Tieteen taikaa: sähkömagneettinen induktio on mieletöntä! Näin Suica, PASMO ja muut kontaktittomat kortit toimivat
Minä olen tiedekouluttaja Ken Kuwako. Jokainen päivä on koe.
Suica, PASMO ja muut joukkoliikenteen älykortit ovat arjessa aivan mahtavia, eikö vain? Ne kulkevat mukana töihin, kouluun ja kauppareissuille. Mutta oletko koskaan jäänyt miettimään:
”Miten tämä kortti toimii, vaikka siinä ei ole edes paristoa?”
Se tuntuu melkein taikuudelta. Mitä sen sisällä oikein on? Tutkijansieluni alkoi kutkuttaa, ja päätin tällä kertaa mennä äärimmäisyyksiin: purin Suican palasiksi!
Kurkistetaan Suican sydämeen!
Ensin pehmitin kovan muovin keittämällä korttia hetken kuumassa vedessä. Tarkoitus oli heikentää korttia koossa pitävää liimaa. Kun aika tuntui sopivalta, nostin kortin vedestä ja leikkasin sen reunat varovasti saksilla. Sitten työnsin mattoveitsen kortin sivusta sisään, ja… vau! Kortti aukesi siististi kahtia, paljon paremmin kuin odotin. Sisältö oli sitten todellinen yllätys!
Sieltä paljastui pieni musta mikrosiru ja kortin reunaa kiertävä antenni eli käämi. Paristoa ei näkynyt missään. Juuri tämä oli se salaisuus, joka saa Suican toimimaan ilman paristoa.
Näkymätön sähkö herää eloon: sähkömagneettisen induktion taikaa!
Tämä antenni eli käämi on avain Suican salaisuuteen.
Avainsana on ”sähkömagneettinen induktio”. Se saattaa olla tuttu fysiikan tunnilta.
Yksinkertaisesti sanottuna ilmiö menee näin: kun käämin ympärillä oleva magneettikenttä (tila, jossa magneetin voima vaikuttaa) muuttuu, käämiin syntyy sähkövirta. Lippuportti (eli lukija-kirjoittaja) lähettää ympärilleen näkymätöntä magneettikenttää. Se ei ole kuitenkaan mikään tavallinen, paikallaan pysyvä kenttä. Sen suunta vaihtuu edestakaisin vauhdilla, joka on noin 13,56 miljoonaa kertaa sekunnissa.
Kun viet Suican lippuportin lähelle, kortin sisällä oleva käämi joutuu tähän jatkuvasti muuttuvaan magneettikenttään. Silloin käämiin syntyy sähkövirta! Tätä sanotaan sähkömagneettiseksi induktioksi. Tärkeää on, että magneettikentän täytyy nimenomaan muuttua. Jos kenttä pysyisi tasaisena, käämiin ei syntyisi virtaa. Siksi lippuportti pitää kenttänsä tolkuttoman nopeassa tahdissa värähtelemässä.
Tässä on siis töissä se ”vaihtovirta”, josta kuulit koulussa. Syntyneen virran avulla mikrosiru herää eloon ja alkaa vaihtaa tietoa lippuportin kanssa salamannopeasti: se tarkistaa saldon, veloittaa matkan hinnan ja niin edelleen. Suica siis toimii niin, että lippuportti ”jakaa sille sähköä” samalla kun se toimii. Ei ihme, ettei paristoa tarvita.
Lisäksi paristo ei voi koskaan loppua kesken. Sähköä saa kuitenkin vain lippuportin välittömässä läheisyydessä. Tämä tekniikka toimii vain muutaman sentin tai parin kymmenen sentin etäisyydellä. Nyt ymmärrät, miksi kortti pitää nimenomaan painaa lukijaa vasten!
Sähkömagneettisen induktion keksi brittiläinen tiedemies Michael Faraday vuonna 1831, ja se oli historiallinen läpimurto. Jokainen kortin näpäytys portilla yhdistää meidät lähes 200 vuoden takaiseen löytöön ja huipputekniikkaan. Aika romanttista, eikö?
Tekniikka siirtyy kortista älypuhelimeen
Tämä upea tekniikka ei rajoitu pelkkiin kortteihin. Vähän myöhässä, mutta minäkin otin vihdoin käyttöön ”Mobile Suican” iPhonessani. Kun korttia ei tarvitse kantaa mukana ja portin läpi pääsee pelkällä puhelimella, olin ihan haltioissani!
On myös hauskaa ja futuristista nähdä saldo reaaliajassa joka käyttökerralla.
Toki puhelimen pudottamiseen tai akun tyhjenemiseen liittyy riski, ja silloin tilanne on ikävä, mutta mukavuus voittaa sen kyllä. Mietin hetken, ”eikö puhelimessa käytetäkään sähkömagneettista induktiota?”, mutta ihan sama periaate sielläkin on. Puhelimen ”FeliCa”- tai ”NFC”-toiminto hoitaa kortin käämin ja mikrosirun tehtävät ja keskustelee lippuportin kanssa sähkömagneettisen induktion avulla.
Se ohuen kortin sisällä asunut tekniikka on nyt rakennettu osaksi älypuhelimiamme, ja se tekee elämästä entistä helpompaa.Lisää lompakkopuhelimista (FeliCa) voit lukea täältä. Se on kiehtovaa luettavaa. Sähkömagneettinen induktio muuten hääräilee monessa muussakin paikassa arjessamme.
Yksi esimerkki on älypuhelimen langaton laturi. Sekin toimii niin, että laturista lähtevä muuttuva magneettikenttä synnyttää puhelimen sisällä olevaan käämiin sähkövirran, aivan kuten Suicassa. Magneettikentän voimakkuus ja taajuus ovat erilaisia, mutta periaate on sama. Lue myös puhelinlaturia käsittelevä artikkelini.
Yksi tieteellinen löytö muuttaa muotoaan vuosikymmenten saatossa ja rikastuttaa elämäämme. Kun asiaa ajattelee näin, arjen kätketty tiede alkaa näyttää paljon kiehtovammalta, eikö? Kun seuraavan kerran painat korttisi lippuporttia vasten, kuvittele, kuinka kortin sisällä oleva käämi ottaa vastaan sähköä näkymättömästä magneettikentästä.
- @IT ”FeliCan tekniikka” (taajuus 13,56 MHz, langaton virransyöttö lukija-kirjoittajalta, tiedonsiirtoetäisyys) https://atmarkit.itmedia.co.jp/frfid/special/felica/felica02.html
- Lompakkopuhelin (Osaifu-Keitai, Wikipedia) https://ja.wikipedia.org/wiki/%E3%81%8A%E3%82%B5%E3%82%A4%E3%83%95%E3%82%B1%E3%83%BC%E3%82%BF%E3%82%A4
Yhteydenotot ja toimeksiannot
Tuodaan tieteen ihmeet ja ilot lähemmäs arkea! Tälle sivustolle on koottu hauskoja tiedekokeita, joita voit tehdä kotona, sekä vinkkejä niiden onnistumiseen. Selaile ja etsi omia suosikkejasi!
・”Tieteen ideavihko” -blogin sisällöstä on tehty kirja. Lisätietoja täältä
・Lisää sivuston ylläpitäjästä Ken Kuwakosta täällä
・Toimeksiannot (kirjoittaminen, luennot, kokeilukurssit, TV-ohjelmien asiantuntijatyö ja esiintymiset jne.) täältä
・Artikkelipäivitykset X:ssä!
Tiedekokeiden kanavalla julkaistaan koevideoita!
テレビ番組監修・イベント等のお知らせ
- 「ネイチャーティーチャー」（TBS）に出演しました。Tverにて11月3日（火）まで配信中です。
- サタプラ（MBS）にて「日常に潜む！ピンチ脱出法について」のコーナーに出演しました。Tverにて11月7日（土）まで配信中です。
- 11月4日（水） ZIP（日本テレビ）7:20頃放送予定（科学監修）
- 11月27日（金） テレビ監修番組放送予定
- 12月26日（土） ナリカサイエンスアカデミー（教員向け実験講習会）開催
１１月のイチオシ実験！
どうして結露は起こるのか？結露を防ぐためには？実験で確かめよう！
書籍のお知らせ
- 『高校入試 分解問題集 理科』（学研）…難しい問題も小さな問題に分解することで、問題を解くことができます。そんな分解の技術が身につくように深く関わりを持って作りました。
『大人のための高校物理復習帳』（講談社）…一般向けに日常の物理について公式を元に紐解きました。特設サイトでは実験を多数紹介しています。※増刷がかかり６刷となりました（2026/02/01）
- 『きめる!共通テスト 物理基礎 改訂版』（学研）… 高校物理の参考書です。イラストを多くしてイメージが持てるように描きました。授業についていけない、物理が苦手、そんな生徒におすすめです。特設サイトはこちら。
各種SNS（更新情報をお届け！）
【日本語】X(Twitter)／instagram／Facebook 【英語】BlueSky／Threads
Explore
- 楽しい実験…お子さんと一緒に夢中になれるイチオシの科学実験を多数紹介しています。また、高校物理の理解を深めるための動画教材も用意しました。
- 理科の教材… 理科教師をバックアップ！授業の質を高め、準備を効率化するための選りすぐりの教材を紹介しています。
- Youtube…科学実験等の動画を配信しています。
- 科学ラジオ …科学トピックをほぼ毎日配信中！AI技術を駆使して作成した「耳で楽しむ科学」をお届けします。
- 講演 …全国各地で実験講習会・サイエンスショー等を行っています。
- About …「科学のネタ帳」のコンセプトや、運営者である桑子研のプロフィール・想いをまとめています。
- お問い合わせ …実験教室のご依頼、執筆・講演の相談、科学監修等はこちらのフォームからお寄せください。
Ei johtoa, silti syttyy! Käämin päällä oleva LED välähtää hetkeksi – keskinäisinduktion ihme
Pelkkä astianpesuaine ja ikkunan huurre katoaa?! Vesipisaroiden leviämisen tieteellinen salaisuus
Yksi hakaneula ja staattinen sähkö katoaa?! Yllättävä niksi, joka estää sen pistävän “räts!”-iskun
[Tieteellinen asiantuntija] Miksi hiukset nousevat pystyyn? Puksipuukampa tuottaa vain noin kymmenesosan muovikammen staattisesta sähköstä!
Mikä on langattoman latauksen salaisuus? Purin laturin palasiksi!
Miksi laite latautuu pelkästä asettamisesta? Käämit ja magneettikenttä paljastavat langattoman latauksen salaisuuden
[Esiintyminen] Voiko alakerran television käynnistää yläkerrasta? Kolmen peilin kaukosäädinkokeen tiede (TBS:n “Nature Teacher”)
Tieteen taikaa: sähkömagneettinen induktio on mieletöntä! Näin Suica, PASMO ja muut kontaktittomat kortit toimivat
Eikö punainen?! Violetiksi, vihreäksi ja siniseksi muuttuva “sateenkaari-ammoniakkisuihkulähde”
