10.033

Telefoon (1876)

De telefoon werd in 1876 uitgevonden door de Amerikaan Alexander Bell (1847-1922).

Alexander Graham Bell werd geboren in Edinburgh in Schotland. Zowel zijn vader als zijn grootvader hielden zich bezig met spraak en fonetiek. Nadat de familie naar Amerika was geëmigreerd, kreeg Bell een baan in Boston als leraar fonetiek en spraak aan doven. Uit belangstelling voor communicatie begon hij, financieel bijgestaan door de vader van een van zijn leerlingen, te experimenteren met het verzenden van gesproken taal. In 1875 ontwikkelde hij een eenvoudige luidspreker en microfoon (Thomas Edison vond een jaar later een betere microfoon uit) en in 1876 had hij een werkende telefoon. Men zegt dat Bell een zuur op zichzelf had gemorst en tegen zijn assistent riep: 'Komt u even, Mr. Watson, ik moet u spreken'. Watson bevond zich in een andere kamer, maar kon Bell horen via het apparaat waaraan ze werkten. Het eerste telefoongesprek was een feit. Hij was de eerste die een bruikbaar apparaat vervaardigde dat het mogelijk maakte de menselijke stem via een draad van de ene naar de andere plaats te verzenden.
Bell was geen echte geleerde en ook geen natuurkundige. Hij was spraakleraar voor doofstommen in een school in de Amerikaanse stad Boston. Zijn taak bestond erin doofstommen te leren liplezen. 's Avonds werkte hij in zijn werkkamer waar hij allerlei proeven deed om een toestel uit te vinden dat zowel de menselijke stembanden als het oor kon nabootsen.

In 1870 was het zo ver. Op het uitvinderssalon in Philadelphia kaapte hij de eerste prijs weg. Jammer genoeg waren in die tijd weinig mensen overtuigd van het nut van zijn uitvinding. Als je het apparaat alleen kon gebruiken om altijd met dezelfde mensen te spreken, was het inderdaad niet veel waard. Er moest dus een netwerk uitgewerkt worden waarop je iedereen die met het netwerk verbonden was kon oproepen.Twee jaar later was ook dit een feit. Op die eerste centrale in 1878 konden 27 toestellen aangesloten worden. Omstreeks 1900 werd de eerste automatische centrale in werking gesteld.

Hij studeerde te Edinburgh klassieke talen en te Londen anatomie en fysiologie. Hij ontwikkelde het systeem van ‘zichtbare spraak’ van zijn vader, Alexander Melville Bell, en emigreerde in 1871 naar de Verenigde Staten om doven te onderrichten. In 1873 werd hij hoogleraar in de spraakfysiologie te Boston. In deze tijd deed hij zijn uitvinding van de telefonie: de methode om geluid door middel van elektrische-stroomvariaties over te brengen, waarop hij in 1876 patent verwierf. (De Amerikaan van Italiaanse afkomst Antonio Meucci had in 1854 al een mechanisch werkende telefoon uitgevonden.) Behalve de telefoon vond hij ook de fotofoon uit, een apparaat ter overbrenging van geluid met behulp van een lichtstraal (1880), en had hij een groot aandeel in de ontwikkeling van een methode om geluid vast te leggen op platte wasschijven (1884–1886), de voorloper van de grammofoon. Hij verrichtte ook experimenten op het gebied van luchtvaart (1896–1910). Naar hem is de logaritmische eenheid decibel genoemd.

In 1881 werd in Amsterdam de Bell Telehoon Maatschappij opgericht. Bij de eerste centrale werden 49 telefoontoestellen aangesloten. Het aantal aansluitingen groeide maar langzaam. Wat had je aan een telefoon, waarmee bijna niemand kon opbellen? Opbellen was niet gemakkelijk. Het kostte heel wat tijd voor de verbinding tot stand kwam. Als je iemand wilde bellen, zei het voorschrift: "Men draait de kruk aan het toestel een paar malen om, neemt daarna den Telephoon van den haak en drukt hem goed tegen het oor aan." Je hoorde dan eerst een juffrouw van de centrale. Je vertelde haar het nummer dat je wilde hebben en wachtte dan tot ze zei dat je kon beginnen. Je moest daarna de hoorn weer op de haak leggen, opnieuw aan de slinger draaien en dan pas kreeg je degene die opbelde aan de telefoon.
Het verhaal van de uitvinding van de telefoon lijkt wel een sprookje. Er was eens een knappe jonge spraakleraar, hij heette Alexander Graham Bell, die aan het experimenteren was met een primitief soort telefoon. Het apparaat wilde maar niet werken en Bell had bijna de moed opgegeven toen hij per ongeluk een flesje op zijn werktafel omstootte en hij zuur over zijn kleren kreeg. In een reflex riep hij zijn assistent Watson te hulp hoewel die in een ander deel van het huis bezig was en daardoor buiten gehoorbereik. Tot Bell's stomme verbazing stond Watson een paar seconden later in de kamer; de laatste versie van de experimentele telefoon had toch gewerkt. Door het apparaat had Watson duidelijk de stem van Bell gehoord: "Mister Watson come here,
I want you." En zo vond de knappe jonge Alexander Bell de telefoon uit en leefde rijk en gelukkig.

Links: Telefonistes (ca. 1924), schilderij van Isaac Israëls (1865 - 1934)
Net als bij sprookjes is de werkelijkheid anders, ruim 22 jaar eerder formuleert Charles Bourseul het basisprincipe van de elektrische telefoon, in 1862 lukt het Philipp Reis om een werkend apparaat te maken en Elisha Gray dient zijn octrooiaanvraag maar een paar uur na dat van Bell in.

Schets eerste telefoon van P. Reis
In 1862 beschrijft de Duitse fysioloog Hermann von Helmholz een bijzonder telegraafsysteem. Met muziektonen moet het volgens hem mogelijk zijn om meerdere telegrammen gelijktijdig over een enkele lijn te versturen. Helmholz noemt het apparaat, waarvoor grote belangstelling bestaat bij de telegraafmaatschappijen, een harmonische telegraaf. Ruim tien jaar later begint Alexander Graham Bell aan een praktische uitvoering ervan te werken. Niet helemaal vrijwillig overigens, zijn grote liefde is het ontwikkelen van apparatuur om doven te leren spreken. Zijn schoonvader, die hem financieel ondersteunt en die liever ziet dat Bell iets gaat doen dat geld kan opleveren, spoort hem aan om zijn onderzoeksterrein te verplaatsen. Het apparaat dat Bell uiteindelijk in elkaar zet is voor telegrafie totaal ongeschikt, maar tijdens zijn proeven merkt hij dat het wel spraak kan overbrengen.
De eerste Bell-telefoon ziet er op het eerste gezicht vreemd uit. In het houten frame zijn de twee belangrijkste onderdelen gemonteerd, een holle houten klos met daaroverheen een membraan en een elektromagneet. Op het membraan is een ijzeren plaatje gemonteerd. Vanaf de elektromagneet lopen draadjes naar twee aansluitpunten bovenop. Om een telefoongesprek te voeren moeten twee van dit soort apparaten met behulp van draden met elkaar verbonden worden; de gebruikers kunnen dan om de beurt luisteren of spreken.

Model eerste telefoon

Door de geluidstrillingen wordt het membraan in beweging gebracht en verandert de afstand tussen het ijzeren plaatje en de elektromagneet. Het magnetische veld in de spoel van de elektromagneet verandert hierdoor en er wordt een kleine elektrische spanning opgewekt, die afhankelijk is van de hoogte en de kracht van de geluidstrillingen. In de andere telefoon zorgt die elektrische spanning er voor dat ook daar het magneetveld verandert. Het membraan gaat daardoor trillen en het oorspronkelijke geluid wordt weer hoorbaar. Het basisprincipe van de Bell-telefoon is dat van een dynamo, het apparaat wordt daarom een dynamische telefoon genoemd. De latere versies ervan krijgen de typische staafvorm die tientallen jaren gebruikt zal worden.

In het tijdschrift L'Illustration van 26 augustus 1854 beschrijft de Franse telegraafbeambte Charles Bourseul al hoe spraak over een telegraaflijn getransporteerd zou kunnen worden: "Stelt u zich voor dat men tegen een beweegbare plaat spreekt, die flexibel genoeg is om niets van de geluidstrillingen verloren te laten gaan: dat deze plaat de verbinding met een batterij afwisselend verbreekt en herstelt, dan is het mogelijk dat eenzelfde plaat op een andere plaats die de bewegingen exact volgt." Bourseul probeert ook om zijn theorie in een praktische toepassing om te zetten. Dat lukt niet, volgens zijn eigen verklaring kan hij met zijn toestel wel muziektonen over brengen maar geen spraak overbrengen.

De volgende stap op de weg naar de telefoon wordt gezet door de natuurkundeleraar Philipp Reis, als die in 1862 voor een lezing voor de Physikalischer Verein in Frankfurt een typisch apparaat meebrengt. Hij noemt het een ‘telephon'. Het apparaat bestaat uit een opnemer en een weergever die via twee draden met elkaar verbonden zijn. In de opnemer bevindt zich een strak gespannen stukje perkament waarop een gevoelig elektrisch contact is gemonteerd. Door in een soort trechter te praten gaat het perkament trillen en wordt het contact in het ritme van het geluid geopend en gesloten.

Model eerste telefoon van P. Reis

De weergever is een klein houten doosje met daarop een breinaald die tussen twee houdertjes is gemonteerd. Om de breinaald zit een spoel, die via het contact van de opnemer is aangesloten op een batterij. De stroomonderbrekingen van de opnemer zorgen voor een wisselend magnetisch veld in de spoel. Hierdoor verandert de breinaald een klein beetje van lengte en produceert geluid. Dit verschijnsel wordt magnetostrictie genoemd. Het doosje zelf werkt als een klankkast.

Philipp Reis zit op een verkeerd spoor, het is onmogelijk om zo spraak over te brengen. Toch verklaren getuigen dat zijn apparaten wel degelijk werkten en een recente proef met een originele Reis-telephon bevestigt dit. Bij zorgvuldig afstellen blijkt de opnemer geen stroomonderbrekingen, maar stroomveranderingen te produceren: onbewust had Reis de eerste weerstandsmicrofoon uitgevonden.

Onafhankelijk van Bell werkt de uitvinder Elisha Gray aan de harmonische telegraaf. Net als Bell komt hij zo op het spoor van de telefoon. Beide uitvinders komen, zonder dat overigens van elkaar te weten, tot dezelfde oplossing voor de weergever, maar voor de opnemer slaat Gray een heel andere richting in. Zijn apparaat bestaat uit een glazen beker gevuld met een zoutoplossing. De beker is afgesloten met een membraan, waaraan een stalen naald is vastgemaakt die in de vloeistof steekt. 

Het membraan beweegt door geluidstrillingen waardoor de naald dieper of minder diep de vloeistof in gaat. Hierdoor verandert het elektrische stroompje, dat via de vloeistofkolom en de stalen naald loopt. In de ontvanger - een dynamische telefoon - wordt het elektrische signaal weer omgezet in geluid.De ironie van het lot wil dat Gray zijn octrooiaanvraag twee uur na die van Bell indient. Dat heeft een jarenlange juridische strijd tussen beide uitvinders tot gevolg, waarin ze elkaar over en weer van plagiaat en diefstal beschuldigden. Uiteindelijk wint Bell en wordt de uitvinding van de dynamische telefoon definitief aan hem toegewezen.

In aanwezigheid van vele eregasten neemt Alexander Bell in 1892 de eerste telefoonverbinding tussen New York en Chicago in gebruik

laatst bijgewerkt: 05-08-02

colofon