Nikola Tesla German Patent 73080 - Process for Generating Electrical Light

Patentschrift Nr. 73 080

Klasse 21: Elektrische Apparate.

Nikola Tesla in New York (V. ST. A.).

Verfahren zur Erzeugung Elektrischen Lichtes

Patentiert im Deutschen Reich vom 20. Mai 1891 ab. Ausgegeben den 22. Januar 1894.

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung elektrischen Lichtes und besteht im wesentlichen darin, daß man einen oder mehrere Glühkörper entweder unmittelbar oder auch induktiv mit einem Ende eines im Sinne des Sprachgebrauches nicht geschlossenen primären oder sekundären Stromkreises verbindet und dem elektrischen Strom eine außerordentlich hohe Klemmenspannung und hohe Frequenz oder Polwechselzahl gibt.

Die Erfindung beruht auf der Beobachtung, daß, während man bisher nur in einem in sich geschlossenen Stromkreis eine Lichtwirkung erzielen zu können glaubte, dies auch bei Verbindung geeigneter Glühkörper mit dem Ende eines nicht geschlossenen Stromkreises möglich ist, wenn man dem elektrischen Strom eine ganz außergewöhnlich hohe Klemmenspannung und gleichzeitig eine entsprechend hohe Frequenz oder Polwechselzahl gibt, und zwar gehören zur Erzielung dieser Wirkung eine Klemmenspannung und eine Frequenz von solcher Höhe, wie sie bei elektrischen Strömen bisher nicht für zweckmäßig oder für praktische Zwecke anwendbar gehalten worden sind.

Zur Erzielung eines elektrischen Stromes von der für die Hervorbringung dieser Glühwirkung erforderlichen Geschwindigkeit der Wechselfolge können bekannte Einrichtungen verwendet werden, beispielsweise kann der Strom oder die elektrische Energie von einem Gleichstromerzeuger hervorgebracht und durch mechanische Mittel mit äußerster Geschwindigkeit auf einander folgend unterbrochen werden, oder es können durch eine besonders dazu eingerichtete magnetoelektrische Maschine Wechselströme von äusserst kurzer Dauer erzeugt werden, deren Klemmenspannung man dann durch eine Induktionsrolle bis zu dem erforderlichen Maße erhöht; so kann man in der in der Zeichnung schematisch dargestellten Art und Weise dem durch eine beliebige Elektrizitätsquelle, beispielsweise durch die hier als Wechselstrommaschine gedachte Quelle G, erzeugten Strom eine höhere Klemmenspannung durch eine Induktionsrolle geben, deren Primärspule hier mit P bezeichnet ist, wobei durch den in der Sekundärspule S entwickelten Strom ein Stromverdichter (Kondensator) C geladen wird, dessen angesammelte Energie dann in einer zur Erzielung einer möglichst schnellen Aufeinanderfolge der Wechselbewegung des Stromes geeigneten Weise bei a in einen Stromkreis A zur Entladung gebracht wird. Nachdem man auf diese Weise einen Strom von der erforderlichen Frequenz hergestellt hat, kann man denselben dadurch in einen Arbeitsstrom von entsprechend hoher Klemmenspannung verwandeln, daß man die Primärspule P1 einer Induktionsrolle einschaltet, in deren aus dünnem Draht von großer Länge bestehenden Sekundärspule S1 dadurch ein Strom von gleicher Frequenz, aber von außerordentlich vergrößerter Klemmenspannung erzeugt wird.

An den einen oder anderen Pol dieses sekundären Stromkreises schließt man einen oder mehrere Glühkörper, beispielsweise elektrische Glühlampen b b der gebräuchlichen Art, an, während man den entgegengesetzten Pol mit der leitend gemachten Wand W des zu beleuchtenden Raumes verbinden kann. Obgleich dieser Stromkreis kein eigentlich geschlossener ist, so werden die das eine Ende desselben bildenden Glühkörper, wie durch zahlreiche Versuche festgestellt worden ist, unter dem Einfluß der außerordentlich hohen Frequenz und der hohen Klemmenspannung zum Glühen gebracht. Statt unmittelbar, können die Glühkörper auch in bekannter Weise induktiv mit dem Polende der betreffenden Leitung verbunden sein.

Um das Wesen der vorliegenden Erfindung in den hauptsächlichsten Unterscheidungsmerkmalen gegenüber anderen bekannten Verfahren, beispielsweise gegenüber demjenigen des Patents Nr. 49205, noch deutlicher kenntlich zu machen, sei hier noch ausdrücklich bemerkt, daß bei dem Verfahren jenes Patents und bei verschiedenen anderen ähnlichen Verfahren die Lichtwirkung durch das Ueberspringen des Stromes (bezw. Funkens) zwischen zwei Polenden oder Elektroden hervorgebracht wird, wobei also die Lampe in einen in sich geschlossenen Stromkreis eingeschaltet ist. Bei vorliegender Erfindung dagegen wird die Lichtwirkung nicht durch Funken hervorgerufen, vielmehr wird zumeist, und zwar absichtlich, eine so gründlich Luftleere in der Glasbirne erzeugt, daß ein Springen von Funken darin nicht möglich ist. Ferner ist hier der lichterzeugende Leiter nicht in den Stromkreis eingeschaltet (in diesem Falle würde eine Lichtwirkung überhaupt nicht stattfinden), sondern derselbe ist nur mit einem einzigen Pol des nicht geschlossenen Stromkreises verbunden.

Während also bei dem Verfahren des Patents Nr. 49 205 und bei anderen ähnlichen Verfahren die Lichtwirkung durch eine allgemein bekannte Funktion des sich durch einen abgeschlossenen Stromkreis bewegenden elektrischen Stromes, und zwar in diesem abgeschlossenen Stromkreis selbst hervorgebracht wird, ist sie bei vorliegender Erfindung eine unmittelbare Folge - nicht einer Funktion des Stromes im bisherigen Sinne, sondern eines bis jetzt noch nicht angewendeten überaus hohen Maßes von Frequenz und Klemmenspannung, und die Lichtwirkung äußert sich nicht innerhalb des Stromkreises, sondern außerhalb desselben, d.h. an dem einen Polende desselben. Theoretisch wird diese Wirkung darauf zurückgeführt, daß die noch in der Birne befindlichen Luftteilchen infolge der außergewöhnlich hohen Klemmenspannung elektrisch werden und durch die enorm hohe Geschwindigkeit der Wechselfolge des Stromes von dem lichtgebenden Körper abwechselnd angezogen und abgestoßen werden, so daß sie bei der durch die Luftleere begünstigten außerordentlichen Bewegungsfreiheit durch das mit großer Geschwindigkeit erfolgende Anprallen gegen die Oberfläche des Leuchtkörpers diesen glühend machen.

Dadurch, daß der Erfinder durch praktische Versuche auf diese Erklärung für die beobachteten Lichtwirkungen gelangt ist, ist es ihm möglich geworden, auf dem beschriebenen Wege Lichtwirkungen von solcher Stärke zu erzeugen, daß sich dieselben zur Verwendung für praktische Beleuchtungszwecke eignen, und insofern bedeuten die von ihm auf diesem Wege erzielten Lichtwirkungen etwas ganz anderes, als beispielsweise die bekannten Glühwirkungen welche mit Crookes schen Röhren dadurch hervorgebracht werden, daß man eine luftleer gemachte Röhre in die Nähe der Drähte einer Induktionsspule bringt. Alle diese bekannten Versuche, sowie auch die von der Firma Siemens & Halske im Jahre 1891 ausgeführten (Elektrotechnische Zeitschrift, Bd. 12, 1891, S. 212 und 265), konnten zu einem für die Beleuchtungstechnik brauchbaren Lichteffekt deshalb nicht führen, weil die Betreffenden augenscheinlich die Bedeutung noch nicht kannten, welche die Anwendung einer bis ins Ungemessene erhöhten Polwechselzahl in Verbindung mit der Anwendung einer enorm hohen Klemmenspannung dabei hat. Diese Erkenntnis konnte erst dadurch gewonnen werden, daß man, wie dies dem Erfinder gelungen ist, die Natur des mechanischen Verhaltens der Gasmoleküle oder Atome bei ihrer Beeinflussung durch die elektrische Wirkung erkannte.

Auf dieser Erkenntnis weiter bauend, erhöhte der Erfinder die Polwechselzahl des Stromes von den bisher erreichten ungefähr 15 bis 20 Tausend auf Hunderttausende und Millionen in der Minute und erreichte dadurch eine ganz neue Wirkung. Statt der bisher beobachteten schwachen Glühwirkung wurde eine für Beleuchtungszwecke durchaus brauchbare intensive Lichtwirkung erzielt; es wurde beispielsweise bei einem in luftleerer Glasbirne eingeschlossenen Kohlekörper dieselbe oder gar eine noch höhere strahlende Glühwirkung erzeugt, wie sie nur einer elektrischen Lampe eigen ist. Diese Glühwirkung beschränkt sich, was den Kohlekörper selbst anlangt, auf den exponierten Teil desselben und findet an denjenigen Teilen desselben nicht statt, welche dem Einfluß der in Bewegung gesetzten Luft oder Gasteilchen nicht ausgesetzt sind, welcher Umstand die Richtigkeit der gegebenen theoretischen Erklärung dieser Erscheinung bestätigt.

Patentanspruch:

Das Verfahren, eine Lichtwirkung dadurch zu erzeugen, daß in einem im Sinne des Sprachgebrauchs nicht geschlossenen Stromkreis elektrische Ströme von so außerordentlich hoher Frequenz und hoher Klemmenspannung erzeugt werden, daß ein oder mehrere Glühkörper zum Glühen gebracht werden, welche entweder unmittelbar das eine Ende des offenen Stromkreises bilden oder von diesem Ende durch Induktion so beeinflußt werden, daß die gleiche Wirkung entsteht.