最終更新日: 2025年10月28日

伝記: ニコラ・テスラ (1856-1943): 物理学の天才

応用物理学の天才

ニコラ・テスラ (1856-1943) は、現代の応用物理学を形作ったセルビア系の技術者、発明家、物理学者です。彼は「交流電流」、三相電流、誘導モーターの発明者です。スミリャン（現在のクロアチア）で生まれたテスラは、グラーツ大学で物理学と数学を学び、その後電信技術と電気工学の分野で働きました。彼の先見の明は、無線エネルギーの世界を構想し、場の物理学と電波を予見しました。

誘導モーターと交流電流の革命

1882年、テスラは回転磁界の原理を発見しました。直交する2つの正弦波電流を利用することで、機械的整流子なしで回転を実現しました。誘導モーターはこの原理に基づいています：ステーターで生成された磁界がローターに電流を誘導し、電磁トルクを発生させます。

1888年、ウェスティングハウス社は彼の多相モーターの特許を購入しました。この協力により、交流電流による大規模な電化が実現し、トーマス・エジソン (1847-1931) との「電流戦争」に勝利しました。エジソンは直流電流の熱心な支持者でしたが、テスラ-ウェスティングハウスシステムは長距離での効率的な電力配送を可能にしました。

共振実験と無線送電

1890年から1900年の間、テスラは共振と無線エネルギー送電に関する壮大な実験を行いました。コロラドスプリングスの研究所で、彼はテスラコイルを製作し、100万ボルトを超える電圧を発生させました。彼の目標は、エネルギーと情報のグローバルネットワーク、つまり初期のインターネットのようなものを作ることでした。ジェームズ・クラーク・マクスウェル (1831-1879) が記述した高周波振動は、電界と磁界の連続性を実証しました。

注:
テスラコイルは緩結合変圧器として機能します。その効率は誘電損失と導線の抵抗によって制限されますが、達成可能な電圧は5 MVを超えることがあります。

晩年と科学的遺産

晩年は孤立して過ごしましたが、テスラは指向性エネルギービームや地球定在波に関する先進的なアイデアを発表し続けました。彼は1943年にニューヨークで貧困の中で亡くなりましたが、彼の科学的遺産は計り知れません：非同期モーター、無線送電、そして現代の電磁場物理学の基礎です。

ニコラ・テスラの主な発明と発見
年	発明 / 発見	物理原理	影響または応用
1882	回転磁界	直交する2つの正弦波場の重ね合わせ	誘導モーターの基礎
1888	誘導モーター	電磁誘導 \(\, \text{起電力} = - \frac{d\Phi}{dt} \,\)	電気エネルギーを機械エネルギーに効率的に変換
1891	テスラコイル	LC回路の共振	高電圧の生成と無線波の研究
1899	無線送電	電磁波の伝播	ラジオとレーダー技術の先駆け

参考文献: ニコラ・テスラ, 私の発明, Electrical Experimenter (1919).

蛍光灯の逸話と万国博覧会での実演

1893年、シカゴ万国博覧会で、ニコラ・テスラ (1856-1943)は驚異的な実演を行いました：電源ケーブルなしで放電ランプを点灯させたのです。ランプには希ガス（主にアルゴン）が封入されており、発光はコロナ放電によって生じる交流電磁界によるものでした。

テスラは、彼の発明したコイルで駆動される高周波共振回路の近くにチューブを設置しました。電界 \(E(t) = E_0 \sin(\omega t)\) の影響下で、ガス中の自由電子が加速され、衝突を引き起こし、可視光線を放出しました。この実験は、初めて接触や導体なしでのエネルギー伝達の可能性を示し、現代の無線充電技術を予見しました。

この現象は、励起周波数とチューブの容量の間の共振に基づいており、ガスをイオン化するのに十分な静電結合を生み出しました。テスラは、光が直接伝導なしに変化する電界のみによって生成できることを示しました。

注:
テスラコイルによって生成された振動電界は、局所的に10 kV/cmを超えました。この強度では、ガスの電子密度 \(n_e\) は連続発光を維持するのに十分でした。この原理は現在、RF放電に利用されており、マイクロエレクトロニクスやプラズマ物理学に不可欠です。