אלכסנדר גראהם בל והטלפון


379 צפיות

אלכסנדר גראהם בל נולד ב-3 במרץ 1847 באדינבורו שבסקוטלנד. ב-1862 בגיל 16 בל עזב את אדינבורו כדי לחיות בלונדון עם סבו שהיה אמן נאום ידוע ומומחה בתורת הנאומים, הגמגום והדיבור. בל עצמו גם כן כתב כמו סבו מסות על עקרונות הנאום והדיבור ב-1849 וב-1863. אביו היה מורה לדיבור ובל כתוצאה מכך נהפך למורה לחרשים. בל נרשם לאוניברסיטת לונדון ב-1868 ונכח בשיעורי פיזיולוגיה ואנטומיה באותה השנה. ב-1870 הוא והוריו היגרו לברנטפורד, אונטריו שבקנדה. בל נסע לבוסטון ב-1871 ללמד בבית הספר שרה פולר לחרשים, בית הספר הראשון מסוגו בעולם. הוא גם נתן שיעורים פרטיים לתלמידים, כולל להלן קלר. ב-1873 הוא מונה לפרופסור לפיזיולוגיה ווקאלית ואומנות ההיגוי באוניברסיטת בוסטון. הוא נהפך לאזרח אמריקני ב-1874. בברנטפורד, אונטריו בל הרחיב את פעילויותיו הניסוייות. הוא מהר מאוד חשב על שכלול מושג הטלגרף לטלגרפיה הרמונית. ב-1874 בל ראה הדגמה של מכשיר מכאני ששחזר קולות באמצעות רטט של ממבראנה מעור: הפונטוגרף של ליאון סקוט - המכשיר שקדם לפונוגרף של תומאס אדיסון. סקוט המציא את הפונטוגרף ב-1857. המכשיר הדגים את התופעה לפיה ניתן לעקוב אחרי גלי קול באופן ויזואלי. הוא הכיל שופר שבסופו הייתה ממבראנה ואליה היה מחובר מנוף שהסתובב על ציר שנשא מסמר בודד. גלי קול שפגעו בשופר הרעידו ממבראנה ואת המסמר וגרמו למנורה ליצור על נייר מושחר צורה גלית לבנה של צורת הגל של הקול.

הפונטוגרף

בעזרת מכשיר זה ואחרים ששמשו ל-"דיבור נראה", בל חשב שהוא יוכל ללמד חרשים-אילמים לדבר תוך שהם ישוו את ניסיונות הדיבור לרישום תבנית הדיבור. החרשים יראו את השפעות השינויים של איברי הדיבור - השפתיים, הלשון והחך - על יצירת הקולות וכך ניתן יהיה ללמדם לבטא מילים בנפרד. בל עבד עם המכשירים וחיפש אחר כיוונים חדשים למכשירים חדשים שיעזרו לו ללמד את החרשים. בעודו מחפש אחר מטרה זו, בל הבחין בדמיון שבין הפונטוגרף המכאני לאוזן האנושית: הוא הבין שהפונטוגרף הוא למעשה מודל של האוזן האנושית וכנראה הוא יוביל להתחקות מדויקת יותר אחר הרטט של הקול מאשר המכשירים בהם השתמש עד כה. בל הבין שממבראנת עור תשחזר קולות בדיוק כמו האוזן האנושית כאשר מחברים אותה לאיזה שהוא פס או מחט מברזל. מיד אחר כך, בברנטפורד שבאונטריו בקיץ 1874 בל בנה את הפונטוגרף-אוזן. מכשיר זה השתמש במעין מבנה של אוזן אנושית - בעור תוף כממבראנה וגם במחט רוטטת. בעודו מבצע ניסויים במכשיר זה, בל המשיך בעבודתו בבעיית העברת קולות מוזיקאליים על ידי מכשיר טלגרפי שמבוסס על הפרעה בזרם חשמלי. בל כתב, "בהדרגה הגעתי למסקנה שניתן להעביר קול מכל סוג שהוא אם נוכל לגרום לשינוי בעוצמת הזרם בדיוק כמו זה המופיע בצפיפות האוויר כאשר מבוצע הקול...קבלתי את הרעיון שתיאורטית אנו יכולים על ידי חשמל ומגנטיות לחולל זרם כזה. אם רק נוכל לקחת חתיכת מתכת, גוש טוב של מתכת ממוגנט ולגרום לו לרטוט מול קוטב של אלקטרומגנט, אנו עשויים לקבל את הזרם שאנו רוצים...פתאום הבנתי שהעצמות באוזן האנושית היו מאוד מסיביות, אכן יחסית לתופית הדקה והעדינה שהפעילה אותן, ואז המחשבה הופיעה שאם תופית כה עדינה יכולה להניע עצמות שהן יחסית כה מסיביות, מדוע שחתיכת ממבראנה עבה יותר וחזקה יותר לא תזיז את חתיכת המתכת שלי. ואז נהגה הטלפון".במהלך הסתיו והחורף של 1874 בל ועוזרו הצעיר תומס א. ווטסון בילו יותר ויותר זמן על עבודות ניסוייות. מאמציהם נשאו פרי כאשר ב-2 ליוני 1875 הם בצעו ניסויים בממבראנה, בדיאפרגמה, בפסי פלדה ממוגנטים נתלשים ובאלקטרומגנטים. מכשור זה של בל יצר צלילי דיבור גסים ומתכתיים. ווטסון ובל כיווננו את הפסים של יחידת האוזן אותה החלו לבנות. בל בחדר אחד לחץ את הפס חזק ליד האוזן שלו, אחד אחרי השני, בזמן שווטסון שלח לו את זרם החילופין של יחידת הפה מהחדר השני. לפתע אחד מהפסים ביחידת הפה של ווטסון הפסיק לרטוט. בל הציע לווטסון, שהיה בצד השני של הקו לתלוש את הפס כי בל חשב שהוא נתקע בקוטב של המגנט. ווטסון נענה ותלש אותו באצבעות כדי שיתחיל לרטוט. בסופו של דבר נקודת המגע הייתה בסך הכול מוברגת יותר מידי חזק לפס. ווטסון התחיל לכוון מחדש את הבורג בעודו ממשיך לתלוש את הפס ממקומו. באותו הרגע בו הוא תלש את הפס ממקומו בל שמע את הפס בקצה הקו שלו רוטט ופולט את אותם הצלילים של הפס הנתלש. ווטסון נבהל מהצרחה החזקה של בל מהחדר השני ואז בל פרץ בריצה החוצה בהתרגשות כדי לראות את מה שווטסון עשה. בורג הפס היה מוברג חזק מידי והוא מנע מההפרעה בזרם הסוללה מלהתפשט בעוד הפס רטט. מסיבה זו היבבה הרעשנית לא נשלחה על פני כבל התיל מהחדר של ווטסון לחדר הסמוך של בל. רק כאשר ווטסון תלש את הפס הוא רטט ואז בל שמע את יבבת הקול. בל ו-ווטסון בילו את שאר זמנם כאשר הם עובדים על הגילוי שלהם, הטלפון המדבר הראשון, "טלפון הגאלוס" שהיה מוכן ב-1 ביולי 1875: מסגרת עץ ועליו ישבה יחידת האוזן של בל. המכשיר מורכב ממבראנת קלף מתוחה בחוזקה שלמרכזה נקבע החלק החופשי של פס מתכתי ופומית שמכוונת את גלי הקול של הדיבור אל הממבראנה והם מרעידים אותה. תנועת הממבראנה והפס משרה בליבת ברזל עטופה בסולנואיד מתח שעוקב אחר צורת הגל של הסיגנלים המדוברים. מכשיר ממבראנה שני זהה לזה נבנה עבור יחידת הפה. כמה ימים מאוחר יותר בל ו-ווטסון ניסו את שני המכשירים יחד, אחד בכל קצה של הקו, מהחדר של בל לחדר השני, אולם קולות הדיבור לא היו ברורים וליבת הברזל קרעה את הממבראנה.

טלפון הגאלוס

בשלב זה בל כבר הכין הגשת פטנט לטלפון החשמלי המדבר שלו אבל הוא רצה להגיש את הפטנט בבריטניה ובארה"ב בו זמנית. לבסוף ב-14 לפברואר 1876 הפטנט נרשם בארה"ב ואושר ב-7 למרץ 1876 כפטנט מספר 174,465.

דגם הטלפון בפטנט של 1876

בינואר 1876 בל פתח בית מלאכה בבוסטון. הוא שכר שני חדרים בעליית הגג של בית אכסניה. החדר האחורי נהפך למעבדה של בית מלאכה והחדר הקדמי שימש בחלקו כחדר שינה ובחלקו כמעבדה. בל התקין תיל של כבל בין שני החדרים. בתחילת האביב של 1876 בל תכנן ו-ווטסון בנה סוג חדש של יחידה לפה שבו תיל של כבל אשר היה מחובר לממבראנה הוטבל בתוך תמיסה חומצתית בתוך כוס מתכת. גלי הקול של הדיבור הרעידו את הממבראנה וגרמו לשינוי בהתנגדות שבין התיל לכוס וכתוצאה לשינוי גם בהתנגדות של המעגל שכלל את יחידת הפה, יחידת האוזן, הכבל המחבר ביניהם ואת הסוללה. מכשיר זה היה מאוד דומה ליחידת הפה או למיקרופון הנוזלי של אלישע גריי מפברואר 1876.

בל מדבר לטלפון שלו

בערב של 10 למרץ 1876 ווטסון תיאר את הטלפון הזה בעל ההתנגדות המשתנה: "כאשר הכול היה מוכן הלכתי לחדר השינה של בל ועמדתי ליד שולחן הכתיבה עם האוזן ליד טלפון יחידת האוזן. כמעט מיד נדהמתי לשמוע את קולו של בל בוקע ממנו בבירור באומרו: 'מר ווטסון, בוא הנה, אני זקוק לך'. לא היה לנו טלפון יחידת אוזן בקצה של הכבל שלו כך שלא יכולתי לענות לו, אבל כפי שהצליל של קולו הצביע הוא היה זקוק לעזרה. אני מיהרתי למטה למסדרון אל תוך חדרו ומצאתי שהוא שפך את החומצה של הסוללה על בגדיו". כאשר ווטסון נכנס לחדרו של בל ווטסון קרא בקול: "מר בל שמעתי כל מילה שאתה אמרת בבירור". תוך כדי התרוממות הרוח שלהם שפיכת החומצה מהר מאוד נשכחה מהם. זה היה המשפט המובן הראשון שאי פעם נשלח על פני מעגל טלפון – אירוע היסטורי. וכך המילים הראשונות שבל דיבר בטלפון שלו נשמעו אחרי שהוא שפך חומצת סוללה על בגדיו וכאשר הוא זעק לעזרה לעוזרו ווטסון – בוא הנה, אני זקוק לך, ועוזרו כאמור שמע מילים אלה בוקעות ממכשיר הטלפון אותו הם המציאו.לטלפון בעל ההתנגדות המשתנה היה החיסרון שגלים אשר נוצרו על משטח הנוזל של התמיסה גרמו להפרעות. בל לכן שכלל את הטלפון שלו לדגמים נוספים. ב-10 למאי 1876 בל הציג את מערכת הטלפון השלישית בפני האקדמיה האמריקאית לאומנויות ולמדעים בבוסטון. יחידת הפה נוצרה מאלקטרומגנט כפול, מלפניו ממבראנה מתוחה על טבעת וחתיכה מלבנית של ברזל רך מחוזקת למרכזה. פומית מלפני הדיאפרגמה כיוונה את הקול אליה ובעודה רוטטת יחד עם גלי הקול, עוגן הברזל הרך חולל זרמים בסלילים של האלקטרומגנט. זרמים אלה חצו את חוט התיל ועברו ליחידת האוזן. יחידת האוזן מורכבת מאלקטרומגנט גלילי, שצידו האחד בחלקו סגור על ידי דסקה מעגלית מברזל רך והיא קבועה בקצה אחד של הגליל. יחידת אוזן זו דומה לקופסא מתכתית גלילית בעלת דפנות עבות כאשר יש לה מכסה דק מברזל שסוגר על הפתח שלה בעזרת בורג אחד. כאשר זרם גל עובר דרך הסליל של המגנט, המכסה מתחיל לרטוט והקולות מתפתחים כתוצאה.

באותו הזמן המערכות של בל נוסו והודגמו בתערוכות ומול קהל ובין מקומות שהם רחוקים קילומטרים זה מזה. שיחת הטלפון הראשונה למרחקים בוצעה ב-10 לאוגוסט 1876 על ידי בל מאחוזת המשפחה מברנטפורד באונטריו לאסיסטנט שלו שהיה ממוקם בפריס אשר באונטריו במרחק של 16 קילומטרים. בל הרגיש שהיום הגיע וקווי חוטי הטלגרפיה יהיו מתוחים בבתים בדיוק כמו מים או גז וחברים ישוחחו זה עם זה מבלי לעזוב את הבית. אנשים במאה ה-19 הורגלו לטלגרף ששולח הודעות בקוד מורס, אבל לא ל"טלגרף המדבר". אנשי עסקים ועיתונאים מיד הבינו את הפוטנציאל הגלום בטלפון וחשבו על היום בו אנשים המופרדים ביניהם במרחק של קילומטרים רבים ואף מעבר לאוקיינוס יוכלו לדבר.הטלפון של בל (יחידת הפה בעלת הממבראנה, המיקרופון הנוזלי ומיכל יחידת האוזן מברזל) הודגם בתערוכת היובל שהתקיימה בפילדלפיה ב-1876 שם הוא משך תשומת לב רבה. בפגישה של האיגוד הבריטי בגלאסגו במהלך הסתיו של אותה השנה, המדען הבריטי הדגול סיר וויליאם תומסון, בכינויו המאוחר יותר לורד קלווין, תיאר את ביקורו בתערוכה ואת הנאתו מהשימוש בטלפון בפעם הראשונה. הוא שמע "מילים באוזני שדוברו אלי בבירור ללא טעויות על ידי מנוע הדסקה העגולה של עוד אחד מהאלקטרומגנטים האלה הקטנים שאותו אני אוחז בידי. המילים נשמעו כצרחה בקול ברור וחזק על ידי...פרופסור ווטסון....זה היה עד כה הנס הגדול ביותר של הטלגרף החשמלי והוא תודות לאיש ארצנו הצעיר, מר גראהם בל".בל שכלל את מערכת הטלפון השלישית שלו. ביחידת הפה האלקטרומגנט הכפול הוחלף במוט מגנטי יחיד עטוף בסליל קטן. בל שכלל בנוסף את הממבראנה ואת הדסקה אשר בפומית. יחידת האוזן הייתה זהה ליחידת הפה הזו. בל הגיש פטנט (186,787) על צורה זו של טלפון ב-30 לינואר 1877. מדגם זה ב-1878 בל הציע את דגם "מוט הנר" בגלל האמונה השגויה שמגנט קבוע ארוך יהיה חזק יותר מאשר מוט קצר יותר. אותו התכנון יכול היה לתפקד כיחידת אוזן וגם כיחידת פה. גלי טלפון מוט הנר יכלו להמיר קול לגלים אלקטרומגנטיים וחזרה שוב פעם לקול: גלי הקול הרעידו את הדיאפרגמה מברזל כאשר הם משנים את השדה המגנטי של המוט המגנטי, שיצר זרמים משתנים בסליל על ידי השראה אלקטרומגנטית. ולהפך, זרמים בסליל יכלו לגרום לדיאפרגמה לרטוט. אם שמים מכשיר כמו זה בשני קצותיו של חוט תיל ארוך אז מקבלים את טלפון מוט הנר.

הטלפון שהודגם בפני המלכה ויקטוריה

בל זכה לפרסום רב כאשר הוא הדגים למלכת אנגליה ויקטוריה את הטלפון הזה בגרסה משופרת בבית אוסבורן בינואר 1878. החיבור הקווי נעשה עם קוטג' סמוך ועם לונדון ודרום האמפטון. הפטנטים שהוגשו ב-7 למרץ 1876 וב-30 לינואר 1877 בהתאמה נהפכו לפטנטים היסודיים של הטלפון.

קטגוריה: 

הוסף תגובה חדשה

CAPTCHA
משהו קטן לוודא שאינך רובוט. משתמשים רשומים מדלגים
ענה לשאלה / השלם את החסר