전화는 어떻게 해서 상대방과 연결되나

음성이 전기에 의해 전달되는 원리를 설명했지만, 전화에는 또 하나의 불가사의한 면이 있다. 다이얼을 돌리면, 금방 수많은 가입자 중에서 상대방과 연결이 되어 통화할 수 있다는 점이다. 이것은 전화국에 설치되어 있는 자동교환기의 덕택이다. 즉, 전화를 걸기 위해 송수화기를 들면, 수신대의 스위치가 켜져서 교환기와의 회로가 연결된다.
다이얼을 돌린 후 손가락을 빼면, 갈고리가 톱니바퀴에 걸려서 큰 톱니바퀴가 돌아간다. 그때 캠이 돌아 다이얼한 숫자의 수만큼 펄스 접점을 개방한다. 이렇게 해서 다이얼이 원 위치로 돌아올 때, 숫자의 수에 따른 펄스 전류가 보내진다. 한편 푸시폰의 경우에는 푸시 버튼에 발진회로가 붙어 있다. 버튼을 누르면 음성대역 내의 두 정현파가 발진되어 선로에 보내진다. 이를테면 숫자 1의 버튼을 누르면 697㎐와 1,209㎐의 합성파(合成波)가 보내진다. 푸시폰의 푸시 버튼을 누를 때마다 삐, 뽀, 뿌 하는 신호음이 들리는 것은 그 때문이다. 교환기는 이 정현파 전류를 필터를 통해서 해독하여 번호숫자를 알아낸다.
전화기의 자동교환기에는 스텝 바이 스텝 교환기, 크로스바 교환기, 전자교환기의 세 종류가 있는데, 크로스바 교환기가 주류를 이루고 있다.
크로스바 교환기는 그림에서 보듯이 수평과 수직방향으로 바(棒)가 배치되어 그 교차점 부분에 접점이 설정된다. 수평 및 수직의 바는 각각 선택 전자석과 유지 전자석에 의해 작동되며 그 교점의 접점이 닫혀져서 회로가 연결된다. 교환기에 들어온 펄스 신호에 따라 양쪽의 전자석이 작동하여 원하는 전화기에 접속시킨다.

전화는 어떻게 해서 음성을 전하나

전화기에서 가장 핵심이 되는 것은 음성을 전류로 바꾸고 전류를 다시 음성으로 바꾸는 변환(變換)기능이다. 우리는 성대를 진동시켜서 목소리를 내고 있다. 즉 성대의 진동이 만들어 내는 공기의 진동을, 혀의 위치나 입의 모습을 변화시킴으로써 여러 가지 음파를 내보내고 있는 것이다. 인간의 목소리를 주파수로 따져보면, 100~5,000㎐ 정도이다. 그러나 대부분이 낮은 주파수의 성분으로 되어 있다. 전화로 전송되는 신호는 300~3,400㎐로, 전화 목소리가 실제와 달라지는 것은 이렇게 주파수의 범위가 좁기 때문이다. 전화는 최대한 자신의 용건이 상대방에게 전해지기만 하면 되므로, 좁은 주파수대역을 채택하여 한꺼번에 많은 사람의 소리를 보낼 수 있도록 하고 있다. 그 때문에 음질이 희생되고 있는 것이다. 전기로 음성을 전달하기 위해서는 음성을 전류로 변환하는 송화기, 전류를 음성으로 변환하는 수화기, 전류를 흘리기 위한 전지 및 전류를 전달하는 전선이 필요하다.
먼저 송화기(送話器)는 음성에 의해 듀랄루민으로 만든 진동판이 진동하면, 그 진동에 의한 압력이 탄소립(炭素粒)에 전달된다. 탄소립의 전기저항은 압력에 의하여 변화하므로 회로를 흐르는 전류도 음성의 변화와 꼭 같이 변화한다. 이 전류를 음성전류라 한다. 이 음성전류가 상대방의 수화기로 흐른다. 수화기는 영구자석과 코일 및 진동철판으로 구성되어 있다. 진동판은 항상 영구자석에 의해 흡인되어 있으나, 코일에 음성전류가 흐르면 그 전류의 변화에 따라서 자력선(磁力線)이 변화하므로 진동판은 음성전류에 맞추어 진동한다. 그 결과 송화기에서 보내진 음성이 재생되는 것이다.