Telefonie

Das Telefon – Symbol moderner Kommunikation


Das Telefon ist heutzutage zu einem immens wichtigen Gebrauchsgegenstand und Werkzeug einer modernen Industriegesellschaft geworden. Der Ausfall dieses Kommunikationsmediums wird vom Normalbürger zumindest als unangenehm empfunden, in der Wirtschaft kann ein solcher Ausfall binnen weniger Minuten Verluste in Millionenhöhe verursachen.

Begonnen hat die Entwicklung des Telefons im letzten Drittel des 19. Jahrhunderts und war begünstigt durch eine Vervielfachung der Kommunikationsbedürfnisse im kommerziellen, politischen und militärischen Bereich. Darüber hinaus bildeten die in dieser Zeit gefundenen wissenschaftlichen Erkenntnisse im Bereich der Physik und Elektrotechnik die Grundlage für Forschungen im Telefonbereich. Letztendlich waren es aber auch der Erfindergeist und das menschliche Bedürfnis, sich mittels Sprache über große Entfernungen zu unterhalten, die damals die Entwicklung des Telefons vorantrieben. Der Begriff „Telefon“ existierte schon vor der Erfindung dessen, was wir heute unter einem Telefon verstehen.

So unterschied man vor der Jahrhundertwende in ein Telefon, das dem akustischen Telegraphen zugeordnet wurde, „wenn sich das Gerät der Fortleitung des Schalls in einem Schallleiter bediente“. Zur Gruppe der elektrischen Telegraphen gehörte das Telefon, „wenn die an dem einen Orte vorhandenen tönenden Schwingungen zur Veränderung oder zur Erzeugung von elektrischen Strömen verwendet und durch letztere dann an einem anderen Orte neue tönende Schwingungen hervorgebracht werden, welche jenen am ersten Orte gleichen“.

Die Erfindung des Telefons


Erste Gedanken von Charles Bourseul (1829-1912): Als Telegrafenbeamter in Paris hatte Bourseul Gelegenheit zum intensiven Studium der Telegrafie. Von Anfang an beschäftigte er sich mit der Lautübertragung auf elektrischem Wege. Da seine Vorschläge bei der Post- und Telegrafenverwaltung kein Gehör fanden, ging er 1854 an die Öffentlichkeit. Er hielt ein Referat über die Möglichkeit der elektrischen Sprachübertragung mittels einer beweglichen Platte, die, mit einem elektrischen Kontakt versehen, abwechselnd einen von einer Batterie gespeisten Stromkreis öffnete oder schloss. Seitens der Wissenschaft bezeichnete man Bourseuls Idee als fantastischen Traum, in der Öffentlichkeit hatte er den Ruf eines „harmlosen Irren“. So kam es, dass er seinen Vorschlag nicht konstruktiv verwirklichte und dieser eine Zeitlang in Vergessenheit geriet.

Telefonie durch galvanischen Strom: Philipp Reis (1834-1874)


Der aus Gelnhausen stammende Reis zeigte schon in frühen Jahren großes sprach- und naturwissenschaftliches Interesse. Er genoss eine höhere Ausbildung an Instituten in Friedrichsdorf und Frankfurt am Main. Bereits 1851 trat er in den Physikalischen Verein in Frankfurt ein. Nach Abschluss seiner Ausbildung erhielt er an seiner alten Schule, dem Institut von Hofrat Garnier in Friedrichsdorf, eine Anstellung als Mathematik- und Physiklehrer.

Reis hatte sich eine Scheune als Werkstatt eingerichtet, in der er bei jeder Gelegenheit physikalische Experimente durchführte. So entwickelte er für den Physikunterricht ein Eichenholzmodell einer Ohrmuschel, welches der Ausgangspunkt seiner Telefonerfindung war. Seine Absicht war es, „Töne aller Art durch den galvanischen Strom in beliebiger Entfernung zu reproduzieren“. Also verklebte er sein Ohrmodell mit Wursthaut, um das Trommelfell zu simulieren, ein dünner Platinstreifen stellte die Gehörknöchelchen dar und lehnte als „Hammer“ am „Trommelfell“. Dort wo der Platinstreifen das Trommelfell berührte, befand sich eine Feder. Diese und der Drehpunkt des Platinstreifens wurden an je einem Pol einer Batterie angeschlossen. Nun wurden die Schallschwingungen in Schwingungen der „Wursthaut-Membran“ umgewandelt, die wiederum im selben Rhythmus den Stromkreis unterbrachen. Reis erkannte sehr schnell, dass er das komplizierte Ohrenmodell durch einen membranbespannten Schalltrichter ersetzen konnte.

Der Empfänger war eine Spule, in der eine Stricknadel steckte (Prinzip: Elektromagnet). Diese Spule wurde vom „zerhackten“ Strom durchflossen, wodurch die Nadel Töne hervorbrachte, die von einer hölzernen Kiste als Resonanzboden verstärkt wurden. Die Übertragung war nur in eine Richtung möglich und die Übertragungsqualität war äußerst schlecht, doch der Apparat funktionierte, wie Versuche aus jüngerer Zeit bewiesen. 1861 folgte die Vorführung dieses Telefons vor dem Physikalischen Verein, Übertragung eines Waldhornsolos. Trotz seiner Bemühungen gelang es Reis nicht, seinem Apparat zum Durchbruch zu verhelfen. Er verkaufte zwar einige Apparate für Laboratorien, doch die „gefeiertsten Männer der Wissenschaft“ sahen seine Konstruktion als Kuriosum an und schenkten dieser keine besondere Beachtung. Angesichts der Tatsache, dass zu dieser Zeit die Entwicklung des Telegraphen noch nicht abgeschlossen war, kam Reis mit seiner Erfindung einfach zu früh.

Die Verwirklichung der Telefonidee: Alexander Graham Bell (1847-1922)


Graham Bell war Taubstummenlehrer mit großem physikalischem Interesse. Nach seiner Auswanderung von Schottland nach Amerika im Jahre 1870, eröffnete er 1873 eine Privatschule für Stimmphysiologie und begann verstärkt physikalische Versuche durchzuführen. Neben einem genauen Studium des menschlichen Ohres und der Sprachschwingungen führte er Versuche zur Mehrfachtelegraphie durch. Hierbei übertrug er Töne verschiedener Stimmgabeln auf elektrischem Wege (Öffnen und Schließen eines Stromkreises) über eine Leitung. Mit Hilfe eines Elektromagneten und einer Stimmgabel konnte er die elektrischen Signale wieder in Töne verwandeln.

Hieraus erkannte er, dass eine Übertragung von Sprache nicht mit einfachen Stromkreisunterbrechungen zu erreichen war, sondern dies nur durch eine kontinuierliche Stromänderung geschehen konnte. Als Lösung seines Problems boten sich die 1831 vom englischen Physiker Faraday gewonnenen Erkenntnisse der „elektromagnetischen Induktion“ (Stromänderung proportional zur Magnetfeldänderung) an. Allerdings wusste Bell diese nicht auf sein Problem anzuwenden, da ihm fundierte elektrotechnische Kenntnisse fehlten. Am 2. Juni 1875 schließlich ließ ihn eine Panne bei seinen Versuchen mit dem harmonischen Telegraphen die notwendigen Zusammenhänge erkennen, und er machte sich sofort zusammen mit seinem Assistenten Watson an die Konstruktion eines elektrischen Sprechtelefons. Das Prinzip war die Umwandlung von Membranschwingungen in elektrische Schwingungen; diese Aufgabe übernahm eine Anordnung aus einem membranbespannten Schalltrichter, der über einen Stift und Anker Verbindung zu einem Elektromagneten hatte. Die Rückumwandlung elektrischer Schwingungen in Schallschwingungen, erfolgte durch ein baugleiches Gerät. Im Gegensatz zu Reis unterbrach Bell nicht den Stromfluss sondern ließ ihn im Rhythmus der Schallwellen schwingen.

Im Februar 1876 wurde Bells Telefon von dessen Anwalt zum US-Patent angemeldet, 2 Stunden bevor Elisha Gray dies für einen ähnlichen Apparat tat. Bereits am 7. März 1876 erhielt Bell das US-Patent für sein Telefon. Doch erst 3 Tage später war das Gerät soweit, dass der erste Satz verständlich übertragen werden konnte. Dieser legendäre Satz war ein Notruf Bells an seinen Assistenten, nachdem er sich Säure über die Hose geschüttet hatte.

Als das Telefon nun seine Funktionalität unter Beweis gestellt hatte, folgte im Juni 1876 die erste Ausstellung. Dabei entdeckte der Kaiser von Brasilien, ein sehr einflussreicher Mann, Bells Erfindung und sorgte gleichzeitig für die dringe und notwendige Publicity. In der Gefolgschaft des Kaisers befanden sich nämlich bedeutende Wissenschaftler, die Bells Erfindung als „das größte Wunder, das je auf dem Gebiet der Elektrizität vollbracht worden ist“ bezeichneten und für deren Verbreitung in der alten Welt sorgten. Dies war umso wichtiger, da die breite Öffentlichkeit Bell als Betrüger oder Bauchredner bezeichnete, auch die damals mächtigste Telegraphengesellschaft, die Western Union Telegraph Company, war nicht am Kauf des Patents interessiert. Doch Bell und Watson ließen sich davon nicht beeindrucken, gingen selbst an die Öffentlichkeit und arbeiteten weiterhin an der Verbesserung des Apparats. So hatte dieser nach Ersetzung des Elektro- durch einen Dauermagneten die denkbar einfachste Form erreicht.

1877 wurde die „Bell Telephone Association“ mit dem Ziel des Aufbaus von Fernsprechnetzen gegründet. Kurze Zeit später war Bell in die ersten der insgesamt rund 600 Patentprozesse verwickelt. Viele „Erfinder“ behaupteten, sie hätten das Telefon vor Bell erfunden, ohne zu wissen, daß das was sie erfunden hatten, ein Telefon war. Sogar Phillip Reis wurde Opfer eines solchen Rechtsstreits.

Siemens & Halske entwickelten eine Fernschreibmaschine (Zeigertelegraphen), die wie eine Büroschreibmaschine aussah. Die Geräte konnten nun bei den Nutzern direkt aufgestellt werden, doch 1933 hatten ganze 13 Teilnehmer den Mut, sich an das Telexnetz anschließen zu lassen. 1939 erhöhte sich die Teilnehmerzahl auf 1500 und 1975 waren es ganze 90.000. Nachdem dieser Fernschreiber das Bild der Büros jahrzehntelang bestimmte, war der nächste entscheidende Einschnitt die Einführung der Elektronik. Siemens entwickelte den Fernschreiber 1000, der sehr kompakt gehalten wurde. Es wurden bereits 8 Integrierte Bausteine (IC’s) eingesetzt. Nach dem der schnellere Teletex das Telex abgelöst hatte, wurde kurze Zeit später das Telefaxsystem erfunden. Mit Telefax war es möglich innerhalb einer Minute alles zu übermitteln was in einem DIN A4-Vormat vorlag (Zeichnungen, Bilder, Texte). Während in Europa weiterhin auf das Teletex System gesetzt wurde, entwickelte man das Telefax in Japan weiter, da es für die komplizierte, bildhafte Schrift besonders geeignet war. Weiterentwicklungen beschränkten sich auf die Größe des Gerätes, die Farbübertragung, die Auflösung der Übertragung und natürlich die Schnelligkeit. 1988 wurden weltweit 3 Mio. Geräte verkauft.

Elisha Gray, dessen Verbitterung verständlicherweise groß war, verbündete sich mit der Western Union und be-gann ebenfalls mit dem Aufbau von Fernsprechnetzen. So wurde er zu einer großen Konkurrenz des Bell-Konzerns. Auch den gegen die Western Union geführten Prozess konnte Bell für sich entscheiden, was zu einer Monopolstellung des Bell-Telefons führte. Oft waren die Erfolge vor Gericht einfach darauf zurückzuführen, dass Bell der erste war, der das Patent für ein Telefon erhielt. 1885 ging aus der „Bell Telephone Association“ die „American Telephone and Telegraph Company“ (AT&T) hervor, welche heute den größten Telefonkonzern der Welt darstellt. 1894 hatte das Prozess Gerangel schließlich ein Ende, da in diesem Jahr Bells letztes Patent ablief. Als Bell am 2. August 1922 starb, waren in den Staaten bereits 14.374.000 (!) Fernsprecher in Betrieb.

Verbesserung des Bell’schen Telefons


Ein Manko war, dass sich Sender und Empfänger in einem Gehäuse befanden, was ein schnelles Wechsel vom Mund zum Ohr und umgekehrt nötig machte. Des Weiteren musste man sehr laut sprechen, um verstanden werden, und ab 75 km Leitungslänge war wegen der schwachen Induktion keine Verbindung mehr möglich. Eine Lösung lag in der Verbesserung des Senders. Die Vorarbeit hierzu hatte der Pariser Elektroingenieur Moncel 1857 geleistet. Er erkannte, dass der Widerstand zwischen einer Metallspitze und Kohle druckabhängig ist. Dieses Wissen führte im April 1877 zur Erfindung des Kohlemikrofons durch Emil Berliner und fast zeitgleich durch Alva Edison.

Das Telefon in Deutschland: Entwicklung im 19. Jahrhundert


Im Oktober 1877 begann Generalpostmeister Stephan Versuche mit 2 Bell-Telefonen durchzuführen. Ergebnis war eine 2 km lange Telefonverbindung in Berlin am 26. Oktober 1877. Dieser Tag ging als Geburtstag des Fernsprechens in Deutschland in die Geschichte ein. Um weitergehende Versuche durchführen zu können, wurde die Firma Siemens & Halske mit dem Nachbau der Bell-Telefone beauftragt. Der Bell-Konzern hatte keine Möglichkeit dagegen etwas zu unternehmen, da in Deutschland erst im Juli 1877 ein Patentgesetz in Kraft getreten war und Bell somit kein deutsches Patent für sein Telefon erwerben konnte. Siemens & Halske produzierten schließlich ab November 1877 täglich etwa 200 Telefone. Ende 1897 gab es in Deutschland 529 Orte mit Telefonanlagen und ca.144.000 Sprechstellen.

Entwicklung im 20. Jahrhundert. Lange Zeit beschränkte sich die Funktionalität eines Telefons auf folgende 3 Leistungsmerkmale:

  • Möglichkeit dem Telefonnetz seinen Verbindungswunsch mitzuteilen (Wählscheibe),
  • Sprachkommunikation mittels Mikrofon und Fernhörer, die ab den 30er Jahren zu einer Einheit, dem sog. Handapparat zusammengefasst wurden,
  • akustische Rufsignalisierung mittels „Klingel“.

Daran änderte sich auch bis in die 70er Jahre nicht viel. Doch mit zunehmendem Wohlstand wurden Aspekte der Farbgebung und des Designs immer wichtiger, das Telefon wurde nicht nur als Werkzeug sondern zunehmend auch als Einrichtungsgegenstand wahrgenommen. Die erste technische Revolution war die Einführung des Tastwahlblocks Mitte der 70er Jahre, was durch die Fortschritte in der Mikroelektronik möglich wurde. Basierend auf dieser neuen Technologie erfolgten in relativ kurzen Zeitabständen weitere funktionale Aufwertungen des Telefons, so z. B. durch Rufnummernspeicher, elektronische Anrufsignalisierung, Lauthören, Freisprechen und Display. 1982 erfolgte durch Einführung des Piezo-Mikrofons (franz. Chemiker Curie entdeckte 1880 den piezoelektrischen Effekt: Druck auf Quarzkristall ==> Spannungsänderung zwischen den Oberflächen des Kristall) eine Verbesserung der Sprachqualität. Darüber hinaus kamen in den 80er Jahren die ersten schnurlosen Telefone auf den Markt.

So wurden und werden die Telefone bis heute ständig in Komfort, Design und Ergonomie verbessert, eine Benutzerführung über Display ist eines der aktuellsten Leistungsmerkmale dieser mittlerweile hoch komplexen technischen Geräte.

Im folgenden Video wird die Erfindung des Telefons anschaulich zusammengefasst:

Quelle: BR Alpha, Florian Semmler

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