전화기의 원리

전화기의 원리에 대해 알아보자. 우리 아이가 어느날 전화기는 어떻게 멀리떨어져도 선이 없어도 소리가 들리냐고 물어본적있다. 그때 그냥 소리의 진동을 전기적 특성으로 마구마구 엉뚱한 소리로 뭉뚱그려 설명해버리고 말았는데 그 미안한 마음에 자세히 알아볼까 한다.

전화기는 세기 이상의 역사를 가진 통신 장치입니다. 수년 동안 여러 기술적 발전을 거쳤지만, 그것이 작동하는 기본 원리는 여전히 동일합니다. 이 글에서는 전화기가 작동하는 방식에 대해 자세히 살펴보겠습니다.

전화기의 부품

전화기는 각각 특정 기능을 갖는 여러 부품으로 구성됩니다. 이러한 부품은 다음과 같습니다.

마이크 - 이것은 전화기가 대화하는 동안 대화 내용을 수집하는 부분입니다.

스피커 - 이것은 전화기가 소리를 내어 상대방의 목소리를 들을 수 있게 해주는 부분입니다.

키패드 - 이것은 전화기에서 번호를 다이얼하거나 텍스트 메시지를 보내고 다른 기능에 액세스할 수 있게 해주는 부분입니다.

안테나 - 이것은 전화기가 라디오 신호를 수신하고 전송하는 부분입니다.

배터리 - 이것은 전화기에 전원을 공급하는 부분입니다.

디스플레이 - 이것은 전화기가 시간, 전화 번호 표시 및 기타 기능 등의 정보를 보여주는 부분입니다.

 

전화기가 작동하는 방식:

 

기본 구조

송화기

송화기의 진동판은 얇은 금속판으로 만들어져 있는데, 송화기에 대고 말을 하면 진동판이 진동을 하고, 그 진동의 강약에 따라 탄소입자의 저항이 크거나 작게 되어 전류가 변화하게 되는데, 음성의 크기와 높낮이에 따른 진동 회수가 전기 에너지로 변해 통신로를 통하여 상대방에 도달하는 것이다.

수화기

송화기와는 반대로 스피커에 해당하는 부분에서 전기 신호를 음성으로 바꿔준다. 수화기 속에는 영구자석과 가는 동선을 감은 코일이 있는데, 코일에 전기가 흐르지 않을 때는 진동판은 자석에 붙어 있다가 음성 전류가 흐르면 전류의 세기에 따라 코일의 자계가 변화하고, 다시 이것이 영구자석의 자계에 전달되어 진동판이 진동하면서 음성을 재생하게 된다.

 

일반 원리

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.

 

전화 통신까지 전체 구조

전화기는 음성을 전기 신호로 변환하여 전선 네트워크를 통해 또는 무선으로 라디오 파의 형태로 전송할 수 있도록합니다. 마이크로 말할 때, 그것은 소리를 전기 신호로 변환합니다. 이러한 신호는 그런 다음 변조 장치로 전송되어 네트워크를 통해 전송할 수 있는 형식으로 수정됩니다.

수정된 신호는 안테나를 통해 가까이있는 셀 타워를 통해 전송됩니다. 셀 타워는 신호를 수신하고 중앙 교환소로 전송하여 추가 처리하고 목적지로 라우팅합니다.

전화기로 다른 전화기에 전화를 거는 경우, 신호는 목적지 전화의 셀 타워로 라우팅되고 전화기 자체로 전송됩니다. 전화기의 스피커는 그런 다음 전기 신호를 다시 소리로 변환하여 상대방이 대화를 들을 수 있게합니다.

문자 메시지를 보내는 경우 신호는 메시지 서버로 라우팅되어상대방의 전화기에 도달하게 됩니다. 이때 전화기의 키패드를 사용하여 문자를 입력하고, 그 메시지는 전화기에서 다시 전기 신호로 변환되어 서버로 전송됩니다. 이후 메시지 서버는 메시지를 수신한 전화기에 메시지를 전달하기 위해 라우팅을 수행하게 됩니다.

전화기의 전원은 배터리에서 제공됩니다. 배터리는 전화기 내의 회로를 작동시키는 전원을 제공합니다. 배터리는 종종 리튬 이온 또는 리튬 폴리머 기술을 사용하여 만들어집니다.

무선 통신을 사용하는 경우, 전화기는 안테나를 사용하여 무선 신호를 수신하고 전송합니다. 안테나는 전화기의 크기와 모양에 따라 다양한 형태로 만들어질 수 있습니다. 예를 들어, 이어폰의 라디오 안테나는 전화기의 윗부분에 작은 안테나로 내장되어 있습니다.

마지막으로, 전화기는 다양한 기능을 수행하기 위한 소프트웨어를 실행합니다. 이러한 소프트웨어는 운영 체제와 응용 프로그램으로 나뉘며, 전화기의 기능을 확장하거나 변경하기 위해 업그레이드될 수 있습니다.