Класс!ная физика для любознательных Библиотека по физике Класс!ная физика всегда рядом Прекрасный мир искусства Музей открытки 20 века Малая Яблоновка на реке Оккервиль Коты-рисунок, графика, живопись

добавить на Яндекс

"Что кажется нам чудом, на самом деле таковым не является!" - Симон Стевин
Но, что будет, если кота Шрёдингера засунуть в бутылку Клейна и обмотать всё лентой Мёбиуса?
Техно-шокер
Простые опыты Давай, наука! Простые лекции
Путешествие с "Класс!ной физикой" - Музей BMW в Мюнхене - читать полностью
Астрономия детям Предлагается эксперимент Физика детям

 Класс!ная физика   -  YouTube

«Класс!ная физика» - это class-fizika.spb.ru, class-fizika.narod.ru, class-fizika.ru
«Класс!ная физика» - это и библиотека по физике class-fizika.ru/bib.html

Телефон. История изобретения

ПечатьE-mail


Как же  человеку общаться на расстоянии? В лучшем случае  человеческий голос слышен на расстоянии в несколько сот метров.

Значительно  дальше распространяется  звук  при  использовании рожка. Такой способ связи  применялся среди многих африканских племен.  Например,  в Абиссинии  сообщения  передавались с помощью рога из слонового  бивня, который  издавал  до семи различных звуков, слышных на расстоянии в несколько километров.

В древней Персии вдоль дорог на некотором расстоянии друг от друга строились высокие башни,  где размещались часовые с сильными голосами. Сообщение передавалось от одного часового к  другому и становилось известным в тот же день за несколько десятков километров.

Совершенно иные масштабы передачи звука,  если применить рупор. С его помощью человек может уже передавать на  большие расстояния  не только условные сигналы, а речь целиком.
Рупор обладает свойством направлять энергию голоса только в ту сторону, куда этот рупор обращен. Передача звуков получается  направленной.  Этим значительно увеличивается  дальность передачи звука.

2 тысячи лет назад рупором  пользовался известный завоеватель Александр Македонский. С помощью   рупора он передавал приказания в самые отдаленные отряды, расположенные на  расстоянии 14 километров.

Еще в большей степени  помогает увеличить дальность  передачи звука  труба!
Когда выяснились акустические свойства труб, т. е. что звук по трубам передается значительно дальше, чем просто по воздуху, расстояние между двумя разговорными пунктами значительно увеличилось.

Впервые акустические трубы  были применены  в Англии в конце XVP.l века. Разговор производился по гуттаперчевой трубе с двумя рупорами на концах. Французскому физику Био в 1810 г. удалось ясно передать разговор по трубам парижского водопровода на расстояние 051 метра.

Звуковые колебания пробовали передавать  и  с помощью натянутого шнура. Впервые мысль об этом высказал в 1667 году известный физик Роберт Гук: «С помощью натянутого шнура, — писал он, — я могу передавать слова на значительные расстояния».
Разговор происходил при помощи двух трубок. У каждой трубки одно отверстие обтягивалось перепонкой из пергамента, бумаги или пузыря. К перепонкам присоединялся шнур, связывающий между собой обе трубки. Если теперь говорить в одну из трубок, то колебания воздуха будут передаваться перепонке, а от нее —шнуру. Шнур заставит точно так же колебаться перепонку на станции приема, которая и будет воспроизводить передаваемые звуки. Таким путем удачно проводился разговор на расстоянии 250 метров. Однако,  слышимость была  плохая даже на  небольшом расстоянии.

Вопрос о телефоне решило применение электричества.
Идею использования электрической энергии для передачи звуковой речи высказал еще в 1854 г. чиновник Парижской телеграфной станции Шарль Бурсель.
А  в 1860 году  немецкий учитель Филипп Рейс предложил первый такой аппарат.

Аппарат Рейса состоял из передатчика, приемника и электрической батареи.


Схема телефона Рейса


Передатчиком был пустой  ящик с отверстием в верхней крышке, которое было обтянуто перепонкой из свиной кишки. Снаружи к перепонке прикреплялась платиновая пластинка, а на небольшом расстоянии от нее - платиновый штифт. В другую стенку ящика вставлялся рупор.
Приемником была катушка из толстой проволоки, которая наматывалась на железный стержень-сердечник. Концы сердечника опирались на деревянные стоечки.
От звука в рупоре колебалась перепонка и платиновая пластинка то касалась штифта, то вновь отходила от него. При каждом замыкании пластинки и штифта  в  электрической цепи возникал   электрический ток. Прерывистый электрический ток намагничивал  сердечник катушки  то сильнее, то слабее. А сердечник при этом звучал и воспроизводил  звуки.  Для большего усиления звука катушка закрывалась  резонатором-коробкой с двумя  отверстиями.

Процесс перемагничивания сердечника  сопровождается появлением звука. Получается, что металл звучит, как, например, трансформатор, включенный в сеть переменного тока.

Телефон - аппарат Рейса


Аппарат Рейса: ящик с рупором – передатчик, плоская коробка с катушкой – приемник.
Этот аппарат с трудом воспроизводил человеческую речь. Согласные почти совершенно не получались. Несколько лучше передавались музыкальные звуки, поэтому аппарат этот и был назван «музыкальным телефоном».

В 1876 году  в печати появилось сообщение, что американец A. Белл изобрел удивительно простой прибор для передачи по проводам человеческой речи, названный им телефоном. Сообщению не поверили. Изобретателю стоило колоссальных трудов, чтобы доказать практическую ценность своего изобретения.

Белл не был электротехником. Он был учителем глухонемых в одной из небольших американских школ и долгое время работал над конструкцией прибора, с помощью которого можно было бы наглядно передавать глухонемым человеческую речь. Прибора такого Белл не придумал, но эти работы помогли ему изобрести телефон.

Телефон Белла был основан на известном к тому времени явлении электромагнитной индукции, открытой в 1820 году гениальным английским физиком Фарадеем.

Телефон - аппарат Белла


Телефон Белла  состоял из постоянного магнита, который одновременно служил и сердечником катушки. К одному из полюсов магнита прикреплялась стальная пластинка. Эта пластинка соединялась посредством небольшой пробки с деревянным кольцом, обтянутым перепонкой из животного пузыря.
Силовые линии между полюсами магнита замыкались через стальную пластинку. В телефоне Белла звук человеческого голоса колебал перепонку, которая передавала эти колебания стальной пластинке, благодаря чему происходило изменение силы магнитного поля между полюсами магнита. Магнитные силовые линии пересекали  витки катушки,  одетой на магнит, и в этой катушке возникал  переменный электрический ток.

Так работал передатчик телефона. Он превращал звуковые колебания человеческого голоса в колебания электрического тока, которые из катушки  направлялись в линию и затем в приемник.

Таким образом,  для разговора необходимо было иметь два телефона, соединенных между собой двумя проводами.

Так выглядела телефонная трубка Белла.

Телефонная трубка Белла


В телефоне-приемнике поступившие электрические колебания то сильнее, то слабее намагничивали сердечник катушки, благодаря чему с различной силой притягивалась и стальная пластинка. Ее колебания передавались перепонке. А эти колебания перепонки и воспроизводили звуки, посланные с места передачи.

Для вызова в первоначальном телефоне Белла применялся свисток. Резкий звук свистка передавался по телефону и, разумеется, мог быть услышан лишь в том случае, если вызываемый «абонент» находился у своего аппарата.

Телефон. Первый разговор Белла


Первый телефонный разговор Белла с помощью изобретенного им аппарата. На нижнем этаже здания был установлен  телефон-передатчик, а на верхнем этаже – приемник.

Телефон. Белл


Позднее конструктивно телефон Белла был  несколько переделан. В нем был установлен  подковообразный магнит с катушками на его полюсах, а перед магнитом помещалась железная мембрана. Также было устранено неудобство вызова.

Телефон - аппарат Вадена


В  телефонном аппарате Вадена  телефонная трубка висела на рычаге внутри ящика, наверху был установлен звонок, вызов производился уже нажатием телефонного ключа, посылающего ток к звонку в другом аппарате. Дальность передачи стремились повысить увеличением размеров магнитов, что в свою очередь вызывало и увеличение размеров   трубки.

Разговаривать с одной телефонной трубкой было очень неудобно, и в  аппарате Сименса  это  было  исправлено.

Телефон - аппарат Сименса


Две телефонные трубки соединялись параллельно. В  одну из них, укрепленную в крышке аппарата на стенке, говорили, а в другую, висящую обычно на рычаге аппарата, слушали. Сбоку видна  вертушка-ручка индуктора, вращением которой и  производился  вызов.

Через пять лет после появления изобретения Белла количество телефонов в Америке выросло до 30 тысяч аппаратов.

Слово «телефон» имеет в технике два понятия. Во-первых, этим словом обозначают весь телефонный аппарат в целом и, во-вторых, телефоном называется слуховая трубка.

В первых аппаратах и говорили и слушали в одинаковые трубки-телефоны. Но такая трубка-телефон могла быть только хорошим приемником, а как передатчик она не годилась. Это ограничивало дальность действия аппарата.
Из-за большой инерции  телефонная мембрана не в состоянии  была повторить все колебания воздуха при разговоре в телефон. Поэтому при использовании  телефона в качестве разговорной трубки, получалась не только слабая слышимость, но и сама речь значительно искажалась.

В  1878 году профессор и  музыкант Юз,  изобретатель буквопечатающего телеграфного аппарата, создает новый передатчик — микрофон.  Это был  угольный стержень, поставленный вертикально.  Заостренными концами этот стержень упирался в угольные колодочки. Звуки голоса перед этим  микрофоном  заставляли  угольный стержень вибрировать. Самые незначительные колебания стержня  сильно изменяли  сопротивление между его концами и угольными колодочками и  вызывали  резкие изменения электрического тока в  цепи, в которую  был включен микрофон.


Телефон. Микрофон Юза


Сам изобретатель был поражен чувствительностью своего передатчика: «Если по стойке, на которой укреплен стержень, - говорил он, ползет муха, то ее движение за несколько сот метров раздается в телефоне, как конский топот».
Итак, в  телефонном аппарате появились отдельно микрофон-передатчик, и телефон-приемник.
Позднее Т. Эдисон предложил использовать  индукционную катушку, и  схема телефонного аппарата приобрела современный вид.

Последующие телефонные аппараты снабжались уже специальным микрофонным ящичком, в котором помещалась маленькая угольная колодочка, приходящая в соприкосновение с железной мембраной и индукционной катушкой. Такие аппараты, выпускаемые компанией Белла, применялись долгое время и в России.

Телефон. Микротелефонная трубка. 19 век


Еще большие удобства для разговора создало соединение микрофона и телефона в так называемую микротелефонную трубку. Трубка устанавливалась  в специальной подставке, которая  была снабжена нажимной кнопкой для вызова. Такая трубка применяется в телефонных аппаратах и в наше время.
Микрофон конструктивно  уже отличался от первоначального: угольные палочки  были заменены угольным порошком, железная мембрана заменена угольной, как наиболее эластичной. Все это значительно увеличивало чувствительность микрофона.

Телефон. 19 век


В конце 19 века в мире  производились телефонные аппараты различных систем и по тому времени они считались «последним словом техники».

Телефон. 19 век


Так, например, шведская  фирма  «Эриксон»  в начале 20 века выпускала  уже до 40 различных типов телефонов: настольный, стенной, висячий, лежачий, будуарный, кабинетный, индукторный, батарейный и др.

 Телефон. Начало 20 века


В дальнейшем  во всех странах  непрестанно шло усовершенствование телефонного аппарата.


Источник: по страницам журн. "Техника молодежи"