전화기의 원리가 매우 궁금합니다?
전화기를 사용하지만 그 원리에 대해 전혀 모르고 사용하는 것 같습니다. 어제 친구에게서 전화가 왔는데 목소리를 듣고 누군지 금방 알았습니다. 어떻게 친구 목소리가 그대로 전화기에 똑같이 들릴까? 하는 의문이 들었습니다. 그 이유가 무척 궁금합니다
7개의 답변이 있어요!안녕하세요. 전승훈 과학전문가입니다.
전화기의 원리를 이해하기에 앞서, 우선 종이컵 전화기에 대해 설명해드리겠습니다.
종이컵에 대고 말을 하면 음파가 종이컵을 울리고 진동이 발생되어 이 파동이 실을 타고 상대방의 종이컵에 도달합니다.
상대방에게 도착한 진동이 종이컵을 울리게 되는 것이죠. 그 진동은 종이컵 안의 공간에서 소리가 확대되어 귀로 들을 수 있는 것입니다.
즉, 소리가 진동으로 되고 다시 소리로 변하는 과정입니다.
(사실 이것은 우리가 일생생활에서 대화하는 것과 같습니다. 우리의 소리도 입에서 출발하여 공기중에 파동으로 변화하고 이게 다시 귀에 들어오는 것이니까요)
전화기 원리의 핵심은 음성 에너지를 전기 에너지로 바꿔주는 원리에 있습니다. 즉, 인간의 음성을 전류로 바꾸고 전류를 다시 음성으로 바꾸는 것이죠.
성대의 진동이 만들어 내는 공기의 진동을 혀의 위치나 입의 모양으로 변화시킴으로써 여러가지의 음파를 입 밖으로 내보내듯이
송화기에는 인간의 성대와 같은 진동판이 있습니다. 이 진동판은 음성에 따라 흔들리고 그 진동의 압력이 진동판 바로 뒤에 있는 탄소가루에 전달됩니다. 탄소가루의 전기저항은 압력에 따라 변화하므로 전류도 음성의 변화와 동일하게 변화합니다.
즉, 탄소가루를 통해 음성과 동일하게 변화된 전류가 흐르게 되는 것이지요. 이 전류가 바로 상대방의 수화기로 전달되게 됩니다.
이 전류는 수화기에서 다시 음성으로 변환되는 과정을 거칩니다. 수화기에는 영구자석에 코일이 감긴 전자석과 소리를 만드는 진동판이 있습니다. 진동판은 항상 영구자석에 의해 흡인되어 있으나 코일에 음성전류가 흐르면 그 전류의 변화에 따라 자력선이 변화하면서 진동판은 음성전류에 맞춰 진동하게 되는 것입니다.
한편, 무선전화기는 일반 유선전화기와 기본적인 특성은 유지하지만 전달방식이 다릅니다.
무선전화기는 코드(음성의파동) 대신 전파 또는 주파수를 이용하는데, 무선전화기1 - 기지국1 - 기지국2 - 무선전화기2로 연결된다고 이해하시면 됩니다.
여기서 기지국1과 기지국2는 유선으로 연결되어 있습니다.
사실상 무선전화기 사이의 연결 중 90%는 유선으로 연결되어 있다고 보는 것이지요.
도움이 되셨다면 좋겠습니다.
---------------------추가내용 ------------------------------------------------------
소리에는 3요소가 있습니다.
- 소리의 세기 : 큰소리와 작은소리가 있죠 이는 진폭으로 이해하시면 됩니다. 진폭이 클수록 큰소리
- 소리의 높낮이 : 도레미파솔라시도에서 낮은 도와 높은 도의 차이이죠. 이는 진동수로 이해하시면 됩니다. 진동수가 많을수록 높은 소리입니다.
- 소리의 맵시 : 음색이라고 합니다. 악기의 소리를 구분하거나 아는 사람의 목소리를 구분하는 것이죠. 사람으로 예를 들면 성대에서 만들어지는 소리의 파동의 형태가 사람마다 다릅니다. 즉, 파동의 모양이 달라 맵시가 다르다는 것이죠.
파동의 기본구조에서 마루와 진폭, 진동, 그리고 파형을 이해하시면 되겠습니다.
자 그럼, 댓글로 다시 질문하신, 파동이 목소리로 변화한다는 것을 다시 설명드리자면,
우리가 전화가 아닌, 실제 대화할때를 생각해보시죠.
소리의 전달은 상대방의 입 -> 파동으로 변환 -> 내 귀 이렇게 전달됩니다.
그 파동은 공기라는 매질이 전달해 주는 것이지요. (공기가 없는 진동상태에서는 소리가 전달되지 않습니다.)
여기서 파동은 소리를 내는 사람에 따라 각기 다 다릅니다. 특색이 있다는 것이죠.
한편, TV에서 보는 모창가수들은 저 파동이 원 가수들의 파동과 비슷하게 흘러간다고 생각하시면 됩니다.
소리의 이동방식이 파동이라는 것을 이해하셨다면.. 다시 처음으로 돌아가 전화기의 진동판을 거쳐 전류로 변환된다는 것을 이해하시게 됩니다.
2. 그럼 파동은 진동판을 통과하면서 그 본연의 파동 특성을 유지한채 흔들립니다. 그리고 진동판의 탄소가루를 통해 음성과 동일하게 변화된 전류가 흐르는 것이구요. 그것이 다시 변환되어 목소리로 들리는 것입니다.
안녕하세요. 백대균 과학전문가입니다.
우리가 말을 하면 떨림이 공기에 전파되고 이 공기떨림을 귀가 감지합니다. 각 사람마다 떨림의 모양이 달라서 목소리의 특징이 있습니다.
이 공기의 떨림을 그림1과 같이 마이크가 전기신호로 바꾸고 이 전기신호가 전선을 타고 멀리 전달되고 전화기에서 스피커의 진동판이 그림 2와 같이 전기신호를 공기의 떨림으로 재생합니다.
<그림 1> 마이크의 원리
<그림2> 스피커의 원리
유선 전화기는 마이크의 전기신호가 전선으로 연결됩니다. 휴대폰은 마이크의 전기신호를 다시 무선 주파수로 바꾸고 이 신호가 휴대폰 중계소를 거처서 상대방 휴대폰으로 전달됩니다. 받은 무선 주파수는 전기신호로 바꾸어 휴대폰 스피커로 갑니다.
모든 녹음과 재생은 전기신호를 CD등 저장 매체에 저장했다가 스피커로 전달합니다. 그리고 마이크 스피커를 통한 공연도 동일한 원리 입니다. 큰 스피커는 전기 신호를 증폭기로 증폭하여 진동판의 떨림을 크게 합니다.
안녕하세요. 이상현 과학전문가입니다.
마이크는 소리의 에너지를 전기에너지로 변환하고,
스피커는 전기에너지를 소리에너지로 변환시켜줍니다.
그 사이 에너지의 전달은 전기에너지의 이동을 통해 데이터화 되어 이동됩니다.
감사합니다.
안녕하세요. 한선옥 과학전문가입니다.
소리의 삼요소는 소리세기, 소리맵시, 소리의 높낮이 입니다 사람마다 음성의 파형이 달래(맵시) 전화로 목소리를 구분할수 있습니다
첼로소리 바이올린소리 장구소리 북소리가 다른이유와 같습니다
소리는 음파의 진동이 귀의 고막을 진동시켜 고막에 연결된청신경이 우리의 뇌에 전달합니다
그럼 어떻게 우리의 목소리가 전선을 타고 먼 거리의 다른 사람에게 그대로 전달될 수 있을까요. 오늘은 이 궁금증을 풀어보겠습니다. 사실 알고보면 전화의 원리는 우리가 어릴적에 종이컵 2개에 실을 묶어 전화 놀이를 하던 원리와 크게 다르지 않습니다.
그럼 전화의 원리를 알기 위해 그레이엄 벨이 1876년 미국 특허청에 제출한 특허의 내용에서부터 살펴보겠습니다. `공기중에서의 복잡한 진동인 음성을 고체를 통해 전달할 수 있고, 이 진동을 전기적 신호로 변환해 전선을 통해 전송하는 장치-전화'가 바로 벨의 특허 내용입니다.
벨의 특허 내용에 나오듯 전화의 핵심은 인간의 음성을 전류로 바꾸고 전류를 다시 음성으로 바꾸는 일종의 변화기술입니다. 벨은 1876년 음파진동에 따라 그대로 전류를 변화시켜 음성을 전하는 방식의 실험에 성공했고, 이 방식으로 자신의 조수인 윗슨과 `윗슨군, 용무가 있으니 이리로 와주게'라는 세계 최초의 통화에 성공합니다.
전화의 원리는 사람들의 목소리를 내는 원리가 비슷합니다. 사람들도 성대라는 진동판을 진동시켜 목소리를 만들어냅니다. 즉, 성대의 진동이 만들어내는 공기의 진동을 혀의 위치나 입의 모양을 변화시킴으로써 여러 가지의 음파를 입밖으로 내보내는 것입니다. 이를 통해 서로 의사를 전달합니다.
먼거리에 있는 상대방에게 음성을 전달하는 전화를 구현하려면 음성을 전류로 변환하는 송화기, 잔류를 음성으로 변환하는 수화기, 전류를 흘리기 위한 전지 및 전류를 전달하는 전선을 갖춰야합니다. 그럼 좀더 자세하기 음성이 전류로, 전류가 음성으로 변환되는 과정을 알아보겠습니다.
먼저 전화통화가 이뤄지기 위해선 송화기에서 음성을 전류로 변환하는 과정이 이뤄져야합니다. 송화기에는 인간의 성대와 같은 진동판이 있습니다. 알루미늄 합금인 듀랄루민 등으로 만드는 이 진동판은 음성에 따라 흔들리고, 그 진동의 압력이 진동판 바로 뒤에 있는 탄소립(탄소가루)에 전달됩니다. 탄소립의 전기저항은 압력에 따라 변화하므로 전류도 음성의 변화와 동일하게 변화합니다. 즉 탄소가루를 통해 음성과 동일하게 변화된 전류가 흐르게 되는 것입니다. 음성전류라 불리는 이 전류가 바로 상대방의 수화기로 전달되게 됩니다.
이 음성전류는 영구자석과 코일, 진동판으로 구성되는 수화기에서 다시 전류에서 음성으로 변환되는 과정을 거칩니다. 수화기에는 영구자석에 코일이 감긴 전자석과 소리를 만드는 진동판이 있습니다. 진동판은 항상 영구자석에 의해 흡인되어 있으나 코일에 음성전류가 흐르면 그 전류의 변화에 따라 자력선이 변화하면서 진동판은 음성전류에 맞춰 진동하게 되는 것입니다. 이를 통해 다시 음성이 재생되는 것입니다. 즉, 사람의 성대에서 나오는 소리에 따른 공기의 진동을 전기의 진동으로 변화시켜 유선을 통해 상대방에게 전달하는 통신방식을 바로 전화라고 부르는 것입니다. 전화는 초창기에 탄소로 만들어 무거웠지만, 최근에는 송화장치로 소형 콘덴서 마이크가 장착되어 훨씬 가벼워졌고, 음질도 크게 향상됐습니다.
이러한 전화의 원리를 바탕으로 수많은 전화 가입자들이 교환기를 매개로 하여 서로 원활하게 통화를 하게 됩니다. 전화 가입자가 전화기를 들면 교환기와 전화기간에 흐르는 전류를 통해 교환기가 이를 감지해 가입자에게 발신음을 들려줍니다. 전화를 거는 사람은 발신음을 확인하고 통화를 원하는 번호를 누르면, 교환기는 이를 수신, 해당회선에 접속명령을 내리게 됩니다.
이때 가입자가 누른 전화번호가 가입자와 동일한 교환기내의 번호라면 해당 교환기가 직접 상대방 가입자의 번호를 찾아 회선을 연결하고, 다른 교환기내 가입자의 번호라면 국간 중계선을 통해 다른 교환기에 해당 가입자의 전화번호를 보내주게 되고, 그러면 그 교환기는 이를 받아서 해당 가입자 회선을 찾아 회선을 연결해주게 됩니다.
회선이 연결되면 발신자에게는 호출음을 들려주고, 착신자에게는 호출신호, 즉 벨소리를 들려주고, 양측이 전화기 송수화기를 들면 바로 통화가 이뤄지게 됩니다.Alarm & Signal Story (daum.net)에서 인용했습니다
안녕하세요. 김태경 과학전문가입니다.
전화의 원리는 사람들의 목소리를 내는 원리가 비슷합니다. 사람들도 성대라는 진동판을 진동시켜 목소리를 만들어냅니다. 즉, 성대의 진동이 만들어내는 공기의 진동을 혀의 위치나 입의 모양을 변화시킴으로써 여러 가지의 음파를 입밖으로 내보내는 것입니다. 이를 통해 서로 의사를 전달합니다
전화의 원리는 사람이 내는 목소리를 그대로 진동판으로 재현한 것입니다.
사람은 성대를 진동시켜 목소리를 만듭니다.
그러면 반대로 전화기가 그 진동을 그대로 재현하면 상대방에게 전달이 되는 것입니다.
전화기는 음성을 전송하는 기기로, 전화기에 내장된 마이크로 평소 말하는 목소리를 입력하면, 이를 전화 신호로 변환하여 상대방 전화기에 전송합니다. 상대방 전화기에서는 전송된 신호를 받아서 원래의 목소리로 변환하여 들을 수 있습니다. 이는 음성 신호를 전기 신호로 변환하고, 다시 전기 신호를 음성 신호로 되돌리는 방식으로 이루어집니다. 전화기는 전화 신호를 전기 신호로 변환하는 마이크, 전기 신호를 음성 신호로 변환하는 스피커, 그리고 전화 신호를 전송하는 회로 등으로 이루어져 있습니다. 이러한 원리로 전화기가 동작하게 됩니다.
