ニコラ・テスラとは?5分でわかる
ニコラ・テスラ(1856〜1943年)は、オーストリア帝国の生まれで、のちにアメリカで活躍したセルビア系の電気技術者です。交流(AC)で回るモーターと、複数の交流を組み合わせた送電の仕組みを、実際に使える形へ近づけたことで知られています。その特許をジョージ・ウェスティングハウスが使えるようにしたことで、交流方式は急速に広がりました。
1880年代末から1890年代初めにかけて、エジソンの直流(DC)方式と、ウェスティングハウスの交流方式は、事業でも宣伝でも激しくぶつかりました。この争いを「電流戦争」と呼びます。勝ったのは交流方式でしたが、テスラ一人の手柄ではなく、ウェスティングハウス社やGE社の多くの技術者が送電網を作り上げました。
テスラ自身は、のちに「電気を無線で送る」という夢を追いましたが、実現しないまま、1943年にニューヨークのホテルで亡くなりました。それでも、家庭のコンセントまで届く電気は、彼が設計に関わった仕組みの上に成り立っています。このページは、19世紀を形づくった思想の案内の一部です。政治や社会についての思想だけでなく、電気というエネルギーの使い方も、19世紀に人々の暮らしを大きく変えました。
テスラの生い立ち:司祭の子から技術者へ
テスラは1856年7月10日、オーストリア帝国の軍政国境地帯にあるスミリャン村(現在のクロアチア)で生まれました。家はセルビア正教の信者で、父ミルティンは司祭、母ジュカは家事をしながら小さな道具を作る人でした。テスラは、記憶力や発明の才能は母ゆずりだと語っています。現在、セルビアとクロアチアの両方がテスラを自国の誇りとしており、人物が国民意識に取り込まれる一例ともいえます(ナショナリズムとはも参照してください)。
1875年からオーストリアのグラーツ工科学校で電気工学を学び、直流モーターの火花を出す部品(整流子)は本当に必要なのか、という疑問を持ちました。学位を取らずに学校を離れたあと、1881年にブダペストの電話局で働き、1882年にはパリでコンチネンタル・エジソン社に入ります。この会社は、エジソン式の電灯設備をヨーロッパで作っていました。
テスラは、回転する磁界でモーターを回すという着想を、1882年ごろブダペストの散歩中に得たと、のちに振り返っています。1884年6月、わずかな所持金とエジソンあての紹介状を持って、ニューヨークへ渡りました。
エジソンの直流と、交流が必要だった理由
電気には、流れる向きが一定の直流と、向きが1秒間に何十回も入れ替わる交流があります。エジソンの会社は1882年、ニューヨークのパール・ストリート発電所で直流の電力供給を始めました。直流は電圧が低く、電線が長いと電力が途中で失われやすいため、1つの発電所が電気を送れるのは、1マイル(約1.6キロ)ほどの範囲の街区だけでした。大きな都市には、たくさんの発電所が必要だったのです。
交流は、変圧器を使えば電圧を簡単に上げ下げできます。高い電圧にして送れば電線での損失が小さくなり、家庭の近くで電圧を下げて使えます。ウェスティングハウス社は、1886年にマサチューセッツ州グレート・バリントンで、ウィリアム・スタンリーが設計した変圧器を使い、交流の送電を試しました。
ただし当時の交流には、工場で使える優れたモーターがありませんでした。電灯は交流で点いても、機械を動かせなければ産業には使えません。この穴を埋めたのが、テスラの誘導電動機です。
テスラのモーターとウェスティングハウスとの契約
テスラはエジソンの会社で約1年働いたあと、1885年に口論の末に辞めました。その後は資金が続かず、1886年ごろには肉体労働で食いつないだと伝えられます。1887年に出資者を得て、自分の会社で実験を再開し、動く誘導電動機を作り上げました。
テスラのモーターは、位相のずれた複数の交流を別々のコイルに流し、回転する磁界を作って回転子を動かします。火花を出すブラシや整流子がいらないので、構造が単純で、長持ちします。1888年5月に特許が認められ、同じ月にアメリカ電気学会で講演して、技術者たちの注目を集めました。
ウェスティングハウスは1888年に特許の使用権を取得し、テスラはピッツバーグで約1年、モーターを同社の設備に合わせる作業に加わりました。製品にするまでには、ベンジャミン・ラムなど社内の技術者の仕事も欠かせませんでした。
電流戦争(1888〜1893年)
エジソン側は、高電圧の交流は危険だと訴える宣伝を進めました。電気技師ハロルド・P・ブラウンは1888年ごろから、公開実験で動物に交流を流して見せ、交流は命にかかわると主張しました。エジソン本人も、安全性を理由に交流を公に批判しています。
1890年8月6日には、ニューヨーク州が新しい電気椅子による死刑を初めて行い、ウィリアム・ケムラーに交流が使われました。処刑は手間取り、世論は交流への不安を強めました。ウェスティングハウス側は新聞で反論し、交流はむしろ安く、遠くまで電気を届けられると訴えました。
実際の勝負を決めたのは、安全性の宣伝よりも、費用と距離でした。1892年、エジソン系の会社はトムソン・ヒューストン社と合併してGE(ゼネラル・エレクトリック)になり、エジソンは経営の中心から退きます。GEもやがて、交流の機器を自分で作るようになりました。
この間、テスラは1891年に高周波の電気を作るテスラ・コイルを作り、各地の講演で、導線のないランプを光らせる実験などを見せました。派手な実験が、交流の新しさを世間に印象づけました。
1893年のシカゴ万博とナイアガラ:交流の勝利
1893年、シカゴで開かれたコロンビア万国博覧会では、ウェスティングハウス社が会場の電灯を交流で受け持ちました。夜の会場を照らすとても多くのランプは、交流が大きな規模でも使えることを示す、格好の見本になりました。
同じ年、ナイアガラの滝の水力を使う発電所の方式を決める際にも、交流が採用されました。発電機はウェスティングハウス社が作り、テスラの特許が使われました。発電所は1895年に動き出し、1896年11月には約40キロ(25マイル)離れたバッファローの街へ電気を送りました。
ここで、電流戦争の勝者はほぼ決まりました。ただし、直流が消えたわけではありません。電池、太陽電池、パソコンなどの電子機器、そして一部の長距離の高圧送電では、現在も直流が使われています。
交流が勝った三つの理由
電流戦争は、発明の優劣だけで決まったわけではありません。大きな理由は三つあります。
- 変圧器で電圧を変えられた。高電圧で送り、使う場所で下げられるので、遠くまで少ない損失で電気を運べました。
- モーターが使えるようになった。テスラ型の誘導電動機が工場の機械を動かし、回転変流機という装置で交流を直流に変えれば、古い直流の設備ともつなげました。
- 費用が安かった。発電所の数を減らせ、太い銅線も少なくて済むので、広い地域への供給が安くなりました。
つまり交流は、新しい発明と、資金力のある会社と、現場の技術者がそろって初めて勝ちました。テスラは、その中の大切な一人です。
無線送電の夢:コロラドスプリングスとウォーデンクリフ
テスラは1893年ごろから、電気の振動を使った無線通信の実験を公開し、1898年にはニューヨークで無線操縦の模型船を見せました。1899年にはコロラドスプリングスに実験所を作って、巨大な放電を起こし、地球そのものを電気の通り道にできると考えました。
1901年には、ニューヨーク州ロングアイランドで、ウォーデンクリフ塔の建設を始めます。銀行家のJ・P・モルガンが15万ドルを出資しました。しかし同じ年の12月にマルコーニが大西洋をまたぐ無線信号を送ったと発表すると、追加の資金は集まらなくなりました。事業は動かないまま、塔は1917年に取り壊されました。
世界規模の無線送電は、実際にできると確かめられたことがありません。一方で、共振する回路などテスラの研究は、無線技術の発展に影響を与えました。
テスラの主な仕事を整理すると、次のようになります。
- 1888年:交流の誘導電動機の特許
- 1891年:高周波の電気を作るテスラ・コイル
- 1898年:無線操縦の模型船の公開実験
- 1901年:ウォーデンクリフ塔の建設開始
晩年とテスラの評価
テスラは1891年にアメリカの市民権を得ましたが、晩年はニューヨークのホテルを転々とし、借金を抱えて暮らしました。1943年1月7日、ホテル・ニューヨーカーの部屋で86歳で亡くなっています。1960年には、磁束密度の単位に「テスラ(T)」の名が付けられました。
近年は、テスラは電気そのものを発明した天才で、エジソンは悪役だという単純な物語が広まっています。しかし実際には、送電網はウェスティングハウス社やGE社など多くの人の仕事の積み重ねで、エジソンも電灯と発電所の事業を先に切り開いた人です。テスラの功績は、交流モーターと多相交流の考え方によって、現代の電力網の土台に大きく関わった点にあります。
試験に出るポイント
世界史の入試で問われるのは、主に第2次産業革命の全体像です。19世紀後半に、電力、石油、化学、鉄鋼が産業の主役となり、ドイツとアメリカが工業力でイギリスに迫ったことを押さえましょう。人物では、エジソン(白熱電球、蓄音機)、ベル(電話)、ノーベル(ダイナマイト)、ダイムラー(ガソリン自動車)などがよく挙がります。
テスラは教科書に載らないことも多いのですが、電力を遠くへ送る交流方式の普及が、大規模な工場と都市の電化を支えたと説明できれば、論述でも役立ちます。覚える年号は、エジソンの発電所が1882年、シカゴ万博が1893年、ナイアガラの発電所が1895年です。
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