IL TELEFONO

Introduzione

Il telefono è un apparecchio che permette la trasmissione della voce umana attraverso cavi elettrici.

 La paternità dell'invenzione è controversa. La versione che gode di più credito in Italia attribuisce l'invenzione ad Antonio Meucci, attorno al 1860, che chiamò teletrofono, anche se forse il primato spetta ad un altro italiano, Innocenzo Manzetti, che riuscì a realizzare un apparecchio elettrico in grado di comunicare a distanza già negli anni Cinquanta dell'Ottocento, ma senza riuscire a sviluppare ulteriormente il progetto. Manzetti battezzò la sua invenzione, basata sull'induzione elettromagnetica "télégraphe parlant".

Meucci, avuta notizia dai giornali, scrisse a Manzetti parlando di idee simili. Nel 1877 muore Manzetti. Tutti i suoi prodotti scientifici vengono venduti dalla moglie dello scienziato. 

Elisha Gray lo inventò indipendentemente e ne diede dimostrazione nel 1876, ma due ore prima di presentare la richiesta di brevetto, Alexander Graham Bell nel 1876 presentò la sua (anche se il progetto da lui proposto non funzionava). Come risultato, soprattutto negli Stati Uniti e Canada, Alexander Graham Bell viene normalmente accreditato dell'invenzione. 

 

 L'11 giugno 2002 il Congresso degli Stati Uniti riconosce, storicamente, ad Antonio Meucci la paternità del telefono.

La cornetta nasce quando un centralinista svedese ha l'idea di legare il microfono e il ricevitore ad un bastoncino, in modo da poter avere una mano libera.

La storia delle successive invenzioni e miglioramenti del telefono elettrico comprende: il microfono con membrana piena di granuli di carbone (più tardi sostituito dal microfono electret che viene ora impiegato in quasi tutti i trasmettitori telefonici), il centralino manuale, il selettore a disco, la centralina telefonica automatica, la tastiera per la composizione a toni Touch Tone® (DTMF), la digitalizzazione del suono tramite varie tecniche di codifica

 Il telefono di Meucci

A partire dalla primavera del 1848, Meucci non aveva molto da fare, se si eccettua la galvanizzazione di oggetti per privati.

Accadde così che alcuni suoi amici medici, discutendo con lui dei sistemi terapeutici di Mesmer, sui quali Meucci si era molto documentato, gli chiedessero di farne una verifica su alcuni pazienti, per lo più affetti da reumatismi.

E fu proprio nel corso di questi esperimenti di elettroterapia, che Antonio Meucci scoprì, nel 1849, la possibilità di trasmettere la voce per via elettrica.

A un paziente, che soffriva di "reumatismi alla testa", aveva messo in mano i due conduttori collegati alla batteria. Questi conduttori terminavano con un utensile di sughero della forma mostrata nella figura. Su questo utensile era montata una linguetta metallica saldata ad uno dei due conduttori.

Secondo quanto indicato dallo stesso Meucci, il paziente si trovava nella "terza stanza" (cioè nella prima stanza da sinistra); nella seconda stanza era sistemato un rotolo di filo conduttore. Meucci stava nel laboratorio (dove si trovavano le batterie Bunsen) e teneva in mano un utensile uguale a quello consegnato al paziente. 

Quando, per localizzare più precisamente la sede della malattia, venne ordinato al paziente di mettersi la linguetta metallica in bocca, quest'ultimo, sottoposto a una scarica di 114 V, lanciò un grido che Meucci sentì provenire dall'utensile che, in quel momento, teneva in prossimità del suo orecchio. 

Per proseguire le esperienze di tramissione della voce per via elettrica, senza rischio per il paziente, Meucci avvolse l'utensile in un cono di cartone in modo da evitare il rischio di contatto fra linguetta metallica e corpo umano. 

Anche nelle nuove condizioni riuscì a ricevere il "suono della parola", ma solo come suono inarticolato.

Come è capitato anche per altre invenzioni, la scoperta avvenne dunque per caso. Ma il primo risultato, sebbene imperfetto, fu sufficiente a convincere Meucci a proseguire le sue ricerche su quello che subito battezzò come "telegrafo parlante" (solo cinque anni prima, infatti, era stato inaugurato il primo collegamento telegrafico a grandi distanze Washington-Baltimora). 

Fin dal primo esperimento di trasmissione della voce per via elettrica, all'Avana, in cui il paziente si sorbì una "schicchera" di 114 V, Meucci continuò a fare esperimenti in diverse condizioni: applicò tensioni ridotte a 11,4 V, oppure a 7,6 V:

". . .poiché esperimentando trovai che non mi occorreva una corrente così energica. […] Feci ripetere differenti volte nella stessa giornata. Di poi riprovai in differenti giorni […]Tutte le volte che avevo un poco di tempo lo dedicavo a nuovi esperimenti ".

Arrivato a New York nel 1851, Meucci riprese i suoi esperimenti sul "telegrafo parlante", installando un collegamento funzionante tra i due suoi laboratori (uno nel basamento del cottage, l’altro nel cortile) e la stanza della moglie Ester, invalida, al terzo piano del cottage.

Su questo collegamento Meucci sperimentò, nel corso di una ventina di anni, un gran numero di tipi di telefono e di singole parti , sfruttando effetti elettrostatici ed elettromagnetici.

Meucci realizzò, nel 1856, il suo primo telefono elettromagnetico  e, nel 1858, un telefono elettromagnetico di ottima qualità con cui eseguì un gran numero di esperimenti anticipando varie considerazioni su importanti problemi in campo telefonico

Oggi riteniamo che quella prima trasmissione della voce per via elettrica (1849) sia avvenuta secondo due principi, all'epoca del tutto ignoti, che cominciarono ad essere capiti e sfruttati tecnicamente soltanto dopo il 1876:

• il principio di funzionamento del microfono a resistenza variabile;
• il principio di funzionamento del telefono elettrostatico.

Infatti, quando il paziente gridò per la scossa subita (primo esperimento), venne interposta, nel circuito di collegamento con la batteria di pile Bunsen, la resistenza del contatto (nella bocca del paziente) fra linguetta di rame e saliva. Questa resistenza, che variava per effetto delle variazioni di pressione acustica provocate dal grido, influenzava anche la resistenza complessiva del circuito, provocando variazioni del flusso di corrente elettrica lungo il filo di rame. Il microfono a resistenza variabile fu uno dei fattori del successo della telefonia, consentendo, in particolare, la trasmissione a lunga distanza. Lo stesso principio venne applicato anche nel trasmettitore a liquido di Ehisha Gray e di Alexander Graham Bell.

Cronologia degli eventi

1849 all’Avana, durante esperimenti di elettroterapia, scopre la trasmissione della voce per via elettrica (combinando gli effetti elettrostatico e di resistenza variabile).

1851 a Clifton, Staten Island (New York), ripete l'esperimento dell'Avana.

1854-1855 installa un collegamento telefonico tra i suoi laboratori e la stanza della moglie Ester.

1856 ottiene una buona qualità dal suo primo telefono elettromagnetico, realizzato con nucleo a ferro di cavallo e diaframma di pelle animale.

1857-1858 realizza un telefono elettromagnetico di ottima qualità, con nucleo magnetizzato permanentemente, riuscendo così ad eliminare la batteria.

1860 incarica il suo amico Enrico Bendelari, in partenza per l'Italia, di trovarvi finanziatori che sviluppino il suo sistema nella madrepatria. Subito dopo pubblica sull'Eco d'Italia di New York una descrizione della sua invenzione (oggi non più reperibile, per un incendio all'Eco d'Italia).

1861 Meucci perfeziona il suo telefono elettromagnetico. Bendelari torna dall'Italia (allora, in pieno rivolgimento politico e militare) senza esser riuscito a suscitare interesse al telefono.

1864-65 realizza quello che definì "il miglior strumento della mia vita", usando una scatola di sapone da barba e un diaframma interamente metallico.

1865-1867 sperimenta molte varianti del telefono, usando diversi tipi di nucleo magnetico senza, peraltro, ottenere ulteriori miglioramenti.

1870 (agosto) ottiene la trasmissione della parola alla distanza di circa un miglio, usando come conduttore una treccia di filo di rame isolato in cotone.

1871 (30 luglio) durante la lunga infermità, succeduta allo scoppio del Westfield, la moglie Ester vende a un rigattiere, all'insaputa del marito, tutti i modelli di telefono da lui realizzati, per poter pagare le spese mediche e per comprare il necessario per vivere.

1871 (12 dicembre) ancora convalescente fonda a New York, con tre soci italiani, la "Telettrofono Company", allo scopo di organizzare esperimenti in campo del suo sistema, ottenere brevetti (anche all'estero), e portare al pubblico la sua invenzione. Con soli venti dollari avuti dai tre soci, il 28 dicembre deposita al Patent Office il "caveat" (preliminare di brevetto) N. 3335: "Sound Telegraph". Pochi mesi dopo, uno dei soci muore, un altro si trasferisce all'estero e il terzo ritorna in Italia, sciogliendo, di fatto, la compagnia.

1872 ottiene da Mr. Edward B. Grant, Vice Presidente dell'American District Telegraph Co. di New York, la promessa di effettuare prove in campo sulle linee telegrafiche della compagnia.

1874 dopo due anni di continui rimandi e scuse, Grant dichiara di aver perduto le carte ricevute da Meucci e dice che non farà le prove che aveva promesso.

1876 Bell ottiene il suo primo brevetto. Appena ne è informato, Meucci rivendica ripetutamente la sua priorità e cerca sostenitori alla sua causa.

1883 Meucci pubblica sui principali giornali di New York una lettera in cui si proclama unico e vero inventore del telefono, offrendosi di esibire le prove in suo possesso. Meucci raggiunge notorietà sulla stampa e riceve manifestazioni di simpatia e solidarietà da molte persone.

1885 inizia il processo "Governo degli Stati Uniti contro l'American Bell Telephone Company, Alexander Graham Bell ed altri", volto ad annullare i due fondamentali brevetti Bell, accusati di esser stati ottenuti con frode. Poco dopo, inizia il processo "American Bell Telephone Company contro Globe Telephone Company, Antonio Meucci, e altri", volto a stroncare sul nascere l'iniziativa della Globe Telephone Company a favore di Meucci.

1887 si conclude il secondo processo con la condanna della Globe e di Meucci. Il dispositivo di sentenza è chiaramente di parte e non tiene conto delle molte testimonianze e prove esibite a favore di Meucci.

1889 Muore Antonio Meucci

1897 a otto anni dalla morte di Meucci, si conclude il primo processo (durante il quale furono espressi dal Governo degli Stati Uniti molti riconoscimenti a Meucci) senza vincitori né vinti.

2002 (11 giugno) il Congresso degli Stati Uniti riconosce, storicamente, ad Antonio Meucci, la paternità del telefono.

Come funziona

L’apparecchio telefonico è costituito da 4 elementi fondamentali:

-          il microtelefono (detto “cornetta”), composto da un microfono e dal ricevitore;

-          il commutatore, una specie di interruttore, azionato dalla cornetta, che apre e chiude il collegamento;

-          la tastiera, che permette la selezione automatica dell’utente da chiamare;

-          la suoneria, che avverte il ricevimento di una chiamata.

Principi di funzionamento del microtelefono

SISTEMA ANALOGICO Il primo modello di telefono utilizzava un microfono a carbone, una scatola a tenuta stagna contenente granuli di carbone attraversati da corrente elettrica, chiusa da una membrana che vibra per effetto della voce umana. Parlando al microfono le onde sonore prodotte dalla voce fanno vibrare la membrana che comprime intensamente i granuli di carbone, i quali, poichè fanno parte del circuito elettrico, agiscono come una resistenza variabile che determina maggiore o minore passaggio di corrente. La corrente che esce dal microfono risulta così più o meno intensa, cioè modulata. Le variazioni di corrente arrivano al ricevitore. Il ricevitore trasforma gli impulsi elettrici, prodotti dal microfono, in onde sonore dato che la membrana, sotto l'impulso di una elettrocalamita, vibra e riproduce la voce di chi parla in modo “analogo” a come era stata trasmessa al microfono.

SISTEMA DIGITALE (dall’inglese “digit”, cioè “cifra”). Oggi non si usano più microfoni a carbone. La tecnologia digitale converte le onde sonore in un sistema di cifre (1 o 0) che viene inviato al ricevitore. Il ricevitore lo analizza e lo riconverte in suono. La qualità del suono risulta migliore.

La rete telefonica

È l’insieme dei collegamenti e delle apparecchiature che consentono di effettuare una comunicazione tra due utenti.

Le reti telefoniche sono di tre tipi:

-        Rete a maglia completa: usata solo nei primi tempi, collegava tutti gli utenti tra di loro.

-       Rete a stella: tutti gli utenti sono collegati ad una centrale da cavi “urbani”).

-      Rete mista: gruppi di utenti sono collegati, con cavi urbani, a diverse centrali a loro volta collegate fra di loro da  cavi “interurbani”.

Una “linea” consiste in una specifica connessione tra l'utente e la centrale telefonica locale.

LA COMMUTAZIONE MANUALE. Le prime linee telefoniche erano collegate ad un centralino. Alzando la cornetta si veniva messi in contatto con un centralinista, che smistava la chiamata al destinatario per mezzo di uno spinotto.

LA COMMUTAZIONE AUTOMATICA. I sistemi telefonici moderni utilizzano un sistema di indirizzamento numerico, comunemente chiamato numero telefonico. Il sistema riconosce la destinazione delle chiamate in base alla sequenza dei numeri composti, che in alcuni casi possono essere preceduti da opportuni prefissi. Per iniziare una chiamata locale è generalmente sufficiente comporre il numero, che è obbligatoriamente preceduto dal prefisso telefonico dell'area locale, mentre per una chiamata internazionale è necessario un prefisso, che in Italia è "00", seguito dal prefisso del paese di destinazione, dal prefisso della zona e dal numero telefonico.

L’invenzione del selettore automatico si deve ad Almon Strowger, un becchino di Topeka (Kansas), che deposita il brevetto il 10 marzo 1891.

Telefoni cordless (senza filo)

Un telefono senza filo consiste in una base che è connessa alla linea telefonica e comunica per mezzo di onde radio con un apparecchio portatile. È così possibile l'utilizzo del cordless per effettuare e ricevere chiamate nel raggio di diverse decine di metri, in base alla portata del dispositivo. La base è di solito connessa con la rete elettrica, sia per alimentare il trasmettitore, sia per permettere la ricarica dell'apparecchio portatile. È importante notare che in caso di mancanza di corrente, questi apparecchi non funzionano.

Bibliografia:
"Progetto Tecnologia - Vol.B" (Benente, Ferraiolo, Vitale - Ed. Paravia)
"180 moduli di educazione tecnologica - Energia: fonti e impieghi" (Chini, Conti - Ed. Minerva Italica)
"Contesti tecnologici - Vol. A" (Merlo, Ponticiello - Ed. Le Monnier Scuola)

Altri riferimenti nei link