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Das Telefon

Telefon bedeutet wörtlich übersetzt "Fernstimme" oder "Fernklang". Das Telefon ist ein elektroakustischer Wandler, der Schallsignale (meist Sprache) in analoge oder digitale elektrische Signale umwandelt, die im "Fernsprechnetz" übertragen werden.
Es besteht aus der Sendeeinheit mit einem Mikrofon und der Empfangseinheit mit einem Lautsprecher. 

 

 


 

Der "Bellsche Apparat" 1876

Das erste patentierte Telefon, das von Alexander Graham Bell entwickelt worden war , bestand aus zwei baugleichen Apparaten, von denen nach Belieben der eine zum Sprechen und der andere zum Hören benutzt werden konnte. 

In einer Hülse aus Holz steckt ein Stabmagnet M. Vor einem Pol des Magneten liegt ein kurzer Stab aus Weicheisen E der von der Induktionsspule R umgeben ist. Über der Spule mit dem Eisenkern befindet sich eine dünne flexible Metallplatte P. Vor der Platte läuft die Hülse in einem Schalltrichter aus, in den man entweder hineinspricht oder hineinhorcht.

Der Spule wurde von einem konstanten Gleichstrom durchflossen. Spricht eine Person in den Trichter, so erzeugen die Schwingungen der Metallplatte zusätzlich Induktionsströme in der Spule. Diese verstärken bzw. schwächen den Strom. Im (Hör-) Apparat verursacht der schwankende Strom umgekehrt ein wechselndes Magnetfeld in der Spule und bringt so die Metallplatte zum schwingen.

 

 

 

Das Telefon von Haghes und Edison 1878

Das heutige Telefon funktioniert vom Prinzip, wie das Telefon von Haghes und Edison. Es besteht, aus einer Sprechkapsel, dem Kohlemikrofon, die den Schall in Stromschwankungen umwandelt, und einer Hörkapsel, die die Stromschwankungen wieder in Schall umwandelt.
In der Sprechkapsel fliest elektrischer Strom durch eine Kapsel mit Kohlegrieß die durch eine sensible  Membran aus einem dünnen Aluminiumblech oder durch eine Papiermembran abgedeckt wird. Wenn nun Schallwellen auf die Membran treffen verbiegt sich diese bei einer Luftverdichtung nach innen. Die Kohlekörner werden zusammengedrückt und ihre Leitfähigkeit erhöht sich. Wenn die Membran umgekehrt bei einer Luftverdünnung nach außen schwingt,
entseht ein Unterdruck. Die Körner berühren sich an weniger Stellen als zuvor und es fließt ein geringerer Strom. Der Strom der durch die Telefonleitung fließt wird Sprechstrom genannt, da die Stromstärke schwankt und nicht mehr konstant ist.
Die Hörkapsel, also der Lautsprecher des Telefons, besteht aus einem Dauermagneten und mehreren kleinen Spulen, die mit der Membran verbunden sind. Wenn der Sprechstrom durch die jeweilige Verkabelung dort anlangt, strömt dieser durch die Kapsel. Die Spulen werden magnetisch und wirken mit dem Dauermagneten aufeinander. Die Stärke ihrer Anziehung bestimmt der Sprechstrom. Da die Membran mit den Spulen verbunden ist, bewegt sie sich im gleichen Takt wie die Spulen, also im gleichen Takt wie der Sprechstrom. Durch diese Bewegung gehen von der Membran Luftverdichtungen und Luftverdünnungen aus, die von dem menschlichen Gehör als Töne  aufgenommen werden.

Elektretmikrofon

Das Elektretmikrofon besitzt eine bessere Übertragungsqualität als das Kohlemikrofon. Dieses Verfahren wird heutzutage verstärkt eingesetzt, da es kostengünstiger produziert und durch das geringere Gewicht besser eingesetzt werden kann. Es sind jedoch Transistoren zur Verstärkung des Signals nötig. Das Elektret ist in diesem Verfahren das elektrostatische Gegenstück zu einem Permanentmagneten. Hierbei handelt es sich um einen Isolator mit permanentem Dipolmoment. Sobald das Elektret mit Energie versorgt wurde, liefert es, wie ein Permanentmagnet, ein dauerhaftes elektrisches Feld im Raum, wenn es einmal mit Energie versorgt wurde. Dieses wird von Außen nicht beeinflusst.
Wenn eine Elektrode in einem elektrostatischen Feld bewegt wird, erfolgt eine Spannungsänderung infolge von Induktion, zwischen der bewegten und einer stationären Elektrode auf der anderen Seite des Elektrets.
Dieser Effekt wird heute häufiger genutzt als den druckempfindlichen Widerstand von Kohlekörnern, weil Elektretmikrofone sehr leicht, klein und kostengünstiger hergestellt werden können.

Die Wählverfahren

Gegenwärtig können zwei verschieden Wählverfahren genutzt werden, zum einen das Impulswahlverfahren (IWF) und zum anderen das Mehrfrequenzwahlverfahren (MFV). Das IWF-Verfahren induziert entsprechend der erwünschten Nummer, welche über das mechanische Drehen der Wählscheibe gewählt wird, Stromstöße, die als Impulse an das Vermittlungsamt gehen. Dort werden von ihnen solange Relaiseinheiten aktiviert, bis die Verbindung hergestellt ist.
Das MFV-Verfahren ersetzt einfach den mechanischen Wählvorgang durch akustische Frequenzsignale , was den Wählvorgang beschleunigt.

 

Zeitlicher Abriss zum Telefon

1854
Der französische Erfinder Charles Bourseul regte zu diesem Zeitpunkt bereits an, mit Schwingungen, die durch Sprechen auf einer biegsamen Membran entstehen, elektrische Schaltkreise zu schließen und wieder zu öffnen und auf eine Membran eines zweiten Apparates zu übertragen.

1861
Johann Philip Reis stellt in Frankfurt/M. das von ihm erfundene Telefon vor (Reichweite ca.100 m)

1876
Der Amerikaner Alexander Graham Bell erhält ein Patent auf das erste weitreichend funktionierende Telefon

1878
Thomas Alva Edison konstruiert eine Sprechmuschel mit einem verbesserten Mikrofon, mit dem sich Sprache relativ originalgetreu übermitteln lässt 

1881
In Deutschland entstehen die ersten Telefonnetze in Mühlhausen(Elsaß), Berlin und Hamburg

1884
Zwischen Boston und New York gibt es die erste Fernverbindung

1889
In Kansas City entwickelt der Amerikaner Almon Brown Strowger die erste automatische Telefonzentrale

1928
London und New York führen die ersten drahtlosen Transatlantikgespräche

1956
Das erste Unterwassertransatlantikkabel wird zwischen Neufundland und Schottland verlegt

1962
Durch den Fernmeldesateliten "Telstar" ist es erstmals möglich Satelitengespräche zwischen Europa und den USA zu führen

1970
Erste Direktwahlgespräche zwischen Europa und den USA werden möglich

1976
Aufkommen der Tastenwahl im öffentl. dt. Telefonnetz (statt der bis dahin verwendeten Wählscheiben)