O que Nikola Tesla inventou (e o que não inventou)
A corrente alternada já acendia lâmpadas antes de Nikola Tesla. A contribuição dele foi a peça que faltava para ela mover máquinas: o motor de indução polifásico, patenteado em 1º de maio de 1888. Com ele, a mesma rede passou a servir para iluminar e para girar um eixo, e isso pesou na disputa com a corrente contínua.
Este artigo separa o que Nikola Tesla inventou do que costuma ser atribuído a ele, com as patentes, as datas e duas contas: por que subir a tensão derruba a perda na linha e como a frequência da rede define a rotação do motor. As fontes são as próprias patentes, o acervo de história da engenharia elétrica do IEEE (ETHW), o Smithsonian e o Museu Nikola Tesla, de Belgrado.
O que Nikola Tesla inventou, em uma tabela
| Invenção | Ano | Registro | O que aconteceu depois |
|---|---|---|---|
| Motor de indução polifásico | 1888 | patentes US 381.968 e US 382.279 | amplamente usado em acionamentos industriais |
| Sistema polifásico de transmissão | 1888 | patente US 382.280 | licenciado pela Westinghouse, que construiu os geradores de Niagara (1895) |
| Bobina de Tesla | 1891 | data segundo a Britannica | usada em rádio e em outros equipamentos eletrônicos |
| Barco por controle remoto | 1898 | patente US 613.809 | demonstrado no Madison Square Garden |
| Torre de Wardenclyffe (energia sem fio) | 1901 a 1905 | obra não concluída | demolida em 1917 |
Ao todo, Tesla teve 112 patentes registradas nos Estados Unidos e pelo menos 311 em 27 países, segundo o Museu Nikola Tesla. Muitas das estrangeiras são a mesma invenção registrada em outro país.
O motor de indução: um campo magnético que gira
A patente US 381.968, pedida em 12 de outubro de 1887 e concedida em 1º de maio de 1888, descreve a ideia em uma frase: dois ou mais circuitos independentes, percorridos por correntes alternadas defasadas, fazem o magnetismo se deslocar progressivamente ao redor do motor. Na versão mais comum, com rotor de gaiola, o campo girante arrasta o rotor sem comutador nem escovas: as correntes do rotor são induzidas, como descreve a patente US 382.279. Sobram os rolamentos como peça de desgaste.
A velocidade desse campo depende só de duas coisas, a frequência da rede e o número de polos do motor:
n = 120 × f ÷ p (rotações por minuto), segundo a Britannica.
Na rede brasileira, de 60 Hz, um motor de 4 polos tem campo girando a 120 × 60 ÷ 4 = 1.800 rpm; com 2 polos, 3.600 rpm; com 6 polos, 1.200 rpm. O rotor gira um pouco abaixo disso, porque é essa pequena diferença de velocidade que induz corrente nele. O funcionamento passo a passo está em como funcionam os motores elétricos.
Tesla não foi o único a chegar ao campo girante. O italiano Galileo Ferraris concebeu a ideia em 1885 e a apresentou à Academia de Ciências de Turim em março de 1888, sem patentear, segundo a documentação do IEEE. O pedido de patente de Tesla é de outubro de 1887, anterior à publicação de Ferraris, e foram as patentes de Tesla que George Westinghouse licenciou em julho de 1888, segundo o histórico do IEEE sobre os sistemas polifásicos.
Por que a corrente alternada venceu: a conta da perda na linha
Todo fio esquenta quando conduz corrente, e esse calor é energia perdida. A perda vale a corrente ao quadrado vezes a resistência do fio: Pperda = I² × R. Como a potência transmitida é tensão vezes corrente (P = V × I), mandar a mesma potência com tensão maior exige corrente menor, e a perda cai com o quadrado.
Um exemplo com números redondos (conta nossa, linha simples com resistência total de 10 Ω, enviando 1.000 kW):
- A 2.200 V: I = 1.000.000 ÷ 2.200 ≈ 454,5 A. Perda = 454,5² × 10 ≈ 2.066 kW, mais do que a potência enviada. Essa linha não funciona.
- A 11.000 V: I = 1.000.000 ÷ 11.000 ≈ 90,9 A. Perda = 90,9² × 10 ≈ 83 kW, ou 8,3% do que foi enviado.
A tensão subiu 5 vezes e a perda caiu 5² = 25 vezes. O limite prático é que tensão alta é perigosa dentro de casa, e por isso ela precisa subir na saída da usina e descer perto do consumidor. Quem faz isso é o transformador, que depende de corrente variável, como a alternada. A corrente contínua da época não tinha como trocar de tensão com a mesma facilidade.
O transformador e as primeiras redes de corrente alternada também não são de Tesla. Em 20 de março de 1886, William Stanley ligou lojas e escritórios de Great Barrington, nos EUA, com transformadores baseados nos de Gaulard e Gibbs, segundo o registro histórico do IEEE. O que essas redes não tinham era um bom motor. A contribuição de Tesla foi completar o sistema.
Niagara, 1895: a prova em escala real
A usina Adams, nas cataratas do Niágara, entrou em operação em 26 de agosto de 1895 e é tratada pelo IEEE como uma vitória importante da corrente alternada sobre a contínua, segundo o marco histórico da usina. Cada gerador tinha 5.000 hp, duas fases, 25 Hz e 2.200 V, segundo a ficha do gerador nº 1 no acervo do Smithsonian. Em quilowatts: 5.000 × 0,7457 ≈ 3.730 kW por máquina. Em 1900 eram dez geradores, ou cerca de 37.300 kW.
Em 15 de novembro de 1896 a energia chegou a Buffalo, a 22 milhas (35 km). Para isso, os 2.200 V dos geradores eram elevados a 11.000 V em três fases, e a eficiência total medida foi de 79,6%, segundo o histórico da eletrificação de Buffalo. É o mesmo princípio da seção anterior: tensão 5 vezes maior, corrente bem menor e perda muito menor no fio (os 79,6% incluem também transformadores e conversores, e não só a linha). Os geradores foram construídos pela Westinghouse, que tinha licenciado as patentes polifásicas de Tesla; a parte hidráulica desse tipo de obra está em como funciona uma barragem hidrelétrica.
O que Tesla não inventou: o rádio e a decisão de 1943
É comum ler que a Suprema Corte dos EUA declarou Tesla o inventor do rádio em 1943. O texto da decisão, Marconi Wireless Telegraph Co. v. United States, é bem mais restrito. Ele anulou as reivindicações amplas de uma patente de Marconi sobre sintonia com quatro circuitos, porque o arranjo já estava antecipado, sobretudo por John Stone, com contribuições anteriores de Oliver Lodge e de Tesla (patente US 645.576, pedida em 2 de setembro de 1897); uma das reivindicações voltou à instância inferior. O próprio texto ressalva que a reputação de Marconi como o primeiro a conseguir uma transmissão de rádio bem-sucedida se apoia na patente original dele, que não estava em julgamento.
A participação de Tesla na técnica do rádio está nesses circuitos sintonizados. Em 1898 ele demonstrou no Madison Square Garden um barco comandado à distância por ondas de rádio, protegido pela patente US 613.809, segundo a série documental da PBS sobre Tesla.
Wardenclyffe: a torre da energia sem fio
O projeto mais ambicioso de Tesla não funcionou. A torre de Wardenclyffe, em Long Island, tinha 187 pés acima do solo (57 m) e 120 pés de poço abaixo dele (37 m), segundo a Sociedade Americana de Física. Foi construída entre 1901 e 1905 para comunicação e transmissão de energia sem fio, nunca foi concluída e acabou demolida em 1917 para pagar dívidas de Tesla, segundo o Tesla Science Center, que hoje ocupa o terreno. A Sociedade Americana de Física dá outra versão, com obra de 1901 a 1903 e demolição por ordem do governo, que o Tesla Science Center contesta.
Antes dela, em 1899, Tesla passou cerca de nove meses em Colorado Springs testando altas tensões, com um mastro de 142 pés (43 m) e descargas de mais de 100 pés (30 m), segundo a PBS. Mesmo que a transmissão sem fio tivesse dado certo, a torre ainda precisaria de uma usina para alimentá-la: a ideia de energia de graça, muito associada a Tesla, não faz parte do projeto.
O tesla, a unidade de medida
Em 1960, a 11ª Conferência Geral de Pesos e Medidas deu o nome tesla (símbolo T) à unidade de densidade de fluxo magnético do Sistema Internacional, equivalente a um weber por metro quadrado, segundo a resolução publicada pelo BIPM. Para ter ideia do tamanho: o campo magnético da Terra na superfície fica entre 25 e 65 microteslas, segundo a agência americana NOAA. Um ímã de 1,5 T é 1,5 ÷ 0,00005 = 30 mil vezes mais forte que um campo terrestre de 50 microteslas (conta nossa).
Perguntas frequentes
Tesla inventou a corrente alternada?
A corrente alternada é anterior a ele: geradores e transformadores já existiam, e a demonstração de Great Barrington, com transformadores, é de 1886. Tesla inventou o motor de indução e o sistema polifásico que tornaram a corrente alternada útil para a indústria.
Tesla trabalhou para Edison?
Sim. Tesla chegou aos Estados Unidos em 1884 e trabalhou para Thomas Edison antes de se associar a George Westinghouse, segundo a Britannica. A história da promessa de 50 mil dólares que não foi paga vem da autobiografia de Tesla, que atribui a promessa ao gerente da oficina de Edison; não há outra fonte que a confirme.
Onde e quando Tesla nasceu?
Em Smiljan, então Império Austríaco e hoje Croácia, em julho de 1856; a data convencional é dia 10. Morreu em Nova York em 7 de janeiro de 1943, segundo a Britannica.
Quantas patentes Tesla teve?
O Museu Nikola Tesla conta 112 patentes nos Estados Unidos e pelo menos 311 em 27 países. O número de invenções é menor, porque a mesma invenção costuma ser registrada em vários países.
A principal resposta para o que Nikola Tesla inventou cabe numa frase: a forma de fazer a corrente alternada girar um motor. O resto do sistema já existia ou veio de outros engenheiros, e a fama posterior misturou as duas coisas. O motor de indução e a rede polifásica continuam em uso mais de um século depois. Outras histórias em que a versão popular e a documentada não batem estão nas curiosidades da engenharia.
Imagem de destaque: retrato de Nikola Tesla no começo da década de 1890. Foto: Napoleon Sarony / Wikimedia Commons, domínio público.
