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미국 주변의 기술, 기술, 개체의 역사
전화. 발명과 생산의 역사
전화는 먼 거리에서 소리(주로 사람의 말)를 송수신하는 장치입니다.
발명으로 전신 장거리 메시지 전송 문제를 해결했습니다. 그러나 전신은 서면 파견만 보낼 수 있었습니다. 한편, 많은 발명가들은 사람의 말이나 음악의 생생한 소리를 거리에 관계없이 전송할 수 있는 더 완벽하고 의사 소통하는 의사 소통 방법을 꿈꿨습니다. 이 방향에 대한 첫 번째 실험은 1837년 미국 물리학자 페이지에 의해 수행되었습니다. Page의 실험의 본질은 매우 간단했습니다. 그는 소리굽쇠, 전자석 및 갈바니 전지를 포함하는 전기 회로를 조립했습니다. 진동하는 동안 소리굽쇠는 회로를 빠르게 열고 닫았습니다. 이 간헐적인 전류는 전자석으로 전달되어 전자석은 얇은 강철 막대를 빠르게 끌어당겼다가 해제했습니다. 이러한 진동의 결과, 막대는 소리굽쇠와 유사한 노래 소리를 생성했습니다. 따라서 Page는 원칙적으로 전류를 사용하여 소리를 전송하는 것이 가능하며 보다 발전된 송수신 장치를 만드는 것이 필요함을 보여주었습니다.
전화 통신 개발의 다음 중요한 단계는 영국 발명가 Reis의 이름과 관련이 있습니다. 학생 시절에도 Reis는 전류를 사용하여 원거리에서 소리를 전송하는 문제에 관심을 갖게 되었습니다. 1860년까지 그는 최대 XNUMX개의 다른 장치를 설계했습니다. 그 중 가장 완벽한 것은 다음과 같은 형태였습니다. 송신기는 앞쪽에 소리 구멍 A가 있고 위쪽에 구멍이 있는 속이 빈 상자로 얇고 단단하게 뻗어 있는 막으로 막혀 있습니다. 이 막 위에 얇은 백금 판 p를 놓고 그 위에 탄성 백금 바늘 n의 끝을 놓았습니다. 이것은 막이 정지했을 때 판 p에 닿도록 조정되었습니다. 이 접촉은 멤브레인의 진동에 의해 중단되었습니다. 이러한 가로 터치의 결과로 배터리 B에서 클램프 a를 통해 백금 플레이트 p로 흐르고 바늘 n을 통해 두 번째 클램프로 흐르는 전류가 닫히고 열렸습니다. 후자에서 와이어는 수신기로 가서 통과했습니다. 코일 CC 및 클램프 d를 통해 배터리로 반환되고 와이어 e에 연결됩니다. 나선 내부에 얇은 철 바늘이 놓여 있었고, 두 끝이 공진기 보드 gg에 있는 두 개의 랙에 부착되어 있었습니다. hi와 ki 부품은 양쪽 스테이션에서 장치를 형성하여 멀리 있는 청취자에게 협상이 시작되었음을 알리기 위한 것이었습니다. 트럼펫 A에서 부른 소리의 재현은 나선형으로 흐르는 전류에 의해 자화되고 자화되는 철제 스포크가 진동하기 시작했다는 사실에 근거했습니다. 그들은 수신기에 의해 감지되고 진동이 멤브레인을 움직이게 하는 소리에 해당하는 소리로 느껴졌습니다. 공명판은 소리를 증폭시키는 역할을 했습니다. Reis의 전화를 사용하여 개별 소리뿐만 아니라 복잡한 음악 문구와 부분적으로 인간의 말까지도 전송할 수 있었습니다. 그러나 전송 품질이 너무 낮아서 어떤 것도 알아내는 것이 완전히 불가능한 경우가 많았습니다. 회로의 생성과 차단으로 인해 발생하는 측면 소음은 전송을 익사시켰고 쇠바늘에서 발생하는 소리는 인간의 목소리의 변조와 매우 거리가 멀었습니다. 소리의 명확한 전달을 위해 송신자와 수신자 모두의 플레이트가 전류에 의해 정지 위치에서 극한 위치까지 구동되도록 하는 것이 필요했으며, 전류의 세기는 점차 증가하고 감소할 때 전류는 다시 원래의 정지 위치를 통과합니다. 인간 언어의 풍부함을 구성하는 소리의 음색의 이러한 모든 부드러운 변동은 Reis의 전화로는 완전히 접근할 수 없었습니다. 여기의 매력은 빠르게 나타났고 얼마 동안 변하지 않은 채로 있었다가 완전히 멈췄습니다. 회로를 닫고 여는 것만으로는 소리 전달 문제를 해결할 수 없다는 것이 밝혀졌습니다. 스코틀랜드의 발명가 Alexander Bell이 소리를 전기 신호로 변환하는 더 나은 방법을 발견하기까지 15년이 더 지났습니다. 직업상 벨은 귀머거리와 벙어리 아이들을 가르치는 교사였습니다. 그는 어린 시절부터 많은 음향학, 소리 연구를 공부했으며 전화기 발명을 꿈꿨습니다. 1870년 Bell은 캐나다로, 1872년에는 미국으로 이주했습니다. 보스턴에 정착한 그는 청각 장애 아동을 위한 지역 학교에서 자신이 개발한 "가시 언어" 시스템을 도입했습니다. 그것은 대성공이었고 벨은 곧 보스턴 대학교의 교수가 되었습니다. 이제 그는 전화 발명에 전념할 수 있는 실험실과 충분한 자금을 갖게 되었습니다. 잠을 잊은 벨은 실험을 하며 밤새도록 앉아 있었습니다. 그의 첫 번째 실험은 Page의 작업을 복제했습니다. 1875년 여름, Bell과 그의 조수인 Thomas Watson은 전류 변동에 의해 구동되는 움직일 수 있는 혀가 있는 자석으로 구성된 장치를 만들었습니다. 다양한 장치가 자석으로 회로에 포함되었습니다. 왓슨과 벨은 인접한 방에 있었다. Watson이 전송하고 Bell이 수신했습니다. 한번은 왓슨이 벨을 작동시키기 위해 전선 끝에 있는 버튼을 눌렀을 때 접촉이 나빠져 전자석이 벨 해머를 자기 쪽으로 끌어당겼다. 왓슨은 그것을 잡아당기려고 했고 그 결과 자석 주위에 진동이 발생했습니다. 왓슨이 만들어낸 스프링의 움직임은 전류의 세기를 바꾸어 벨의 방에 있는 반대편 스테이션의 스프링에 진동 운동을 일으켰고, 와이어는 첫 번째 전화기의 아주 희미한 소리를 전달했다. 그래서 아주 우연히 Bell은 라이트 앵커가 있는 자석이 송신기와 신호 수신기가 될 수 있다는 것을 발견했습니다. 그 이후에는 전류를 이용하여 소리를 전달하고 재생하는 것이 더 이상 어렵지 않았습니다. 이것이 어떻게 일어나는지 이해하려면 영구 자석과 그 부근에서 음파의 작용으로 진동하는 유연한 철판을 상상해 보십시오. 자석의 극에 접근하면 자기장이 강화되고 자기장에서 멀어지면 약화됩니다. (세부적으로 설명하지 않고, 그 이유는 이전 장에서 논의한 것과 동일한 전자기 유도 현상일 것이라는 점에 주목합니다. 자기장에서 움직이는 판에서 전류가 발생한다는 것은 분명합니다. 전류는 플레이트 필드 주위에 자체 자기장을 생성하고 자석의 자기장에 중첩되어 강화 또는 약화됩니다.) 이제 가상 자석에 와이어 코일을 배치해 보겠습니다. 코일에서 자기장이 변동하면 교류 전류가 발생하고 한 방향으로, 그런 다음 다른 방향으로 발생합니다. 수신된 전류를 다른 자석의 권선을 통해 통과시키면 자기장에 영향을 미치며, 이 자기장도 증가하거나 감소하고 첫 번째 자석의 자기장에서 발생하는 모든 변화를 정확히 반복합니다. 철판을 이 두 번째 수신 자석의 극에 놓으면 증가하는 자기장의 작용으로 이 자석에 끌리고 탄성의 영향으로 철판에서 멀어지면서 동시에 소리가 발생합니다. 첫 번째 진동을 움직이는 것과 모든 면에서 유사한 파동. 실제로 이것은 위에서 설명한 상황에서 발생했습니다. 여기서 철판의 역할은 자석의 유연한 전기자에 의해 수행되었습니다. 그러나 그것은 소리의 많은 뉘앙스를 전달할 수 없는 너무 조잡한 장치였습니다. 벨은 그를 대체할 무언가를 찾기 시작했습니다. 의사 친구가 실험에 인간의 귀를 사용하자고 제안하고 시체에서 귀를 얻었다. 벨은 그 구조를 주의 깊게 연구함으로써 음파가 고막을 진동시켜 청각 소골로 전달된다는 것을 발견했습니다. 이것은 그를 얇은 금속 막을 만들어 영구 자석 옆에 배치하여 소리 진동을 전기 진동으로 변환하는 아이디어로 이어졌습니다. 전화가 오기까지 몇 개월의 노력이 필요했습니다. 10년 1876월 14일에야 왓슨은 수신소에서 벨의 말을 분명히 들었습니다. 심지어 더 이른 1876월 800일에 Bell은 그의 발명에 대한 특허를 출원했습니다. 그로부터 불과 XNUMX시간 후, 또 다른 발명가 엘리샤 그레이(Elisha Gray)가 동일한 장치에 대해 동일한 신청서를 제출했습니다. 그러나 특허는 Bell이 자신의 발견을 최초로 발표했기 때문에 XNUMX월에 발급되었습니다. (나중에 Bell은 자신의 우월성을 지키기 위해 Gray 및 다른 발명가들과 여러 차례 소송을 진행해야 했습니다. 결국 Bell은 Gray로부터 전화기 조작권을 샀습니다.) 그해 필라델피아 전시회에서 Bell의 전화기가 주요 전시품이 되었습니다. 그 이후로 최초의 장치가 여전히 불완전했음에도 불구하고 전화기가 빠르게 보급되기 시작했습니다. 같은 XNUMX년 XNUMX월에는 이미 약 XNUMX대의 전화기가 사용 중이었고 그 수요가 증가했습니다.
첫 번째 장치의 장치는 매우 원시적이었습니다. 막대 모양의 영구 자석 A는 클램프 DD로 와이어 LL에 연결된 두 개의 두꺼운 와이어 CC로 끝나는 얇은 구리 와이어의 짧은 유도 코일 B로 한 극에서 둘러싸여 있습니다. 자석의 한쪽 극에는 가장자리를 따라 고정된 연철판 EE가 놓였습니다. 모든 것이 나무 프레임에 설치되었으며, GG의 일부는 사운드 콘 역할을 하는 EE 플레이트 위에 깔때기 모양의 구멍이 있습니다. 바닥에는 나무 프레임이 좁아졌습니다. 여기에는 나사로 고정 된 자석 막대와 두 개의 CC 와이어 만 포함되어 있기 때문입니다. 이 장치는 송신기와 수신기 역할을 모두 할 수 있습니다. 발신국과 수신국에 그런 전화기가 있었다. 그들의 유도 코일은 LL 와이어와 DD 클램프를 통해 상호 연결되었습니다. 원뿔 GG가 관으로 사용되어 그것에 대고 말하면 자석의 극 앞에 있는 판 EE가 진동합니다. 결과적으로 유도 전류가 나선형 B에서 발생했으며 그 변화는 플레이트에 작용하는 음파 진동에 해당합니다. 이 전류는 LL 와이어를 통해 수신 전화의 코일로 흐르고 멤브레인을 진동시킵니다. 콘을 귀에 대면 유선의 다른 쪽 끝에서 말하는 가입자의 음성을들을 수 있습니다. 멤브레인의 움직임에 의해 발생하는 유도 전류는 매우 미약하여 수백 미터의 거리에서만 안정적인 통신이 가능했습니다. 게다가 스피커의 목소리는 너무 조용해서 간섭의 윙윙거리는 소리에 빠져들었습니다. 전화가 신뢰할 수 있는 통신 수단이 되기까지는 수많은 발명가들의 노력이 필요했습니다. 일반적으로 벨의 전화기는 현재의 파동을 음파로 바꾸는 것보다 더 잘하는 것으로 판명되었습니다. 따라서 1877년 영국 발명가 Hughes에 의한 마이크 효과의 발견은 전화의 역사에서 매우 중요했습니다. 원래 형태의 마이크에는 다음과 같은 장치가 있었습니다.
판 B에 장착된 두 개의 석탄 C와 C' 사이에는 끝이 뾰족한 탄소 막대가 설치되었습니다. 소자 E의 전류는 이 탄소봉을 통해 전화기 T의 권선을 통과했다. 공진기 역할을 하는 수평판 A가 흔들리면 탄소봉이 밀려났다. 이 순간 접점에서 전류에 대한 저항이 감소하여 전화의 전류 강도가 눈에 띄게 증가했습니다. 멤브레인은 더 큰 진폭으로 진동하기 시작하여 초기 사운드가 여러 번 증폭되었습니다. 스탠드에 올려 놓은 시계의 희미한 똑딱거리는 소리가 전화기에서 아주 크게 느껴졌다. 접시 위의 파리가 기어가는 것조차 꽤 눈에 띄는 소음 형태로 재현되었다. Hughes가 발명된 지 몇 년 만에 다양한 마이크 디자인이 등장했습니다. 막대 대신 탄소 분말을 사용하는 마이크가 널리 사용되었습니다. 이 경우 멤브레인의 진동으로 인해 분말이 압축되거나 느슨해져서 저항이 지속적으로 변경되었습니다. 마이크에 연결된 전화는 훨씬 더 안정적이 되었지만 여전히 불완전했습니다. 약한 유도 전류는 전송 전선의 저항을 극복할 수 없었습니다. 진동의 특성을 바꾸지 않고 어떻게든 장력을 높일 필요가 있었습니다. 유명한 미국 발명가 Edison은 유도 코일을 사용하여 전압을 증폭할 것을 제안한 재치 있는 탈출구를 발견했습니다. 그래서 전화기는 변압기로 보완되었습니다. 트랜스포머에 대해서는 다음 장에서 더 자세히 설명합니다. 이제 우리는 그 작동 원리만을 설명할 것입니다. 같은 철심에 두 개의 코일을 대고 그 중 하나에 교류를 흐르게 하면 두 번째 코일에도 교류가 유도됩니다. 이 현상을 자세히 살펴보겠습니다. 첫 번째 코일에 의해 생성된 변화하는 자기장은 두 번째 코일의 각 턴에서 특정 전압의 전류를 유도합니다. 이전 장에서 이미 설명한 바와 같이 코일의 회전은 직렬로 연결된 전류 소스로 간주될 수 있습니다. 그런 다음 두 번째 코일 권선의 총 전압은 모든 권선의 전압 합계와 같습니다. 두 번째 코일에서 가져온 전압을 높이려면 권선 수를 늘려야 합니다. 따라서 두 번째 코일의 회전 수를 변경하면 첫 번째 코일보다 작거나 같거나 큰 전압을 얻을 수 있습니다. 그러나 전압이 증가함에 따라 전류는 동일한 요소로 감소하므로 첫 번째 코일과 두 번째 코일의 곱이 동일하게 유지됩니다(실제로 이차 코일의 불가피한 손실로 인해 이 제품은 다소 적음). 트랜스포머 효과는 전자기 유도 현상과 동시에 발견되었지만, 오랫동안 기술에서 직류만 사용했기 때문에 처음에는 응용을 찾지 못했습니다. 전화기는 변압기(유도 코일 형태)가 어느 정도 인기를 얻은 최초의 장치 중 하나로 밝혀졌습니다. Edison이 만든 장치에서 전화기와 마이크는 두 개의 개별 회로에 포함되었습니다. 전류 소스, 마이크 및 변압기의 XNUMX차 권선은 여기에서 하나의 회로에 연결되고 다른 코일과 전화 수신기는 다른 회로에 연결됩니다. 이 전화의 작동 원리는 분명합니다. 멤브레인의 진동으로 인해 마이크의 저항이 지속적으로 변하기 때문에 배터리의 직류가 맥동으로 변환되었습니다. 이 전류는 변압기의 XNUMX차 권선에 인가되었습니다. XNUMX차 권선에는 동일한 모양이지만 더 높은 전압의 전류가 유도되었습니다. 그들은 전선의 저항을 쉽게 극복했으며 상당한 거리를 전송할 수 있었습니다. 이렇게 개선된 전화기는 곧 널리 보급되었습니다.
처음에는 장치가 쌍으로 서로 통신했습니다. 그들은 스위치와 통화가 없었습니다. 가입자에게 전화를 걸기 위해 연필로 막을 두드리기만 하면 됩니다. 그 후 에디슨은 전기 종을 도입했습니다. 1877년 미국 뉴헤이븐에서 최초의 중앙 전화 교환기가 등장했습니다. 여기에서 연결 순서는 다음과 같았습니다. 어떤 사람이나 기관과도 통화를 하고 싶은 가입자는 가입자 북에서 원하는 번호를 찾아 중앙국에 전화를 걸었다. 후자가 응답하면 필요한 번호를 알려주었고, 이 번호가 통화 중이 아닐 경우 교환원은 특수 플러그를 사용하여 필요한 사람에게 연결하고 연결이 준비되었음을 알렸다. 그 후 가입자는 그와 연결된 사람에게로 향했습니다. 대화가 끝나면 그들은 헤어졌다. 동시대 사람들은 전화가 제공하는 편리함을 매우 빨리 인식했습니다. 곧 모든 주요 도시에 전화 교환기가 건설되었습니다. 동시에 전화기에 대한 수요도 증가했습니다. 1879년 Bell은 자신의 전화 회사를 만들었으며 곧 강력한 관심사가 되었습니다. 100년 이내에 미국에서만 25개 이상의 전화기가 설치되었으며 XNUMX년 후에는 이미 XNUMX만 개가 넘는 전화기가 설치되었습니다. 그런 다음이 수치는 한 자릿수만큼 증가했습니다. 벨은 장수를 했고 전 세계에 전화가 보급되는 것을 관찰할 수 있었습니다. 그는 1922년에 사망했고, 그의 기억 속에는 일종의 침묵의 순간이 있었습니다. 발명가의 시신이 담긴 관이 무덤으로 내려졌을 때 모든 전화 대화가 중단되었습니다. 그들은 그 순간 미국에서 13만 대 이상의 전화기가 무음이라고 기록합니다. 저자: Ryzhov K.V.
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