Categorieën
Bètacanon

Bètacanon (45): Telefoon

Grote kans dat je hem vandaag nog gaat gebruiken, of al gebruikt hebt. De telefoon is mede dankzij de sterke opkomst van het ‘mobieltje’ in de jaren negentig een alledaags gebruiksgoed geworden. Waren er in Nederland in 1995 drie mobiele telefoonaansluitingen per honderd inwoners, volgens TNO zijn het er dit jaar al 107. Wereldwijd, bellen er 2,6 miljard mensen mobiel, een verdrievoudiging sinds 2000 en al tweemaal zoveel als dat er vaste telefoonaansluitingen zijn.

De telefoon (‘telefoon’ is afgeleid van het Griekse t??e (ver) en f??? (stem)) stelt ons in staat te spreken met iemand die zich (ver) buiten gehoorafstand bevindt. Daarmee is de telefoon een middel tot telecommunicatie: zonder je fysiek te hoeven verplaatsen, kun je informatie van de ene plek naar de andere overbrengen. Bovendien is de manier van communicatie synchroon, je kunt in een telefoongesprek namelijk direct op elkaar reageren. Dit in tegenstelling tot vormen van asynchrone communicatie, zoals faxen, e-mail, sms’en en discussiefora op het internet.

Hoewel er dus steeds meer en meer draadloos wordt getelefoneerd, is het een koperen draad die aan de basis staat van de ontdekking van de telefoon. De Schot Alexander Graham Bell, vaak genoemd als dé uitvinder van de telefoon, was niet de eerste die ontdekte dat het menselijk stemgeluid overgebracht kon worden met behulp van elektriciteit. In 1849, 27 jaar voordat Bell zijn ‘apparaat voor het elektrisch overbrengen van geluid’ patenteerde, was het de Italiaanse uitvinder Antonio Meucci die de ontdekking per toeval deed.

Meucci had een manier gevonden om met behulp van elektrische schokken zieken te behandelen en toen hij deze behandeling in 1849 wilde toepassen op een patiënt, gebeurde het: de patiënt had een kleine koperen elektrode in zijn mond en een koperen stangetje in zijn hand. De elektrode en het stangetje waren – los van elkaar – via lange koperdraden verbonden met twee andere elektroden. In een kamer verderop, plaatste Meucci een van deze elektroden in zijn eigen mond en plaatste op de elektrode in zijn hand een klein stroompje. De patiënt, door zijn migraine uiterst gevoelig voor de kleinste stroomstootjes, had van de pijn een kreet geslaakt. Meucci ‘voelde’ dit geluid via de elektrode in zijn eigen mond.

Wat was er precies gebeurd? Toen de patiënt schreeuwde, ontstond er door de trilling een sterke variabele weerstand tussen de koperen elektrode en het speeksel in zijn mond. Deze weerstand was via het lichaam verbonden met het koperen stangetje in zijn hand. De totale weerstand in het circuit van koperdraad werd hierdoor ook variabel en dat had tot gevolg dat de elektrische spanning van de elektrode in Meucci’s mond ging variëren. Een natuurkundig verschijnsel (een elektrostatisch effect) veroorzaakte dat Meucci de schreeuw kon horen in zijn hoofd. Meucci werkte zijn ontdekking uit en zorgde er voor dat er door een kegelvormig voorwerp gepraat en geluisterd kon worden. Een eerste prototype van de telefoon was daar.

Hoewel de telefoon een indrukwekkende werking heeft – door het kleine apparaatje in je broekzak kun je een gesprek voeren met iemand aan de andere kant van de aardbol – is het een ingenieus simpel principe, dat er aan ten grondslag ligt.

Een basic telefoonsysteem bestaat uit twee apparaatjes die als zowel microfoon als luidspreker kunnen fungeren en een koperen draad die deze apparaatjes met elkaar verbindt. In het apparaat wordt met behulp van een membraan geluid (trillingen van de lucht) omgezet in een elektrisch signaal (elektrische stroom). Door te spreken, vorm je geluidsgolven die zich voortplanten in de lucht. Deze geluidsgolven brengen het membraan in trilling. Aan het membraan zit een spoel gekoppeld, die vrij om een magneet hangt. Door de trilling van het membraan beweegt de spoel in het aanwezige magnetisch veld, wat een elektrische inductiestroom teweegbrengt in de spoel. Deze stroom is afhankelijk van de sterkte en de frequentie van de trillingen, dus van het geluidsvolume en de toonhoogte. Het ontstane elektrische signaal wordt over de koperen draad geleid naar het andere (exact gelijke) apparaatje en wordt – via de omgekeerde weg – omgezet in een trilling van het membraan aldaar. Het membraan oefent op deze manier afwisselende druk uit op de lucht en dit zorgt voor de golven die ons oor weer kan vertalen in het oorspronkelijke geluid. Simpel toch?

Met behulp van telefooncentrales worden meerdere telefoons aan elkaar gekoppeld. Maar hoe bepaal je eigenlijk met wie je een telefoongesprek voert? Om in contact te komen met iemand, stuur je een stroompje (gevormd naar aanleiding van toetsdrukken of het draaien van de ouderwetse draaischijf) naar de centrale, die het stroompje uitleest en vervolgens verbinding legt met een andere centrale (interlokaal bellen) of direct met de juiste telefoon (lokaal bellen). Van de bereikte telefoon zal de bel overgaan en als er iemand opneemt, kun je een gesprek voeren.

Nu is er de laatste jaren in razend tempo van alles veranderd op het gebied van de telefonie, maar de moderne vaste telefoon verschilt nog in weinig opzichten van eerdere telefoons. De grootste vooruitgang die het huidige vaste netwerk kent ten opzichte van het vroegere is de digitalisering van de verbindingen. Op de analoge manier kunnen over één koperdraad meerdere gesprekken worden geleid. Dit gebeurt op dezelfde manier als dat er over één coaxkabel tientallen radio- en televisieprogramma’s kunnen worden verzonden: elk gesprek krijgt zijn eigen frequentie. Het aantal gesprekken dat zo op één draad gevoerd kan worden is beperkt. Bovendien neemt de geluidskwaliteit af naarmate de gesprekspartners verder van elkaar verwijderd zijn.

Bij digitalisering van (analoge) spraaksignalen worden de signalen opgedeeld in kleine datapakketjes van getallen, die om de beurt over de verbindingen tussen de telefooncentrales worden geleid. Dankzij deze methode kunnen er meer gesprekken over één draad geleid worden en is de geluidskwaliteit constant. In plaats van koper wordt er tegenwoordig veel gebruik gemaakt van glasvezel als verbinding tussen telefooncentrales. Het grootste voordeel hiervan is dat glasvezel veel minder last heeft van signaalverlies en ongevoelig is voor storingen van buitenaf. In plaats van dat er een stroompje over een draad wordt geleid, wordt de elektriciteit eerst omgezet in licht en dat wordt door de vezels van zeer helder glas gestuurd. Doordat het licht in de vezel volledig intern wordt weerkaatst, kan het licht aan de andere kant van de kabel weer omgezet worden in het oorspronkelijke elektrische signaal (en vervolgens weer in het oorspronkelijke geluid). Op de bodem van de zeeën tussen Engeland, Nederland, Duitsland en de Verenigde Staten ligt een ring van glasvezelkabel met een lengte van 14.000 kilometer. Met de snelheid van licht in glas, doet een lichtsignaal er slechts 70 milliseconde over om door deze hele ring te reizen.

Deze technische ontwikkelingen hebben bijgedragen aan een beter en sneller telefoonnetwerk. Maar wat is voor ons, als telefoongebruiker, nu de fijnste ontwikkeling geweest? Juist, we zijn van de draad verlost. Let wel: onze moderne telefoon zit dan wel niet meer aan een draad verbonden, maar het grootste deel van de dataoverdracht gaat nog steeds via kabels. Als je een gesprek voert door je mobiele telefoon, dan zendt deze radiogolven uit naar de zendmast van het dichtstbijzijnde basisstation. Het opgevangen signaal wordt vaak gewoon via kabels doorgestuurd naar een centrale in het netwerk. Deze centrales zijn ook gekoppeld aan het vaste telefoonnet en zo kun je dus bellen waar je maar wilt.

Terwijl de mobiele telefonie de afgelopen jaren een enorme vlucht heeft genomen, neemt het aantal vaste telefoonaansluitingen in Nederland de laatste jaren juist af. Waren er in 2000, na jaren van stijging, nog 62 vaste aansluitingen per honderd inwoners, in 2005 zakte dat naar 59. En het aantal blijft dalen. Een verklaring hiervoor is dat huishoudens in toenemende mate hun vaste telefoonaansluiting vaarwel zeggen en enkel nog mobiel bellen.

Niet alleen de mobiele telefoon lijkt de vaste telefoonlijn te gaan vervangen. Relatief nieuw is telefoneren via internet, ook wel VoIP (Voice over Internet Protocol) genoemd. Bij deze techniek worden gesprekken eveneens gedigitaliseerd tot datapakketjes. Deze worden vervolgens via internet verstuurd, net als de datapakketjes die webpagina’s bevatten. Grootste voordeel voor de beller: de prijs. Bellen via internet is vaak goedkoper dan via de reguliere telefoonaansluiting en kan zelfs gratis. Volgens het CBS belt al één op de vier internetters via zijn of haar computer, twee jaar terug was dat nog maar 6 procent.

Gezien de tendensen in de telefonie, lijkt de goede oude telefoon langzaam te verdwijnen. Zijn plaats zal worden ingenomen door steeds kleiner wordende, multifunctionele, draadloze apparaatjes en software waarmee je kunt bellen via internet. Iemand kunnen bellen, is al de normaalste zaak van de wereld. Maar laten we niet vergeten hoe schitterend die ontdekking, slechts anderhalve eeuw geleden, is geweest.

Tekst: David van Paesschetn (1984)

Relevante boeken
Worden in de loop van 2020-2021 toegevoegd (3 september 2020)

Homepage Bètacanon
(maandag 12 november 2007)

Door Hans van Duijnhoven

Bibliothecaris sinds september 1979. Werkzaam in de regio Noord Oost Brabant.

Geef een reactie