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[[Datei:Kohlemikrofon Alois Zettler.jpg|mini|Kohlemikrofon, vermutlich 1920er Jahre]]
Das '''Kohlemikrofon''' ist ein [[Mikrofon]], dessen [[elektroakustisch]]es [[Schallwandler|Wandlerprinzip]] darauf beruht, dass durch [[Schall]] erzeugte Druckschwankungen Änderungen des elektrischen [[Kontaktwiderstand]]es von [[Graphit]]teilchen zwischen seinen Anschlüssen bewirken. Kohlemikrofone werden heute nur noch selten verwendet.

== Geschichte ==
Das erste Mikrofon, das Sprachtelefonie ermöglichte, wurde unabhängig voneinander um 1878 von [[David Edward Hughes]] in [[England]], [[Emil Berliner]] und [[Thomas Alva Edison]] in den [[USA]] entwickelt. Obwohl Edison als erster ein Patent anmeldete, hatte Hughes schon einige Jahre zuvor vor etlichen Zeugen einen funktionsfähigen Prototyp gezeigt, so dass die meisten Historiker Hughes als Erfinder des Kohlemikrofones sehen.<ref>{{Webarchiv |url=http://telephonecollecting.org/DavidHughes.html |text=Bob Estreich: ''Professor David Hughes'' (englisch) |wayback=20191101192223}}</ref><ref>[[Encyclopædia Britannica]]: [http://www.britannica.com/EBchecked/topic/274915/ ''David-Hughes''] (englisch)</ref> Im Jahr 1923 entwickelten [[Georg Neumann (Unternehmer)|Georg Neumann]] und [[Eugen Reisz]] in Berlin das als „Marmorblock-Mikrofon“ oder „Marconi-Reisz-Mikrofon“ bekannte M 109.<ref>{{Internetquelle |url=https://vintagemicworld.com/html/Mic%20of%20the%20month%20June%202018-%20Reisz%20M%20109%20vintage%20carbon%20microphone.html |titel=Microphone of the month June 2018 – Reisz M 109_The first good microphone |abruf=2020-11-26 |sprache=en}}</ref>

== Kohlegrießmikrofon ==
[[Datei:Kohlemikrofon.svg|mini|rechts|Prinzip des Kohlemikrofons; die Hilfsspannung wird üblicherweise vom Telefonnetz geliefert]]
Zur Wandlung dient hier der druckabhängige Kontaktwiderstand zwischen [[Kohlenstoff]]partikeln (Kohlegranulat, Kohlegrieß), die durch eine schallempfangende Blech[[Schwingungsmembran|membran]] komprimiert werden.

=== Aufbau ===
Ein schalldurchlässiges Gehäuse ist auf einer Seite mit einer metallischen [[Schwingungsmembran|Membran]] verschlossen. Diese bildet die eine [[Elektrode]]. Es ist mit aus [[Anthrazitkohle|Anthrazit]] hergestelltem Kohlegrieß gefüllt. Auf der anderen Seite befindet sich die Gegenelektrode.

=== Funktion ===
Zwischen Membran und Gegenelektrode muss über einen [[Arbeitswiderstand]] ([[Elektrischer Verbraucher|Verbraucher]]) eine [[Gleichspannung]] angelegt werden. Die [[Schallwelle]]n werden durch die Membran auf den Kohlegrieß übertragen. Das Prinzip beruht quasi auf einem „[[Wackelkontakt]]“ zwischen den Kohlekörnchen. Die mikroskopischen Lageänderungen der Teilchen bewirken eine [[Modulation (Technik)|Modulation]] des durchfließenden [[Gleichstrom]]s. Dabei spielt auch der für Graphit typische druckabhängige Kontaktwiderstand eine Rolle.

Der Arbeitswiderstand kann bei Festnetztelefonen direkt die Hörkapsel (elektromagnetischer Wandler) sein – eine Verstärkung ist nur bei größeren Übertragungsstrecken nötig.

Unterschiedliche Anwendungsanforderungen kann man in bestimmtem Umfang durch unterschiedliche [[Korngröße]]n gerecht werden.

=== Einsatz ===
Kohlegrießmikrofone wurden bis in die 1970er Jahre in großer Stückzahl in damals üblichen [[Festnetztelefon]]en eingesetzt. Man geht davon aus, dass durch die Erfindung des Kohlemikrofons die Entwicklung des Fernsprechwesens außerordentlich beschleunigt wurde. Die Sprachverständlichkeit war damit ausreichend gut. In den 1960er und 1970er Jahren wurden die Kohlemikrofone in der [[Fernmeldetechnik]] durch die akustisch besseren dynamischen Mikrofone, besonders aber [[Piezomikrofon]]e ersetzt, welche die notwendige Verstärkerelektronik in der Kapsel integriert haben. Die Betriebsspannung wird wie bisher aus der Anschlussleitung gewonnen. Dadurch können Kohlemikrofone in Festnetztelefonen in der Regel 1:1 durch elektronische Varianten ersetzt werden. In den 1980er Jahren wiederum machten diese dem [[Elektretmikrofon|Elektret-Kondensatormikrofon]] Platz.

In der [[Tontechnik]] bzw. für Musikaufnahmen werden Kohlemikrofone aufgrund der geringen Wiedergabequalität nicht verwendet. In der professionellen Tontechnik wurde das Kohlemikrofon bereits in den 1920er und 1930er Jahren vom [[Kondensatormikrofon]] verdrängt.<ref>Thomas Görne, Mikrofone in Theorie und Praxis, 2. Auflage 1996, Seite 59</ref> Heute werden in der anspruchsvolleren Audiotechnik dynamische Mikrofone und Kondensatormikrofone eingesetzt, in günstigen Geräten Elektret-Kondensatormikrofone.

Kohlemikrofone wurden auch als [[Kehlkopfmikrofon]] und zur direkten Modulation von [[Elektronenröhre|röhren]]<nowiki />bestückten Sendern eingesetzt.

In frühen Telefon-Übertragungsstrecken wurden Kohlemikrofone aufgrund ihrer verstärkenden Eigenschaft als [[Repeater]] eingesetzt. Dabei wurde eine Art Lautsprecher mechanisch mit dem Mikrofon gekoppelt.<ref>{{Webarchiv |url=http://www.aqpl43.dsl.pipex.com/MUSEUM/COMMS/mechamp/mechamp.htm |text=The Gallery of Electro-Mechanical Amplifiers |wayback=20150923172755 |archiv-bot=}}</ref> Die Übertragungsqualität war zwar schlecht, die Technik ermöglichte aber Ferngespräche schon vor der Einführung der Elektronenröhre (ca. 1920er Jahre). Bis in die 1950er Jahre wurden solche Verstärker auch in [[Hörgerät]]en eingesetzt, da die Spannungsversorgung wesentlich leichter und einfacher als bei Elektronenröhren war.

== Bauformen ==
Anstelle des Kohlegrießes wurden auch diskrete Graphit-Teile eingesetzt, die durch den Schall zueinander bewegt werden – im Modell links aus dem Jahre 1889 dienen dazu auf Stiften hängende, durch Federn relativ zu einer Holzmembran bewegte Graphitröllchen.
<gallery widths="180">
kohlemikrophon.jpg|Kohlemikrofon mit Holzmembran aus dem Jahre 1889
kohlemikrophon2.jpg|Wandler eines Kohlemikrofons links (Rückansicht):<small> auf Graphitstiften hängende Graphitrollen werden über Federn relativ zu einer Holzmembran bewegt</small>
Snitt genom en Western electrics kolkornsmikrofon med dubbelsidigt verkande membran, Nordisk familjebok.png|Zeichnung aus einer Patentschrift
Kohlemikrofon.png|Die typische, früher in Telefonen übliche, geschlossene Bauform
</gallery>

== Eigenschaften ==
'''Positive Eigenschaften:'''
* Hoher elektrischer Ausgangspegel, dadurch entfällt meist eine zusätzliche Verstärkung; direkt mit der Hörkapsel in Reihe schaltbar
* Verstärkende Eigenschaften
* Niedrige Produktionskosten

'''Negative Eigenschaften:'''
* Starkes Rauschen durch [[Oxidation]]sprozesse an den Spitzen des Kohlegrießes; alterungsabhängig
* [[Klirrfaktor]] oft über 5 Prozent
* Schlecht reproduzierbare Übertragungseigenschaften, lage- und erschütterungsabhängig
* Wartungsaufwändig beziehungsweise begrenzte Lebensdauer
* Stark feuchtigkeitsabhängige Parameter

== Literatur ==
* Harry Dittrich, Günther Krumm: ''Elektro-Werkkunde Band 5 / Berufspraxis für Fernmeldemonteure und Fernmeldemechaniker.'' 4. Auflage, Winklers Verlag, Darmstadt, 1971
* ''Das grosse Buch der Technik.'' Verlag für Wissen und Bildung, Verlagsgruppe Bertelsmann GmbH, Gütersloh, 1972
* Helmut Röder, Heinz Ruckriegel, Heinz Häberle: ''Elektronik 3. Teil, Nachrichtenelektronik'', 5. Auflage. Verlag Europa-Lehrmittel, Wuppertal, 1980, ISBN 3-8085-3225-4

== Weblinks ==
{{Commonscat|Carbon microphones|Kohlemikrofone}}

== Einzelnachweise ==
<references />

{{Normdaten|TYP=s|GND=4779833-6}}

[[Kategorie:Mikrofon]]
[[Kategorie:Thomas Alva Edison]]

Kohlemikrofon - Versionsgeschichte

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