Telefono

Il telefono trasforma le vibrazioni della voce in una corrente elettrica variabile, la manda lungo un filo e la ritrasforma in suono all'altro capo. Alexander Graham Bell lo brevettò nel marzo 1876; due anni dopo i suoi telefoni magnetici erano in uso commerciale, e il microfono a carbone e le centrali ne fecero presto un servizio pubblico.

Che cos’è

Un telefono trasporta la voce stessa lungo una coppia di fili. Un trasmettitore trasforma le onde di pressione della voce in una corrente elettrica la cui intensità segue le variazioni della pressione sonora; un ricevitore all’altro capo usa quella corrente per muovere una sottile piastra e ricreare il suono.

La tavola mostra uno dei telefoni a mano di Bell del 1877-1878, uno strumento di legno tornito soprannominato butterstamp perché ricordava uno stampo da burro. Lo stesso apparecchio serviva per parlare e per ascoltare, e funzionava senza pila: era la voce stessa a produrre la corrente.

Come funziona

Il telefono a spago trasmette il suono in modo meccanico: la voce fa vibrare il fondo di un barattolo e lo spago teso fa vibrare quello dell’altro.

Dentro la cassa di legno del butterstamp un magnete a barra d’acciaio percorre tutta l’impugnatura. Alla sua estremità anteriore c’è un corto pezzo polare di ferro dolce avvolto da una bobina di sottile filo di rame isolato. Proprio davanti al polo, separato da un intervallo di una frazione di millimetro, un sottile disco di ferro, la membrana, è stretto per il bordo dietro l’imboccatura. I due capi della bobina escono su morsetti posteriori, e da lì una coppia di fili va all’altro telefono.

Quando qualcuno parla nell’imboccatura, la pressione dell’aria sulla membrana sale e scende, e il disco si incurva in dentro e in fuori di pochissimo. Ogni volta che si avvicina al polo, una parte maggiore del campo del magnete attraversa il ferro; ogni volta che si allontana, una parte minore. Un campo magnetico variabile in una bobina vi genera una tensione, quindi la bobina invia sulla linea una debole corrente alternata che segue la forma dell’onda sonora.

Nel microfono a carbone la membrana comprime una capsula di granuli di carbone, così la corrente di una pila varia con la voce.

All’altro capo la stessa corrente percorre la bobina del secondo telefono. Rafforza o indebolisce l’attrazione del magnete permanente sulla membrana di quell’apparecchio, che si muove quindi al ritmo di quella di chi parla e fa vibrare l’aria davanti a sé. Tutta l’energia viene dalla voce, perciò il suono è debole e la portata breve. Dalla fine degli anni Settanta dell’Ottocento i telefoni ebbero un microfono a carbone: la membrana preme sul carbone, la cui resistenza elettrica cala quando viene compresso, e così la voce fa variare la corrente di una pila invece di produrla. Il segnale diventava molto più forte.

Come costruirlo

Due piccoli altoparlanti mostrano lo stesso principio, il passaggio reversibile fra suono, movimento e corrente. Sono però costruiti in modo diverso dall’apparecchio di Bell: nell’altoparlante la bobina è fissata alla membrana e si muove con essa nel campo di un magnete, mentre nel butterstamp bobina e magnete restano fermi e si muove solo la membrana di ferro. Collegati fra loro, due altoparlanti formano un telefono senza pila.

Procurarsi il materiale. Servono due piccoli altoparlanti uguali da 8 ohm e da 5 a 8 cm di diametro, comprati sciolti o recuperati da giocattoli a pile dopo averne tolto le pile (mai da radio o altri apparecchi alimentati dalla rete, nemmeno se staccati: alcune parti restano cariche), e qualche metro di piattina per campanelli o di cavo per altoparlanti.

Collegare. Spellate un centimetro a ogni capo del cavo. Collegate un conduttore al primo morsetto di ciascun altoparlante e l’altro conduttore al secondo morsetto di ciascuno, con morsetti a vite oppure attorcigliando e nastrando le giunzioni.

Parlare. Cominciate con un cavo corto, poi stendetelo fra due stanze con la porta chiusa, così che il compagno non vi senta direttamente. Parlate forte e molto vicino a una membrana mentre lui tiene l’altro altoparlante all’orecchio; poi staccate un filo e riprovate, per verificare che il suono passi davvero dalla linea. Aspettatevi una voce debole; il risultato dipende dagli altoparlanti: se non arriva nulla, accorciate il cavo o provate altoparlanti di un’altra misura. Scambiatevi i ruoli: ogni altoparlante fa da trasmettitore e da ricevitore, come il butterstamp.

Confrontare. Costruite anche un telefono a spago con due barattoli o bicchieri di carta e qualche metro di spago annodato in un foro sul fondo di ciascuno. Tenete lo spago teso e lontano da ostacoli, e confrontate i due.

Sicurezza. Questo circuito non ha bisogno di pile e non va mai collegato alla rete elettrica né a una linea telefonica, che portano tensioni pericolose. I barattoli aperti hanno bordi taglienti: limateli o copriteli con nastro adesivo. Non gridate direttamente nell’orecchio di qualcuno attraverso nessuno dei due telefoni.

Storia ed evoluzione

Prima di Bell diversi inventori cercarono di trasmettere la voce con l’elettricità. Nel 1861 Philipp Reis presentò a Francoforte un apparecchio che chiamò telefono, ma che rimase una curiosità. Antonio Meucci depositò nel 1871 una domanda preliminare di brevetto (caveat) per un «telegrafo sonoro» e la lasciò decadere nel 1874; la sua priorità è ancora discussa.

Il trasmettitore a liquido di Bell, marzo 1876: la voce fa vibrare la membrana, il filo affonda più o meno nell’acqua acidulata e la corrente varia.

Bell, che allora lavorava a Boston, depositò la domanda di brevetto il 14 febbraio 1876, lo stesso giorno in cui Elisha Gray presentava un caveat che descriveva un’idea simile, e quale dei due documenti sia arrivato prima resta controverso. Il brevetto n. 174.465 fu rilasciato il 7 marzo. Tre giorni dopo, con un trasmettitore a liquido, Bell rivolse la sua prima frase chiaramente comprensibile al suo assistente Thomas Watson. Presto abbandonò il trasmettitore a liquido per il telefono magnetico, brevettato il 30 gennaio 1877. Il 12 febbraio 1877 un pubblico riunito a Salem sentì un oratore che parlava da Boston, a circa 26 km.

Thomas Edison ideò un trasmettitore a carbone nel 1877, e Henry Hunnings, in Inghilterra, usò carbone in granuli. La prima centrale commerciale aprì a New Haven, nel Connecticut, il 28 gennaio 1878, con 21 abbonati collegati a mano su un centralino. Le centrali automatiche di Almon Strowger permisero poi agli abbonati di stabilire da soli le comunicazioni, cosa che dal 1896 il disco combinatore rese più semplice. Negli anni Cinquanta gli Stati Uniti avevano più della metà dei telefoni del mondo.