Глава 6

Устройство первых аппаратов было очень примитивным. Постоянный маг­нит в форме стержня был окружен на одном полюсе короткой индукционной спиралью из тонкой медной проволоки, оканчивавшейся двумя более тол­стыми проволоками. У одного полюса магнита помещалась зажатая по краям плас­тинка из мягкого листового железа. Снизу деревянная оправа суживалась, так как здесь она заключала в себе только магнитный стержень, закрепленный в своем положении винтом, и два провода. Этот аппарат мог служить одновременно и передатчиком и приемником. На станции отправителя и на приемной станции имелось по такому телефону. Их индукционные спирали соединялись между собой посредством проводов и зажимов. Когда конусом пользовались как трубкой и говорили в него, пластинка перед полюсом магнита приходит в колебания; вследствие этого в спирали возникали индук­ционные токи, изменение которых соответствовало действующим на пластинку звуковым колебаниям. Эти токи поступали через провода в спираль прием­ного телефона и вызывали колебание мембраны. Прижав конус к уху, можно было услышать голос говорившего на другом конце провода абонента. Индук­ционные токи, порождаемые движением мембраны, были очень слабы, поэтому устойчивое общение можно было наладить лишь на расстоянии нескольких сот метров. Далее голоса говоривших ста­новились настолько тихими, что тону­ли в гуле помех. Потребовался труд многих и многих изобретателей, прежде чем телефон превратился в надежное средство связи.

Вообще телефонный аппарат Белла оказался более приспособлен для пре­образования волн тока в звуковые вол­ны, чем обратно. Поэтому очень важным в истории телефонии было открытие в 1877 году английским изобретателем Юзом микрофонного эффекта. В своем первоначальном виде микрофон имел следующее устройство.

Между двумя кусками угля, укрепленных на пластине, устанавливался угольный стержень с заостренными концами. Ток от элемента проходил через этот угольный стержень и через обмотку телефона. При встряхивании горизонтальной пластинки, игравшей роль резонатора, угольный стержень смещался. В этот момент уменьшалось его сопротивление току в местах контак­тов, а это, в свою очередь, производило заметное усиление силы тока в телефоне. Мембрана начинала колебаться с большей амплитудой, отчего первоначальный звук усиливался в несколько раз. Слабое тиканье часов, положенных на подстав­ку, воспринималось в телефоне как очень громкое. Даже ползанье мухи по пла­стине воспроизводилось в виде вполне заметного шума.

Через несколько лет после изобретения Юза появилось множество различных конструкций микрофонов. Широкое распространение получили микрофоны, в которых вместо стержней использовался угольный порошок. Колебания мембра­ны вызывали в этом случае то уплотнение порошка, то его разрыхление, вслед­ствие чего постоянно менялось его сопротивление. Соединенный с микрофоном телефон стал работать намного надежнее, но он по-прежнему оставался несовер­шенным. Слабые индукционные токи были не в состоянии преодолевать сопро­тивление передающих проводов. Необходимо было каким-то образом усилить их напряжение, не меняя при этом характера их колебаний. Остроумный выход из положения нашел знаменитый американский изобретатель Эдисон, который пред­ложил использовать для усиления напряжения индукционную катушку. Так телефонный аппарат был дополнен трансформатором.

Если насадить две ка­тушки на один и тот же железный сердечник и пропускать через одну из них переменный ток, то во второй катушке тоже индуцируется переменный ток. Рас­смотрим подробнее это явление. Созданное первой катушкой изменяющееся магнитное поле индуцирует в каждом витке второй катушки ток определенного напряжения. Витки катушки можно рассматривать как последовательно соединенные источники тока. Тогда общее напряжение на обмотке второй катушки будет равно сумме напряжений всех ее витков. Если мы хотим увеличить напряжение, снимаемое со второй катушки, мы должны увеличить число витков. Таким образом, меняя число вит­ков на второй катушке, мы можем получить на ней напряжение меньшее, равное или большее, чем на первой. Однако во сколько раз возрастает напряжение, во столько же раз уменьшается сила тока, так что их произведение в первой и вто­рой катушке остается равным (в действительности, из-за неизбежных потерь во вторичной катушке это произведение даже несколько меньше). Трансформатор­ный эффект был открыт одновременно с явлением электромагнитной индукции, но поскольку в технике долгое время использовался только постоянный ток, он сначала не находил применения. Телефон оказался одним из первых устройств, где трансформатор (в виде индукцион­ной катушки) получил некоторое распро­странение.

В созданном Эдисоном аппарате те­лефон и микрофон включались в две от­дельные цепи. Источник тока, микрофон и первич­ная обмотка трансформатора соединены здесь в одну цепь, другая катушка и те­лефон-приемник - в другую. Принцип работы этого телефона понятен: вслед­ствие колебания мембраны сопротивле­ние в микрофоне постоянно менялось, отчего постоянный ток батареи преобра­зовывался в пульсирующий. Этот ток подавался на первичную обмотку транс­форматора. Во вторичной обмотке индуцировались такие же по форме токи, но более высокого напряжения. Они без труда преодолевали сопротивление прово­дов и могли передаваться на значительные расстояния. Усовершенствованный таким образом телефон вскоре получил широкое распространение.

В первое время аппараты связывались между собой попарно. Они не имели коммутаторов и звонков. Для вызова абонента к аппарату просто стучали каран­дашом по мембране. Впоследствии Эдисоном были введены электрические звон­ки. В 1877 году появилась первая центральная телефонная станция в Нью-Хейвене (США). Порядок соединения здесь был таков. Абонент, желавший говорить с каким-либо лицом или учреждением, в абонентной книжке разыскивал нуж­ный номер и звонил на центральную станцию. Когда последняя отвечала, он сообщал нужный ему номер, и, если этот номер был не занят, оператор соединял его с требуемым лицом с помощью специальных штекеров и сообщал ему, что соединение готово. После этого абонент обращался уже к соединенному с ним лицу. По окончании разговора их разъединяли.