偉大的設想
貝爾最後定居美國。貝爾想：“既然電流可使音叉振動，為什麼人的聲音或音叉的振動，不能使電流獲得相應音波而來傳遞聲音呢?”
有一天，一次偶然的實驗啟發了他。
貝爾正研究一種為耳聾者用的“可視語言。”按他的設想，是在紙上複製人語聲波的振動，以使耳聾者能從波形曲線看出“話”來。由於曲線識別並不容易，這個設計最終沒有實現。但貝爾在實驗時，卻意外地發現一個有趣的現象：當電流導通和截止時，螺旋線圈會發出噪聲，就像發送莫爾斯電碼的“嘀、嗒”聲一樣。
這個細節一般人是不會留意的，貝爾卻是有心人。他重複幾次，結果都一樣。貝爾茅塞頓開，一個大膽的設想在他腦海中出現：“在講話時如果我能使電流強度的變化模擬聲波的變化，那麼用電傳送語音不就能實現了嗎?”這個思想後來成了貝爾設計電話的理論基礎。貝爾的發現看起來是偶然的巧遇，其實是長期醞釀的結果。
貝爾興致勃勃地把自己的想法告訴了幾位電學界人士，他很有信心地說：“我相信這是可以辦到的，我一定要找出辦法來!”可是聽者卻不以為然，有的一笑置之，有的聳聳肩膀。一位頗具資格，但看上去十分自負的先生告訴他：“產生此種設想，實在是缺乏電學常識。隻要讀兩本普通的《電學入門》，導線傳遞音波的狂想自會消失。”
貝爾碰了釘子，並未泄氣。他決定去求教約瑟夫·亨利——當時的一位大物理學家。於是，貝爾動身前往華盛頓。
亨利是電學史上一位傑出的人物，他曾經同法拉第各自獨立地發現了電磁感應現象。事實上，他的發現比法拉第還要早些，隻是沒有第一個發表罷了。他還發明了擺動式電動機、繼電器，莫爾斯的電報機就是根據他提出的原理發明的。亨利為人謙遜，不重名利。他一生中有很多發明，卻不願申請專利，許多本來應該由他享有的榮譽他都讓給別人了。在相當長時間，歐洲和美國人都不太了解他。後來人們才發現他的偉大不在法拉第之下。為了紀念他的卓越貢獻，1893年在美國芝加哥舉行的國際電學家會議上，決定在實用單位製中，用他的名字“亨利”作為電感單位。亨利晚年擔任美國史密森學會首任會長，威望很高。貝爾拜望他的時候，他已經73歲了。
那是1873年3月的一天午後，天下著微雨。一個頭戴禮帽，身穿黑風衣的高個子青年來到亨利的寓所，他就是剛下火車的貝爾。老科學家此時正在午睡，貝爾不願打擾他，就站在細雨中靜靜地等候。兩小時後，老人醒來時，貝爾的風衣已經濕透了。這位科學界的老前輩從未見過貝爾，但對貝爾一家及其成功的聾啞教學方法是久有所聞的。老人很客氣地接待了年輕的來訪者。
貝爾陳述了他的發現，並詳細解釋了用電傳送語音的設想，他的兩眼因興奮而閃閃發光。約瑟夫·亨利很快被年輕人的熱忱所感動。貝爾講完後，懷著微微緊張的心情問道：“先生，您看我該怎麼辦?是發表我的設想，讓別人去做，還是我自己應該努力去實現呢?”
“您有了一項了不起的發明設想，貝爾，”亨利慈愛地答道，“幹吧。”
“可是，先生，有許多製作方麵的困難，而且我不懂電學。”
“掌握它!”這位大科學家斬釘截鐵地說。
這句話對青年發明家產生了很大的影響。許多年後貝爾寫道：“沒有這三個令人鼓舞的大字，我是決計發明不了電話的。”對約瑟夫·亨利的鼓勵，貝爾是終生難忘的。
貝爾所說的確是肺腑之言。科學技術的發展像一場接力跑。科技史上曾有許多像亨利這樣胸懷大略的老將，為後來者開辟了道路。法拉第得益於戴維，刻卜勒接受了第穀的珍貴天文學遺產，達爾文獲得其師亨斯羅的指導，都是科學上老一輩大師關懷新秀的佳例。
夢想成真
貝爾回到波士頓，悉心學起電學來，把他的業餘時間全部用在電的研究上了。貝爾這時剛26歲，精力旺盛，經過刻苦用功，再加上搞聾啞教學實驗接觸過電磁器械，所以沒過多久，學習就過關了。
1873年初夏，貝爾辭去波士頓大學聲學教授的職務，正式搞起實驗來。他試圖將電學和聲學熔鑄於一爐(後來的電聲理論即由此發端)，萬事皆備，尚需一名得力助手。在一次偶然的機會中，貝爾遇到一個年輕的電工技師，兩人一見如故，那位技師名叫沃特森，隻有18歲。他對貝爾的理想堅信不疑，表示一定盡全力相助。沃特森後來履行諾言，始終不渝，成為貝爾終身戰友。
貝爾在近郊公寓的宿舍成了他們的實驗室，同時這間灰塵滿地、擁擠悶熱的小屋，兼作兩人的臥室。兩位發明家埋頭其中，一邊研究電聲轉換原理，一邊設計實用的機械。貝爾一有一種新的構思，沃特森立即從事製造。貝爾研製的電話是史無前例的東西，沒有任何實物可憑，隻能反複嚐試，從失敗中積累經驗。有時貝爾在半夜偶有所得，立即翻身起來畫圖，沃特森馬上照圖施工。
日複一日，兩年過去了。究竟他們試過多少方案，有過多少失敗，已無從統計，最後才製成兩台粗糙的樣機。貝爾的設計是這樣的：在一個圓筒底部鋪一張薄膜，膜中央垂直連接一炭杆，插入硫酸液裏，人講話時薄膜振動，杆與硫酸接觸處的電阻發生變化，電流隨之有強有弱，接收處利用電磁原理，再將電訊號複原為聲音。這就實現了用電傳遞聲波的實驗。
為了驗證機器的效果，他們把導線從住處架到公寓的另一端。試驗開始，貝爾和沃特森對著自己的裝置大聲疾呼，可是，各自聽到的聲音不是穿壁而來，就是越頂而過，機器像聾啞人一樣毫無反應。他們一連試了好幾天，好心的鄰居們默默地忍受著他們毫無結果的大喊大叫。直到發明家嗓子都喊啞了，通話還是沒有成功。
兩位朋友沮喪已極。兩年來，他們犧牲了所有的休息和娛樂，耗盡心血，造出來的電話竟是不爭氣的“啞巴”!
為什麼會失敗呢?貝爾苦苦思索著。是設計不對麼?製作有誤麼?用電傳遞語音本身果真不可能嗎?
夜幕降臨了，望著滿天的星鬥，貝爾眼前浮現出亨利親切的麵容。他仿佛又聽到老科學家堅定的聲音：“貝爾，你有了一項了不起的發明設想!幹吧!”
正在貝爾鎖眉沉思時，忽聽到沃特森的背將串聯在電話線路中的電池碰到了地上的聲音，他的心頭猛地一震：“是不是由於電路中的電流太弱，負載太小而導致電話成為啞巴呢?”貝爾將這一新的想法一講，沃特森顧不得準備晚飯，便又迅速投入到新的實驗準備中去了。