Telefon von Herrn Bell

Alltagsphysik

 

 

Thema: Das Telefon

 

Zeitl. Einordnung: - 1854 Charles Bourseul

  • 1861 Johann Philip Reis

  • 1877 Alexander Graham Bell

  • 1878 Haghes u. Thomas Alva Edison

 

Inhalt: 1. Die Entwicklung des Telefons

    1. Bells Apparat

    2. Die Funktionsweise des Telefonapparates


 

 

(Quelle: http://images.google.de/images?q=alexander+graham+Bell&hl=de&lr=&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi)

 

Das Telefon, ist ein Kommunikationsmittel, durch das Sprache und Töne mit der Hilfe von Elektrizität übertragen werden. Das Telefon enthält eine Membran, die durch Schalldruck in Schwingungen versetzt wird. Die entstehenden Vibrationen (Wellenbewegungen) werden in elektrische Impulse umgewandelt und zu einem Empfänger übertragen, der diese Impulse wiederum in Schall zurückwandelt. Der Informationsaustausch zwischen zwei Punkten verläuft über das Fernsprechnetz, an dem die Fernsprechteilnehmer angeschlossen sind.

 

1. Die Entwicklung des Telefons

 

Bereits 1854 fing der französische Erfinder Charles Bourseul an, mit Schwingungen, die durch das Sprechen auf eine biegsame Scheibe oder eine Membran entstehen, einen elektrischen Schaltkreis zu schließen und wieder zu öffnen und auf eine ebenfalls mit einer Membran versehene Apparatur zu übertragen. Sieben Jahre später gelang dies dem deutschen Physiker Johann Philip Reis. Er baute den ersten Apparat, der die menschliche Sprache elektrisch übertragen konnte. 1877 konstruierte der Erfinder Alexander Graham Bell das elektromagnetische Telefon, mit dem sich das gesprochene Wort in relativ ursprünglicher Klangqualitätübermitteln ließ.

 

1.1. Bells Apparat

 


Die Erfindung Alexander Graham Bells bestand aus einem Sender, einem Empfänger und einem einfachen Verbindungsdraht. Aufbau des Senders und Empfängers waren identisch, wobei jeder eine biegsame Metallmembran und einen Hufeisenmagneten aufwies. Der Magnet war mit einer Drahtspule umwickelt, durch die ein konstanter Gleichstrom floss. Die in ihrer Intensität unterschiedlich starken Schalldruckwellen erzeugten Schwingungen auf der Membran, die sich auf das Magnetfeld übertrugen. Dadurch änderte sich die Stärke des anfangs gleichmäßig fließenden elektrischen Stromes (Induktion). Der so beeinflusste Strom wurde über eine

 

Alexander Graham Bell

Geb. 03.03.1847 in Edinburgh

Gest. 01.08.1922 bei Baddeck/Kanada


 

(Quelle: http://images.google.de/images?q=alexander+graham+Bell&hl=de&lr=&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi)

 

Drahtverbindung zum Empfangsgerät weitergeleitet. Dort fand eine Umkehrung des Prozesses

statt: Das durch den elektrischen Strom (genauer durch dessen elektrisches Feld) veränderte Magnetfeld versetzte die Membran in Schwingungen, die jetzt unterschiedliche Luftdruckwellen erzeugte, die als Schall im Ohr hörbar wurden.

 

1.2. Die Funktionsweise eines Telefonapparates

 

Die Bellsche Konstruktion ist prinzipiell beim heutigen Telefon noch vorhanden. Für den wechselseitigen Sprechverkehr besteht ein Fernsprechapparat aus einer Sende- und einer Empfangseinheit, der Sprechmuschel und dem Hörer. Sie sind mit dem Basisgerät verbunden, das die Wählscheibe bzw. die Wähltastatur, die Rückdämpfung und das Läutwerk enthält. Manche Telefontypen bestehen nur aus dem "Hörer", in den alle Bauteile eingebaut sind. Beim schnurlosen Telefon wird das vieradrige Kabel zwischen Basisgerät und Hörer durch eine Funkverbindung ersetzt.

 

Bells Konstruktion, Sprache über induktiv erzeugte Schwankungen in der Stromstärke zu übertragen, hatte den Nachteil, dass das gesprochene Wort qualitativ minderwertig übertragen wurde. Dies änderte sich mit der Erfindung des Kohlemikrophons durch Haghes und Thomas Alva Edison im Jahr 1878. Seine Funktion besteht darin, dass der elektrische Strom durch eine mit Kohlekörnern gefüllte Dose fließt, deren Oberseite mit einer empfindlichen, dünnen Papiermembran verschlossen ist. Treffen Schalldruckwellen auf die Membran, so werden die Körner zusammengepresst. Damit erhöht sich ihre Leitfähigkeit. Entsteht umgekehrt ein Unterdruck, verringert sich die Leitfähigkeit, und es kann weniger Strom fließen. Wie bei der Bellschen Apparatur werden diese Schwankungen übertragen und auf der Membran im Empfangsgerät kehren die entsprechenden Signale wieder.

 

Über zwei Wählverfahren können sich Fernsprechteilnehmer gegenwärtig erreichen: das Impulswahlverfahren (IWF) und das Mehrfrequenzwählverfahren (MFV). Beim IWF-Verfahren werden über das mechanische Drehen der Wählscheibe entsprechend der gewählten Nummer Stromstöße induziert, die als Impulse an das Vermittlungsamt weitergehen. Dort aktivieren sie so lange Relaiseinheiten, bis die gewünschte Verbindung zustande gekommen ist. Im Gegensatz dazu wird beim MFV-Verfahren dieser mechanische Vorgang durch akustische Frequenzsignale ersetzt, was wiederum den Wählvorgang beschleunigt.

 

Ein wichtiger funktionaler Teil des Telefons ist für den Teilnehmer unsichtbar: die so genannte Rückhördämpfung. Menschen beobachten ständig den Klang ihrer eigenen Stimme, während sie sprechen, und passen ihre Sprechlautstärke entsprechend an. Dieses Phänomen wird "Rückhören" genannt. In den ersten Telefonen waren der Sende- und der Empfangsteil in jedem Apparat direkt miteinander und mit der Telefonleitung verbunden. Das führte dazu, dass ein Teilnehmer seine eigene Stimme durch den Empfänger am Ohr sehr viel lauter hörte, als wenn der Hörer sich nicht am Ohr befand. Der Ton war lauter als der normale Ton, da das Kohlemikrophon die Schallenergie gleichzeitig mit der Umwandlung von einer akustischen in eine elektrische Form auch verstärkte.

 


Dieses Telefon konstruierte A. Graham Bell 1877 mit seinem Assistenten Thomas Watson.

Das ursprüngliche Rückhördämpfungssystem enthielt einen elektrischen Transformator zusammen mit anderen Komponenten, deren Eigenschaften von den elektrischen Parametern der Telefonleitung abhingen. Der Empfänger und der Sender waren an verschiedene "Netzanschlüsse" (in diesem Fall: verschiedene Windungen auf dem Transformator) angeschlossen und nicht mehr miteinander verbunden. Das Rückhördämpfungssytem ist in der Lage, Energie vom Sender zur Telefonleitung zu übermitteln (wobei etwas Energie auch die anderen Komponenten erreicht), ohne Energie an den Empfänger dringen zu lassen. Dies verhindert sozusagen das Gefühl, in das eigene Ohr zu schreien. In der Praxis wird ein kleiner Teil der Sprechenergie zum Empfänger durchgelassen, da ansonsten die Leitung unangenehm "tot" klingen würde. Derzeitige Telefonentwicklungen verwenden anstelle von Transformatoren Transistoren, die in integrierten Schaltungen eingebaut sind. Andere Teile dieser integrierten Schaltungen bewirken eine automatische Lautstärkenregelung, um veränderliche Leitungslängen zwischen verschiedenen Teilnehmern und Vermittlungsstellen auszugleichen. Weil diese Entfernung sowohl verschwindend gering als auch zahlreiche Kilometer groß sein kann, würden Teilnehmer weit entfernt von der Vermittlungsstelle eine viel zu geringe Lautstärke empfangen, während näher angesiedelte eine unerwünscht hohe Lautstärke auszuhalten hätten. ( Quelle: Vgl.: http://www.swissdeaf.ch/info/d-bell.html )

(Quelle:http:.//images.google.de/images?q=alexander+graham+Bell&hl=de&lr=&ie=UTF-8&sa=N&tab=wi)