Wikijunior Wie Dinge funktionieren/ Handy

„Professor Zehnstein!“ Keil lief rufend über das Deck. Emilia Zehnstein saß wiedereinmal lesend auf dem Vordeck. Sie schaute auf, während der Matrose auf sie zulief. „Professor, sie sollen mal in den Funkraum kommen, ihre Eltern sind am Apparat!“ Emilia stand auf und keine Minute später stand sie im Funkraum an den Geräten. „Hallo Papa? Ja, hier ist Emilia." – „Nein, die Fahrt ist bisher sehr ruhig, wir haben gestern die Stromfälle gesehen, das war toll im Sonnenuntergang.“ – „Nein Papa, mein Handy hat hier kein Netz, natürlich musst Du zum Hafen, um mit mir zu sprechen...“

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Ein Handy (sprich: Händy) ist ein tragbares Telefon. Wir nennen es nur umgangssprachlich Handy, weil es so handlich ist. Menschen in anderen Ländern haben andere Bezeichnungen dafür und auch wenn unsere Bezeichnung englisch klingt, können Menschen, die englisch sprechen, damit nichts anfangen. Sie bezeichnen ein Handy mit dem Wort Mobile (Sprich: Mobeil) oder Cellphone (Sprich: Sellfon). Die richtige Bezeichnung für Handys ist Mobiltelefon.

Wer hat’s erfunden?

Die Erfindung des Handys wird Dr. Martin Cooper (Sprich: Martin Cuper) zugeschrieben. Er tätigte den ersten erfolgreichen Anruf am 3. April 1973. Allerdings besteht ein Handy aus vielen Dingen, die zusammen funktionieren müssen. Martin Cooper und sein Team hat nur als erstes alle diese Dinge erfolgreich miteinander kombiniert. Schon vor 100 Jahren haben Autoren von Zukunftsgeschichten das Mobiltelefon vorhergesagt.

Das Mobiltelefon basiert auf mehreren notwendigen sogenannten Schlüsseltechnologien: dem Funk (also der Informationsübertragung durch die Luft), dem Telefon (also dem gleichzeitigen Sprechen mit und Verstehen des Gegenübers), dem Akku (also der tragbaren Energieversorgung) und der Mikroprozessortechnik (also der Zusammenschaltung von ganz vielen kleinen elektronischen Schaltern, die wir Transistoren nennen, damit die Informationen verarbeitet werden können.

Wie funktioniert es?

Das Mobiltelefon ist eine Kombination aus einem Telefon und einem Funkgerät. Wie mit einem Telefon kannst du mit deinem Gesprächspartner sprechen und ihr könnt gleichzeitig sprechen und euch hören. Wie bei einem Funkgerät kannst du das „durch die Luft“ tun, wo immer du gerade bist (mit kleinen Einschränkungen, aber dazu später mehr). Die Signale die das Mobiltelefon dafür benutzt sind wie Radio- oder Fernsehwellen, nur in einer Sprache die das Telefon deiner Eltern versteht und nicht euer Fernseher.

Diese Signale werden zwischen einem Mobiltelefon und einer sogenannten Basisstation hin und her geschickt. Die Basisstation ist in der Mitte einer sogenannten Mobilfunkzelle. Zelle heißt auf Englisch Cell (Sprich: ßell), daher kommt die englische Bezeichnung Cellphone (Sprich: ßell-fohn). Die Basisstation ist eine Antenne auf einem Mast oder einem hohen Hausdach und stellt dann die Verbindung mit dem normalen Telefonnetz oder einer anderen Funkzelle her.

Damit du oder deine Eltern auch telefonieren können, während ihr euch bewegt, gibt es ein Netz von Funkzellen. Auf englisch heißt das Handy Cellphone, weil es in einer Funkzelle arbeitet. Eine Funkzelle ist ein Gebiet in dem sich eine Basisstation befindet. Wenn du dich auch in diesem Gebiet befindest, dann verbindet sich dein Handy mit dieser Basisstation. Wenn du dich bewegst und in eine andere Funkzelle kommst, dann wird deine Verbindung nahtlos an diese andere Funkzelle weitergeleitet und dein Gespräch geht ungestört weiter.

Wenn du aber in ein Gebiet gehst, das zu keiner Funkzelle gehört, dann bricht dein Gespräch ab. Wenn du dann auf dein Handy schaust, siehst du, dass ganz oben rechts auf dem Bildschirm keine „Balken“ mehr angezeigt werden. Wenn das jemandem passiert, sagt er: „Ich hab kein Netz hier!“

Es kann auch vorkommen, dass du dich in einer Funkzelle befindest aber schon sehr viele Leute dort mit ihren Handys telefonieren und für dich keine Verbindung mehr frei ist. Je nach der von der Basisstation benutzten Technik können pro Funkzelle 4 bis 860 Menschen gleichzeitig telefonieren.

Wenn es viele Basisstationen und viele kleine Funkzellen gibt, die sich überlappen, so dass das ganze Land lückenlos damit bedeckt ist, dann können viele Leute gleichzeitig von allen Orten aus mit allen Orten telefonieren.

Warum viele kleine Funkzellen? Warum nicht eine große Funkzelle für das ganze Land? Wenn die Funkzellen klein sind, dann bedeutet das, dass die nächste Basisstation nicht weit von dir entfernt ist, egal wo du bist. Dann braucht dein Handy nur wenig Strom, um über die kurze Verbindungsstrecke zur Basisstation zu funken. Und wenn dein Handy nur wenig Strom braucht, ist der Akku im Handy nicht so schnell leer. Du kannst länger telefonieren, bevor du dein Handy wieder an einer Steckdose aufladen musst.

Stell dir vor du bist in einem Zimmer mit vielen Leuten. Wenn du jemandem was sagen willst, der an der anderen Seite des Zimmers steht, dann musst du laut brüllen und dich sehr anstrengen. Und alle anderen Leute brüllen auch und stören sich gegenseitig. So ist das bei einer großen Funkzelle.

Wenn du aber mit jemandem sprichst, der direkt neben dir steht, dann kannst du ganz normal sprechen ohne Anstrengung. Und an der anderen Seite des Zimmers können sich zwei Leute miteinander unterhalten, ohne dass ihr euch gegenseitig stört. So ist das mit den kleinen Funkzellen.

Welche Vorteile hat ein Handy?

Mit einem Handy kannst du fast überall telefonieren, in jeder Stadt, in jedem Land, überall auf der Welt. Im Unterschied zum Handy gibt es Festnetz-Telefone. Das bedeutet, dass diese Telefone über eine Telefonleitung funktionieren. Das Telefon wird in der Wohnung in einer Telefonsteckdose angesteckt. Von der Telefonsteckdose geht eine Leitung zum nächsten Vermittlungsknoten und von dort in das Telefonnetz. Wenn du telefonieren willst, musst du dahin gehen, wo das Telefon steht.

Für die Wohnung gibt es so etwas wie ein Handy, es wird Schnurlostelefon genannt. Das Schnurlostelefon funktioniert wie das Handy mit Funk. Es verbindet sich auch über eine Basisstation mit dem Telefonnetz. Die Basisstation ist in der Wohnung und dort in der Telefonsteckdose angesteckt, sie funktioniert also auch über das Festnetz. Der Unterschied liegt in der Reichweite. Die Basistation für das Handy hat eine Reichweite von mehreren Kilometern. Die Basisstation für das Schnurlostelefon hat nur eine Reichweite von ungefähr 50 Metern. Du kannst also mit dem Schnurlostelefon nur in der Wohnung herum gehen und telefonieren. Wenn du weiter weg gehst, hast du keinen Empfang mehr.

Woher bekommt es seine Energie?

Alle tragbaren Telefone haben einen Akku für Elektrischen Strom.

Zum Aufladen der Batterie wird das Mobiltelefon an ein Ladegerät angeschlossen, das entweder an eine Autobatterie oder an eine elektrische Steckdose angeschlossen wird. Durch das Aufladen wird elektrische Energie auf dem Akku gespeichert, die dann vom Mobiltelefon nach dem Abtrennen des Steckers langsam verbraucht wird.

Die meisten Mobiltelefone verwenden normalerweise eine 3,6-Volt-Batterie. Die Batterie hält normalerweise 2-3 Tage, bevor sie wieder aufgeladen werden muss, je nachdem, wie viel das Telefon benutzt wird.

Wie gefährlich ist es?

Bei richtiger Nutzung ist ein Mobiltelefon überhaupt nicht gefährlich. Ein Mobiltelefon nutzt Mikrowellenfrequenzen, um kabellos mit einer Basisstation zu kommunizieren. Dazu überträgt es etwa 1 Watt Leistung von seiner Antenne. Man kann das mit dem Stromverbrauch einer einzelnen Weihnachtsglühbirne vergleichen.

Da das Sprechen mit einem Mobiltelefon ablenkt, kann es gefährlich sein, es während der Fahrt zu benutzen. Mehrere Studien haben gezeigt, dass Autofahrer mehr Unfälle bei der Benutzung von Mobiltelefonen haben, auch wenn sie "freihändige" Systeme benutzen. Viele Länder und einige US-Bundesstaaten haben Gesetze zur Einschränkung der Nutzung von Mobiltelefonen während der Fahrt verabschiedet.

An vielen Tankstellen gibt es Schilder, die davor warnen, während des Tankens zu telefonieren. Es besteht eine geringe Wahrscheinlichkeit, dass ein zerbrochenes Mobiltelefon einen Funken auslösen kann, der Gasdämpfe entzünden kann. Obwohl dies sehr unwahrscheinlich ist, ist es am besten, auf Nummer sicher zu gehen und keine elektronischen Geräte wie Mobiltelefone zu verwenden, wenn möglicherweise explosives Gas vorhanden ist.

Inwiefern ist es anders?

Mobiltelefone oder Handys (sprich: Händy) gibt es in vielen verschiedenen Konfigurationen. Die meisten sind so unfähr so groß wie ein Schokoriegel und besitzen einen Bildschirm sowie ein Tastenfeld. Einige Konfigurationen werden mit einer Klappe geliefert, die sich öffnet, um das Display und die Tastatur zum Vorschein zu bringen, wodurch diese geschützt bleiben.

Es gibt große und kleine, einfache und komplexe Mobiltelefone. Mit manchen kann man einfach nur telefonieren, andere haben winzige Kameras, MP3-Player, digitale Organizer (deutsch: Terminplaner) eingebaut. Einige der neueren Modelle ermöglichen es Dir sogar, das Internet zu nutzen, verschiedene Dienste wie Nachrichten, Filmprogramme oder Chat über Instant-Messaging-Dienste zu durchsuchen.

Es werden ständig neue Modelle eingeführt. Neue Entwicklungen, neue Technologien, mehr Funktionen, niedrigere Kosten, bessere Leistung, sorgen dafür, dass der Marktplatz mit einer Menge von Möglichkeiten gefüllt bleibt.

Wie hat es die Welt verändert?

Das Mobiltelefon hat die Welt seit seiner Einführung im Jahr 1973 radikal verändert. Mit jedem Jahr besitzen mehr und mehr Menschen eines. Die meisten Familien haben in der Regel zwei oder drei.

Die Fähigkeit, leicht mit jedem und überall zu kommunizieren, ist ein starkes Konzept. Dies war der Fall, als der Telegraf zuerst erfunden wurde und dann mit dem Aufkommen des Telefons auf eine neue Ebene gebracht wurde. Das Mobiltelefon ist nur die nächste Erweiterung dieser Technologie.

Leichte Kommunikation führt zu einer effizienteren Kommunikation und damit zu einer effizienteren Nutzung von Zeit und Ressourcen. Effizientere Kommunikation führt zu besserer Zusammenarbeit, besseren Ideen, besserer Nutzung der Zeit, mehr Seelenfrieden. Sie stellt eine wichtige Lebensader in Notfällen dar.

Aber neben der praktischen Anwendung bringt es auch sozialen Nutzen und macht Spaß. Es ermöglicht die Kommunikation mit Freunden und Familie unabhängig vom Standort. Egal, ob Du anrufst, um etwas Wichtiges zu sagen, oder einfach nur, um zu plaudern.

Viele Mobiltelefone haben inzwischen Kameras eingebaut, so dass man überall und jederzeit ein Foto machen kann. Manche Leute kaufen Mobiltelefone nur wegen der Kamera und benutzen sie nicht einmal, um zu telefonieren oder zu simsen!

Viele wichtige Ereignisse und Kontroversen haben sich ereignet, weil man mit dem Handy schneller organisieren konnte. In Großbritannien wurde angeblich eine Reihe von Streiks von Lastwagenfahrern wegen steigender Kraftstoffpreise von einem Mann mit einem Mobiltelefon organisiert. Mobiltelefone mit Kameras und Video werden zunehmend dazu benutzt, wichtige Ereignisse festzuhalten, wenn keine Fernsehteams zur Verfügung stehen.

Was musste erfunden werden, bevor es das Handy geben konnte?

Wie wir jetzt gelernt haben, braucht das Mobiltelefon vier wichtige Erfindungen: Den Akku, das Telefon, den Mikroprozessor und den Funk.

Die erste Batterie (die Grundlage für den Akku) wurde von Allesandro von Volta 1800 erfunden, etwa 50 Jahre später der Akku.
Das Telefon wurde von Alexander Graham Bell (Sprich: Älexänder Grähäm Bell) 1876 erfunden.
Der Funk wurde von Guglielmo Marconi (Sprich: Gujelmo Markoni) und Nikola Tesla ungefähr um 1900 erfunden.
Der Mikroprozessor wurde von Gary Boone (Sprich: Gärri Buhn) 1971 erfunden.