já a lâmpada de Edison, também conhecida como incandescente, é mais antiga, porém igualmente popular. O modelo tem um funcionamento simples: a geração de luz por meio do Efeito Joule, com corrente contínua passando através de um filamento de tungstênio. Para a época, foi inovadora. Tanto que se tornou símbolo de uma nova ideia, na cultura pop. O grande “porém” da lâmpada de Edison é que, por conta do Efeito Joule, a maior parte da luminosidade é gerada com calor. 90% do que ela produz, na verdade, é calor. E o gasto com energia elétrica é maior. Atualmente, sequer são comercializadas.

As ideias de Edison e Tesla inspiraram novos inventos. Um exemplo disto é o LED, a nova tendência no mercado de iluminação. Até bem pouco tempo, a iluminação em LED era mais usada em semáforos, sinalizadores, entre outros objetos. Porém, a tecnologia passou a ser usada na iluminação residencial. Funciona através de semicondutores que geram energia pela passagem da corrente elétrica. Em comparação com os outros dois modelos, é mais econômica e possui uma eficiência luminosa maior.

Nikola Tesla e Westinghouse

Depois de uma tentativa frustrada de iniciar sua própria Tesla Electric Light Company e de cavar valas por US$ 2 por dia, Tesla encontrou patrocinadores para apoiar sua pesquisa sobre corrente alternada. Em 1887 e 1888, ele recebeu mais de 30 patentes para suas invenções e foi convidado a falar ao Instituto Americano de Engenheiros Elétricos sobre seu trabalho. Sua palestra chamou a atenção de George Westinghouse, o inventor que lançou o primeiro sistema de energia AC perto de Boston e foi o principal concorrente de Edison na “Batalha das Correntes”.

Westinghouse contratou Tesla, licenciou as patentes de seu motor AC e deu a ele seu próprio laboratório. Em 1890, Edison providenciou para que um assassino condenado de Nova York fosse morto em uma cadeira elétrica alimentada por corrente alternada – um golpe projetado para mostrar o quão perigoso o padrão Westinghouse poderia ser.

Impulsionado pelos royalties da Westinghouse, Tesla voltou a lutar por conta própria. Mas Westinghouse logo foi forçado por seus patrocinadores a renegociar seu contrato, com Tesla renunciando a seus direitos de royalties.

Na década de 1890, Tesla inventou osciladores elétricos, medidores, luzes aprimoradas e o transformador de alta tensão conhecido como bobina de Tesla. Ele também experimentou raios-X, fez demonstrações de comunicação de rádio de curto alcance dois anos antes de Guglielmo Marconi e pilotou um barco controlado por rádio em torno de uma piscina no Madison Square Garden. Juntos, Tesla e Westinghouse acenderam a Exposição Colombiana Mundial de 1893 em Chicago e fizeram uma parceria com a General Electric para instalar geradores de CA nas Cataratas do Niágara, criando a primeira estação de energia moderna.

Bobina de Tesla

A bobina de Tesla consiste em um oscilador de radiofrequência — dispositivo que produz correntes elétricas de frequências que variam entre 50 kHz e 1 Mhz —, além de um par de bobinas. Esse oscilador é usado para acionar o par de bobinas, chamadas de transformador ressonante duplo. O oscilador é conectado a um transformador que eleva a tensão de uma corrente elétrica sinusoidal para valores entre 5 kV e 30 kV.

Ao ser percorrido por uma corrente de alta frequência, o enrolamento primário do capacitor produz um fluxo variável de campo magnético no enrolamento secundário. Nesse enrolamento, diferentemente dos transformadores convencionais, há um capacitor, periodicamente carregado e descarregado.

Essa carga e descarga são feitas com um centelhador, que nada mais é que uma agulha que produz faíscas (centelhas). Essas faíscas são resultado da corrente elétrica que salta entre as pontas do centelhador, aquecendo o ar e excitando-o de modo que ele emita luz visível. A descarga do capacitor, por sua vez, só ocorre quando a tensão elétrica entre as pontas do centelhador se eleva além da tensão de ruptura da rigidez dielétrica do ar.

Quando a carga do capacitor se dissipa pelo centelhador, fecha-se um circuito entre o capacitor e a bobina primária do par de bobinas (esse par de bobinas é chamado de bobina de Tesla). Essa bobina primária é geralmente feita de poucos enrolamentos de fios grossos ou tubos de cobre, produzidos para suportar uma grande corrente elétrica.

A bobina primária induz a formação de uma corrente elétrica na bobina secundária. A bobina secundária é feita de um grande número de enrolamentos de fios mais finos que varia entre centenas e milhares de voltas. As correntes elétricas formadas nas bobinas primária e secundária são ressonantes, isto é, têm a mesma frequência, isso faz com que a perda de energia seja mínima.

Ao final da bobina secundária, é comum a presença de uma ponta, que descarrega a bobina, produzindo centelhas de alta frequência no ar. Opcionalmente, instala-se um capacitor toroidal (com o formato de uma rosquinha) no topo da bobina secundária. A baixa curvatura do toro impede a fuga de corrente elétrica para o ar, produzindo descargas elétricas mais intensas.

Em seus testes preliminares, Tesla dispôs um núcleo de ferro entre duas bobinas, mas percebeu que a alta frequência do campo eletromagnético fundiria esse núcleo, fator que limitou em muito a transferência de energia entre uma bobina e outra. Para resolver o problema, Tesla configurou as bobinas para que funcionassem sem a presença do núcleo ferroso, deixando somente o ar entre elas.

Depois de um grande número de adaptações, Tesla conseguiu desenvolver sua famosa bobina, capaz de produzir correntes elétricas de baixa intensidade, porém de alta-tensão e alta frequência, que vazavam pelo ar por meio de um centelhador instalado em um dos terminais da bobina.

As bobinas criadas por Tesla foram usadas em um grande número de experimentos e deram origem a um grande número de aplicações tecnológicas que envolveram iluminação elétrica, produção de raios X, transmissores de rádio e telegrama e até mesmo equipamentos médicos voltados para eletroterapias ou para a produção de radiação ultravioleta.

Falhas, morte e legado de Nikola Tesla

Em 1895, o laboratório de Tesla em Nova York foi queimado, destruindo anos de notas e equipamentos. Tesla mudou-se para Colorado Springs por dois anos, retornando a Nova York em 1900. Ele garantiu o apoio do financista JP Morgan e começou a construir uma rede global de comunicações centrada em uma torre gigante em Wardenclyffe, em Long Island. Mas os fundos acabaram e Morgan recusou os esquemas grandiosos de Tesla.

Tesla viveu suas últimas décadas em um hotel de Nova York, trabalhando em novas invenções, mesmo quando sua energia e saúde mental diminuíam. Sua obsessão com o número três e a lavagem meticulosa foram descartadas como as excentricidades do gênio. Ele passou seus últimos anos alimentando – e, segundo ele, se comunicando com – os pombos da cidade.

Tesla morreu em seu quarto em 7 de janeiro de 1943. Mais tarde naquele ano, a Suprema Corte dos EUA anulou quatro das principais patentes de Marconi, reconhecendo tardiamente as inovações de Tesla no rádio. O sistema AC que ele defendeu e melhorou continua sendo o padrão global para transmissão de energia.

Tesla, Inc.

Tesla, Inc. (antigamente Tesla Motors, Inc.), é uma empresa automotiva e de armazenamento de energia norte americana que desenvolve, produz e vende automóveis elétricos de alto desempenho, componentes para motores e transmissões para veículos elétricos e produtos à base de baterias.

Foi fundada em 2003 pelos engenheiros Martin Eberhard e Marc Tarpenning em San Carlos, Califórnia. O seu nome é uma homenagem ao inventor e engenheiro eletricista Nikola Tesla.

A Tesla é uma empresa privada de capital aberto que negocia na Bolsa de Valores NASDAQ sob o símbolo TSLA. No primeiro trimestre de 2013, a Tesla registrou lucro pela primeira vez na sua história. Em 2016, a marca estreou no ranking das 10 marcas automotivas mais valiosas do mundo, com um valor de marca estimado em 4,436 bilhões de dólares.

A Tesla ganhou ampla atenção após a sua produção do Tesla Roadster, o primeiro carro desportivo totalmente elétrico. O segundo veículo da empresa é o Model S, um sedã de luxo totalmente elétrico. Os seus dois próximos veículos foram os Model X e Model 3, respectivamente. Este último, assim como o crossover Model Y, lançado em 2020, se provaram grandes sucessos de vendas, totalizando quase 1 milhão de unidades comercializadas em 2021, se destacando no mercado europeu onde, pela primeira vez, o veículo mais vendido foi elétrico, o Tesla Model 3.

Tesla também comercializa componentes elétricos, como baterias de lítio-íon para construtoras, incluindo Daimler e Toyota. O CEO da Tesla, Elon Musk, disse que a Tesla, como um fabricante de automóveis independente, tem como objetivo oferecer carros elétricos a preços acessíveis para o consumidor de classe média.

Referências

brasilescola.uol.com.br/fisica/nikola-tesla.htm