Die Erfindung des Kohlekörner-Mikrophons durch David Hughes (1878) brachte bei der Entwicklung des Telefons einen sehr großen Fortschritt. Die Funktionsweise dieses Mikrophons beruht auf der Widerstandsänderung einer Anordnung von Kohlekörnern, die sich in einem kleinen Behälter befinden.
Der folgende Modellversuch zeigt dies:
In einer Pappschachtel, die oben und unten mit Metallblechen ausgekleidet ist, befinden sich Kohlekörner (z.B. im Mörser zerkleinerte Kohlen einer Bogenlampe). Über die beiden Bleche wird der Kontakt zu einem einfachen Stromkreis hergestellt. Der Stromkreis ist so dimensioniert, dass zunächst das Lämpchen nicht leuchtet. Übt man nun eine Kraft auf die Schachtel aus, so verändert sich durch den intensiveren Kontakt der Kohlestückchen der elektrische Widerstand der Anordnung und das Lämpchen leuchtet.
Beim realen Kohlekörner-Mikrophon trifft eine Schallwelle auf die Metallmembran und versetzt diese in Schwingungen. Dadurch werden die Kohlekörner im Mikrophon mehr oder weniger stark zusammengedrückt. Dies bewirkt eine größere Anzahl von Kontaktstellen zwischen den Kohlekörnern und dadurch eine Änderung des elektrischen Widerstandes im Rhythmus des Sprechens. Bis vor Kurzem waren Kohlekörner-Mikrophone in Telefonhörern eingebaut. Sie sind relativ voluminös, die Übertragungsqualität genügt nicht allzu hohen Ansprüchen.
In der folgenden Abbildung ist das Zusammenspiel von Mikrophon (beim Sender) und Lautsprecher (beim Empfänger) sehr instruktiv dargestellt. Die Widerstandsänderungen des dem Schall ausgesetzten Kohlekörner-Mikrophons bewirken Stromänderung in dem Kreis. Dieser "Wechselstrom" durchfließt eine leichte Spule im Lautsprecher, deren Magnetismus dann im Takt der Sprache schwankt. Hinter der Spule befindet sich ein Permanentmagnet, der die Spule mehr oder weniger stark anzieht bzw. abstößt, je nachdem wie stark der Strom durch die Spule ist. Mit der schwingenden Spule ist eine Kunststoffmembran verbunden, die in der vor ihr liegenden Luft Druckschwankungen hervorruft, welche dann von unserem Ohr wahrgenommen werden.
Bild aus BSV Physik 3
Der oben beschriebene Modellversuch lässt sich noch mit einem Modelllautsprecher ergänzen:
Durch Krafteinwirkung auf das Modellmikrophon wird der Widerstand der Schachtel kleiner, der Strom im Kreis wächst. Die Spule wird so vom zunehmenden Strom durchflossen, dass sie den Einfluss des Südpols auf die Blattfeder hemmt, diese geht nach oben.