04- L'origine del telefono

 

Il telefono di Meucci, del tutto innovativo per quei tempi, era in grado di trasformare l’energia sonora prodotta dalla voce umana in energia elettrica e viceversa; ma come abbiamo detto negli altri articoli, ci furono diversi tentativi, i più famosi furono quello concepito nel suo periodo cubano e il successivo realizzato nel 1856.

La realizzazione della trasmissione della voce per via elettrica è basata su due concetti, all’epoca sconosciuti, sfruttati e studiati solo a partire dal 1876: il principio di funzionamento del telefono elettrostatico e quello del microfono a resistenza variabile.

Il primo principio può essere spiegato per analogia con il modo di funzionare dell’elettroscopio a foglie. Se si fissano tra loro per un estremo due foglioline d’oro e successivamente si collega l’estremità congiunta ad un generatore di tensione si nota come le due estremità libere si allontanano per effetto della repulsione fra cariche elettrostatiche dello stesso segno disposte su di loro. Si noti anche che, se la tensione applicata è variabile, le due foglioline d’oro vibrano seguendo le variazioni della tensione. Tale caratteristica è ancora in uso oggi per applicazioni specialistiche come il microfono a condensatore. Il principio del microfono a resistenza variabile sfrutta, invece, la variazione di resistenza provocata dalla voce nella trasmittente nel circuito.

Il secondo apparecchio di cui si è fatto cenno in precedenza è invece il telefono elettrostatico, come detto è stato inventato nel 1856 e poi perfezionato nei successivi due anni. Il funzionamento del ricevitore è basato sul seguente principio: una membrana metallica circolare, fissata lungo il suo bordo, è libera di vibrare nella parte centrale. Ad essa viene accostata una calamita a ferro di cavallo in modo che tra le due estremità polarizzate del magnete, i poli, e la membrana, rimanga una sottile intercapedine, il traferro. In questo modo è possibile realizzare un circuito costituito da calamita, membrana e traferro in cui si genera un flusso magnetico.

Il flusso magnetico totale è dipendente dai tre componenti ma è correlato principalmente all’intercapedine d’aria in particolare, il suo valore è tanto maggiore quanto minore è la distanza tra le espansioni polari del magnete e la membrana. Attorno alla calamita si pone una spirale di filo metallica, in genere rame, in questo modo dalle estremità libere è possibile misurare la differenza di tensione elettrica. Quando il flusso magnetico è costante non si rileva alcuna differenza di tensione, questa situazione si verifica se la membrana è ferma ed il traferro ha uno spessore fisso. Se, invece, un’onda sonora colpisce la membrana, per colpa delle pressioni e depressioni generate, quest’ultima inizia a vibrare mettendosi in fase con il segnale in entrata. In questa maniera si hanno delle modifiche dello spessore del traferro e quindi delle fluttuazioni nel flusso magnetico del circuito. Come conseguenza della variazione di flusso magnetico si ha una differenza di potenziale indotta ai capi della bobina, in questo caso è possibile rilevare una tensione variabile sul filamento di rame, se si collega ad esso un dispositivo in grado di disegnare l’andamento della tensione è possibile avere una curva immagine dell’onda sonora che ha colpito la membrana. Il dispositivo descritto è in grado di funzionare anche come trasmettitore: applicando una tensione variabile nel filamento d rame si riesce a generare nel circuito magnetico un flusso. In questo modo si genera sulla membrana una forza attrattiva dipendente dal flusso e variabile con esso. Si riesce così a far vibrare la membrana realizzando, pertanto, una sorgente sonora. Collegando un ricevitore ed un trasmettitore con una linea elettrica si realizza un completo sistema telefonico. Ad oggi, al magnete permanente è stato sostituito un elettromagnete, si riesce ad avere un segnale di intensità molto maggiore e soprattutto è possibile modularla meglio.

Sitografia:

·       (ScienzaPerTutti): Meucci, https://scienzapertutti.infn.it/chiedi-allesperto/tutte-le-risposte/571-62-come-funziona-il-telefono-di-meucci

·       (UnCome): Telefono, https://www.uncome.it/tecnologia/articolo/come-funziona-un-telefono-cellulare-7493.html

·       (ViaLattea.net): Telecomunicazioni, https://www.vialattea.net/content/229/