4.4 电话的发明

莫尔斯的电报只能传递文字信息，而且还得用电码表翻译出来才能知道是什么内容。接下来人们自然会想，能不能用电线和电流来传递声音呢？要想知道这个问题的答案，不需要支付报酬，只需了解一下我们是如何听到声音的。

小时候在上物理课的时候，我们已经从老师那里知道声音本质上是一种振动，它可以通过空气或者木头这样的东西传播。所以在没有空气的地方，比如在真空中，声音是无法传播的。当你用力敲击一面锣的时候，锣的表面不停地“哆嗦”，会推拉四周的空气分子跟着它“哆嗦”，这样声音就传出去了。

在我们的耳朵内部有一张分隔中耳及外耳的薄膜，解剖学上叫耳膜或者鼓膜。当声音到达的时候，会导致这层膜也跟着振动，而且振动的形式与声音的来源（比如锣，这叫做音源、声源）一模一样。这样，人就听到声音了。

在你学过的概念中，“波”通常指的是水的涌动，当你向池塘里扔一块石头时就形成了波。和水波一样，声音也是一种波，不同的声音有不同的波形。找一把钢尺，将它的一端固定起来，然后扳动另一端，此时，你听到了什么？

钢尺能发出声音是因为它产生了振动。为了搞清楚它是如何振动的，可以取一块玻璃，用烟把它熏黑，然后将正在振动的钢尺轻轻地与它的表面接触，同时移动钢尺来模仿时间的流逝，这样就记录下了钢尺振动的形状，如图4.7所示。

图4.7 物体振动时会在熏了烟的玻璃上留下波形

人的耳朵之所以能听到声音，据说是耳膜将声波的振动转换成了生物电。生物电刺激大脑中负责听觉的区域，我们就听到声音了。与此相同，为了用电流来传递声音，也需要将声音转换成电流，这就要用到一个叫话筒的东西。

话筒的构造很简单，主要是一个线圈和一个磁场。线圈位于磁场中，并和一个纸片或者塑料片相连。说话或者唱歌的时候，由于声波的作用，纸片也被迫振动，从而带动线圈在磁场中运动，并产生强弱不同的电流。

话筒产生的电流，其波形和产生它的声波一致，所以通常称为音频电流。为了能听到远处的人在说什么，还需要制造一种东西把电流还原成声音。在电学上，这种东西就是扬声器，俗称“喇叭”。

说起来可能令人难以置信，话筒本身就可以当扬声器用。你想想，这不奇怪，当声音电流通过线圈的时候，线圈会产生或强或弱的磁场。线圈本身就位于一个磁场中，两个磁场相互作用，不是互相吸引就是互相排斥。线圈是可以动的，而磁体却是固定的，它们斗争的结果是线圈带动纸片随着声音电流的变化而不停地运动，从而使外部的空气也跟着振动，我们就听到声音了。

第一个发明电话的人，按照比较公认的说法，是美国人贝尔（1847—1922年），他于1876年申请了电话专利权。不过他的方法有个明显的缺点，就是产生的电流一般都很微弱。不要指望现在的技术能对它有所帮助，那个时候还没有发明出将微弱电流放大的装置，要打电话，你非得扯着嗓子大声说话不可。所以后来爱迪生发明的碳精送话器更流行。

与贝尔的法宝不同，爱迪生发明的这个装置像个小碗，中间填满了用优质无烟煤提炼的碳精砂。在碗口上，有一层金属膜，可以导电，但主要用来接收声波。这个装置不能自己产生电流，所以需要串接一个电源，一头接碗，一头接金属膜。当你对着它说话时，由于金属膜的振动，它内部的碳精颗粒会随着声波的变化时而紧密、时而疏松，从而使这个装置的电阻不停地变化。结果，正如你能想象得到的那样，整个电路的电流也会不停地发生变化。就是说，声音已经被转变成电流了。