Telefongeschichte
Alltagsphysik
Telefon
1.Geschichte
Kommunikation kommt aus dem Lateinischen (Commuicatio) und bedeutet „Gemeinsamkeit; Mitteilung“.
Für jede Form von Kommunikation müssen sinnliche Wahrnehmungen vorhanden sein. Nach Aristoteles (384-322 v. Chr.) werden Eindrücke und Empfindungen dem Menschen durch fünf Sinne vermittelt: Gesicht, Gehör, Gefühl, Geschmack und Geruch.
Tast-, Geschmack- und Geruchssinn sind Nahsinne. Sehen und Hören sind Fernsinne, mit denen Kommunikation als Dialog oder Interaktion auch über Entfernungen stattfinden kann. In der Entwicklung der menschlichen Gesellschaft entstand schon sehr früh das Bedürfnis sich über größere Entfernungen schnell miteinander in Verbindung zu setzen. Ohne technische Hilfsmittel sind der Übertragung akustischer und optischer Informationen allerdings physikalische Grenzen gesetzt. Ein Schrei als Alarmruf reicht kaum weiter als 1.5 km. Es wurden Trommeln oder lautstarke Signale zur Ausdehnung der Reichweite eingesetzt. *1
1673 berichtete Athanasius Kirche (1602-1680) von einem legendären Horn Alexanders des
Großen.
Mit seinen 5-Ellen=2,5 m Durchmesser soll es so laut gewesen sein, dass Alexander der
Große seine Truppen über 18 km zusammenrufen konnte.
Bewiesen ist das allerdings nicht wirklich.
*Bewiesen ist dagegen, die Wirkung der Signaltrommeln, welche von vielen Naturvölkern in Afrika und Ozeanien noch bis in die Neuzeit verwendet wurden. In undurchdringlichen Urwaldregionen waren akustische Signale die einzige Möglichkeit für eine schnelle Nachrichtenübertragung.
*Griechen und Perser kamen auf die Idee Feuerzeichen zur Nachrichtenübertragung zu nutzen.
1753 wurde ein Brief an den Herausgeber des Scot’s Magazine in Edinburgh geschickt. Dieser
Brief mit „C.M.“ unterzeichnet. Dieser C.M. schlug vor zwischen zwei Stationen 24 gut
isolierte Drähte zu spannen. Für jeden Buchstaben des Alphabets einen Draht. Am Ende
der Drähte sollten kleine Kugeln herabhängen. Wurde um eine Ladung aus einer
Elekrtisiermaschine über einen Konduktor auf einen der Drähte gebracht, so zog die
betreffende Kugel am Ende ein darunter befindliches Stückchen Papier an.
1839 Zeigertelegraf von Weatstone (1802-1875) mit drei Leitungsdrähten und einer
Zeichenscheibe mit 30 Zeichen.
1840 Viel später kam der Telegraf, sozusagen eine Fernschreibmaschine. Dieser wurde von
Claude Chappe zu erst in Frankreich erfunden und war sehr kompliziert zu bedienen und
erforderte auf Grund dessen viel Übung.
* der erste, der die Idee hatte Sprache elektrisch zu übertragen und diese in klarer Weise formulierte war der französische Telegrafenbeamte Charles Bourseul (1829-1912)
* Charles Bourseul: „Stelle man sich vor, man spreche nahe bei einer beweglichen Platte, die so
biegsam ist, dass keine der Schwingungen verloren gingen, die durch Sprache hervorgebracht
werden; dass diese Platte die Verbindung mit einer Batterie abwechselnd herstellt und
unterbricht, so könne man in einiger Entfernung eine andere Platte haben, die zur selben Zeit
die selben Bewegungen ausführt.“
* praktische Versuche zu seiner Idee führten allerdings zu keinem Ergebnis.
* der erste, der einen Apparat zur Reproduktion von Tönen aller Art konstruierte war Johann
Philipp Reis (1834-1874) *2
2.Entwicklung des Telefons
Anfang 1881 wurde in Berlin die erste Telefondienststelle in betrieb genommen, an die erst 8 Anschlüsse reichten. Diese Anschlüsse besaßen der Finanzier des Kaisers, die Berliner Börse, der Makler-Verein, drei Banken, ein Teehaus und eine Wellblechfabrik. Ein halbes Jahr später enthielt das erste Telefonverzeichnis schon 187 Rufnummern. Am Jahresende gab es bereits 458 Teilnehmer und zwar waren diese nicht nur in Berlin sondern auch in Frankfurt/Main, Hamburg, Köln, Breslau und Mannheim. Zur Jahrhundertwende gab es in Deutschland 160 000 Anschlüsse und im Jahre 1940 gab es bereits 2,5 Millionen Teilnehmer. Nach dem zweiten Weltkrieg stieg die Anzahl Beständig und liegt Jetzt bei über 30 Millionen. *3
3.Telefonvermittlung
Früher wurde noch mit Hand Vermittelt. Dieses waren die zentralen Telefonämter. In den üblichen Ämtern für 10 000 saßen 100 Telefonistinnen. Vor ihnen ein Tableau mit 10 000 nummerierten Steckbuchsen, eine für jeden Teilnehmer. Aus der Tischplatte herausziehbar hatte jede Beamtin 100 Kabelschnüre mit je zwei Steckern zur Hand. Wenn ein Teilnehmer an rief, fiel die zu der Buchse gehörende Klappe an der Wand zu. Die Beamtin steckte dann einen Stecker von einem Kabel in die Buchse und verband dadurch ihren Kopfhörer und Mikrofon mit der Leitung des Teilnehmers. Dieser sagte ihr mit welcher Nummer er verbunden werden wollte. Nun steckte sie den zweiten Stecker in die Buchse des verlangten Teilnehmers. *4
4.Internationaler Kennzahlenplan
Er orientiert sich an geografischen Bereichen, innerhalb derer jedem Land eine Länderkennzahl(für Deutschland 49) zugeordnet wird. Als Verkehrsausscheidungsziffer für die internationale Ebene ist 00 festgelegt. Die internationale Rufnummer soll 12 Stellen(ohne Verkehrsausscheidungsziffer) nicht überschreiben. Damit verbleiben für die nationale deutsche Rufnummer 10 Ziffern. *5
5.Selbstwahl-Vermittlung
*1892 erfundene Nummernselbstwahlsystem. Wenn man die Wahlscheibe dreht, werden- beim
Rücklauf der Scheibe- eine entsprechende Anzahl von elektrischen Impulsen in die Leitung
gegeben.
* Diese bestätigen über ein Relais in der Zentrale einen elektromagnetischen Schritthalter, der
die eigene Leitung mit der des gewünschten Gesprächspartners verbindet.
* Der Schritthalter ist als Heb- Drehwähler ausgebildet, um in zwei Phasen wahlweise mit einer
von 100 Teilnehmerleitungen zu verbinden. *6
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1861
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Vorstellung eines „Telefons“ durch Phillip Reis im physikalischen Verein in Frankfurt am Main
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1876
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Patentierte „Sprechmaschine“ und technische Verwertung der Erfindung des Telefons von Alexander Graham Bell
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1877
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Gründung der Bell-Telephon-Company und Fernsprechvermittlung per Hand in den USA
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1881
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Fernsprechamt in Berlin mit 48 Teilnehmer, ebenso Ortsnetze in Hamburg, Frankfurt/Main, Breslau, Mannheim und Köln
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1892
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Automatische Wählvermittlung in den USA
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1908
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Automatische Wählvermittlung im Ortsnetz Hildesheim mit 900 Teilnehmern
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1920
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Einführung des Hebdrehwählers
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1923
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Erste Automatische Fernvermittlungsstelle der Welt in Weilheim
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1948
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Beginn des vereinfachten nationalen Selbstwählferndienstes in Deutschland
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1955
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Automatisierung des internationalen Selbstwählverkehrs beginnend im nahen Grenzverkehr mit der Schweiz
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1956
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Einführung des EMD-Wählens
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1960
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Einführung elektrischer Koppelpunkte
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1965
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Vollelektronisches analoges Ortsvermittlungssystem in den USA
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1972
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Flächendeckendes Selbstwählfernnetz in der Deutschenpost(hundertprozentige Automatisierung der Inlandfernsprechgespräche)
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1975
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Elektronischenwählsystem(EWS) für Ostsvermittlungsstellen in Deutschland
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1983
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Einführung digitaler Fernvermittlungsstellen(DIVF) in Deutschland
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1988
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Einführung des diensteintegrierenden digitalen Netzes ISDN
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1993
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ISDN flächendeckend anschließbar
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1995
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Fernvermittlungsstellen vollständig und Ortsvermittlungsstellen zu ca. 40% digitalisiert. *7
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6.Begriffserklärung Schallwellen
Schallwellen Eigenschaften: Pflanzen sich nur in Luft, Gasen, Flüssigkeiten und festen Körpern fort. Deshalb können sich Astronauten auf dem Mond nicht durch sprechen oder rufen verständigen, weil der Mond keine Atmosphäre besitzt. Wir hören zwar den Knall von Düsenflugzeugen noch sehr laut, wenn sie in Höhe von 20 000 Metern die Schallmauer durchbrechen. Die stärkste Explosion würden wir aber nicht hören, wenn sie noch weiter entfernt ist. Ein beliebtes Experiment aus dem Physiksaal: Vom Klingeln eines Glöckchens in einer luftleergepumpten Glasglocke hören wir nichts. *8
7.Telefonhörer
*Erstes elektrisches Telefon bestand nur aus einem Hörer an jedem Ende der Leitung
*Prinzip des Hörers ist heute immer noch das Gleiche bei Telefonhörern und einfachen
Kopfhörern.
*Eine Membran aus dünnem Eisenblech vibriert und liefert dadurch die Schallwellen für das
Ohr. Ihre Bewegung entsteht durch veränderte Anziehungskraft des Magneten. Diese wird
durch die elektromagnetische Wirkung der Spule im Rhythmus der Stromschwankungen ver-
stärkt und geschwächt, die vom Geber am anderen Ende der Leitung kommen.
* Andersrum wird die Membran durch hineinsprechen in Bewegung versetzt und in die Spule
Stromschwankungen induziert werden. Somit konnte beim Erwähnten ersten Telefon der
Hörer auch als Geber verwendet werden. Die dabei erzeugten Ströme sind allerdings sehr
schwach, so dass eine Verständigung höchstens auf eine Entfernung von ein paar Kilometern
möglich ist.
* Diese Methode ist heute aber immer noch bei einfachen Haus- und Feldtelefonen in Gebrauch. *8
7.Telefonleitungen
* Früher flossen die Sprechströme der Telefone durch Freileitungen. Neben Landstraßen
zogen sich zwischen ca. 7m hohen Holzmasten Dutzende von Drähten hin.
*Heute ist das nur noch in wenigen ländlichen Gebieten und einigen Kleinbahnlinien der Fall. *9
8. Quellenverzeichnis wird nach gereicht.
Telefon von Herrn Bell
Alltagsphysik
Thema: Das Telefon
Zeitl. Einordnung: - 1854 Charles Bourseul
Inhalt: 1. Die Entwicklung des Telefons
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Bells Apparat
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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)
