Telefon

Telefon to powszechnie znany wynalazek, który umożliwił płynną komunikację głosową na duże odległości. Jego pierwotna stacjonarna forma staje się dzisiaj reliktem przeszłości i ustępuje wszechobecnym telefonom komórkowym, a właściwie smartfonom, które można by określić komputerami z funkcją dzwonienia. Kiedy powstawał, stał się kluczowym elementem rewolucji komunikacyjnej.

Jak powstał telefon?

Już od siedemnastego wieku ludzie mieli świadomość o możliwości przesłania głosu przy pomocy metalowego przewodu. Można było tego dowieść w prosty sposób, przy pomocy dwóch metalowych naczyń, połączonych drutem. Za wynalazcę telefonu uważany jest Aleksander Bell, który jako pierwszy opatentował ów wynalazek. Jako pierwszy opracował go jednak Antonio Meucci. Jego żona Ester ciężko zachorowała i doznała częściowego paraliżu. Aby móc się z nią komunikować zbudował on urządzenie łączące jego dom z warsztatem, a później zmodyfikował tak, aby umożliwiał komunikację na większą odległość. Nie miał on jednak środków na opłacenie patentu. Historia oficjalnego twórcy telefonu była zupełnie inna, a jego wynalazek powstał przez… przypadek.

Bell usiłował skonstruować urządzenie pozwalające na słyszenie osobom głuchym. Dzisiaj można by powiedzieć, że chciał zbudować aparat słuchowy. Jego badania były finansowane przez ojca jego ukochanej Mabel Hubbard, która była właśnie taką osobą. Prace nad urządzeniem początkowo nie szły po jego myśli, a liczne prototypy głośnika i mikrofonu nie dawały rezultaty. W końcu wpadł on na pomysł połączenia obu tych rządzeń. Wbudowana w słuchawkę membrana była na tyle delikatna, że drgała pod wpływem ludzkiego głosu. Bell zamontował ją obok elektromagnesu. Wibracje te powodowały zmiany w polu magnetycznym, a co za tym idzie - w natężeniu prądu. Sygnał był wzmacniany przez dołączoną do zestawu baterię, co umożliwiało jego przesył na odległość. Bell opatentował swój wynalazek 14 lutego 1876 roku. Jak się później okazało, pierwszy aparat wynalazcy nie był sprawny, jednak ze względu na konkurencję, Bell zdecydował się go opatentować. W tamtych czasach urząd nie wymagał przedstawienia sprawnego urządzenia, konieczna była wyłącznie dokumentacja.

Budowa i działanie telefonu

Klasyczny telefon zbudowany jest z czterech elementów. Pierwszym z nich jest mikrofon, który zamienia dźwięki na sygnały elektryczne. Drugim z nich jest słuchawka, przetwarzająca sygnały elektryczne na dźwięki. Współcześnie znajdują się one w jednej obudowie określanej jako mikrotelefon; potocznie – słuchawka. Kolejnym elementem była tarcza numerowa służąca do wybierania numeru abonenta, a w dzisiejszych telefonach zastąpiła ją klawiatura numeryczna. Ostatni element to przetwornik akustyczny bądź optyczny, który miał zwrócić uwagę odbiorcy; potocznie – dzwonek. Podstawowe zasady działania telefonu nie zmieniły się do czasów współczesnych. Aparaty bez elektroniki opierają się nadal na słuchawce elektromagnetycznej, obecnie zastąpionej przez dynamiczną, mikrofonie węglowym oraz układzie RC, który jest równoważnikiem impedancji linii telefonicznej.

Do telefonu dopływa prąd stały o napięciu zwykle ok. 50 V, a do wywoływania – czyli dzwonienia, wysyłany jest prąd o amplitudzie od 90 do 150 V. Kiedy mówimy do mikrofonu, fala dźwiękowa pada na membranę, na skutek czego ściskany jest pył węglowy umieszczony za nią w wąskiej rurce. Zmienna siła ściskająca przyczynia się do zmiany oporu pyłu węglowego, a wskutek tego zmiany natężenia prądu w linii. U drugiego rozmówcy składowa zmienna prądu przepływa przez podobny układ z transformatorem i powoduje zmiany strumienia magnetycznego w rdzeniu, co prowadzi do indukowania się napięcia w jego oddzielnym uzwojeniu, do którego przyłączona jest słuchawka. Sygnał ten wchodzi niesymetrycznie w jedną gałąź mostka układu antylokalnego, więc nie jest przezeń tłumiony. Słuch abonenta zabezpiecza dwukierunkowy diodowy ogranicznik napięcia. We współczesnych telefonach układ ten jest zastępowany przez elektronikę, jednakże zasada działania pozostaje nadal bardzo zbliżona.