科学の魔法「電磁誘導」がスゴい！スイカやパスモなど非接触型カードの仕組み
サイエンストレーナーの桑子研です。毎日が実験。
みなさんが毎日の通勤や通学、お買い物で使うSuicaやPASMOなどの交通系ICカード、本当に便利ですよね！でも、ふと不思議に思ったことはありませんか？
「電池もないのに、どうして動くんだろう？」
まるで魔法のように思えるこの技術、その心臓部はどうなっているのか…。科学への探求心がうずうずして、今回は思い切ってSuicaを分解してみることにしました！
Suicaの心臓部を覗いてみよう！
まずは固いプラスチックを柔らかくするため、Suicaをお湯で少し煮てみます。カードに使われている接着剤を弱めるのが目的です。頃合いを見てお湯から出し、カードの周りをハサミで慎重にカット。そして、側面からカッターを差し込むと…おぉ！想像以上にきれいに、パカッと２枚に分かれました。 そして、その中身を見てびっくり！
そこに現れたのは、小さな黒いICチップと、カードの縁をぐるりと囲むように配置されたアンテナ（コイル）でした。電池らしきものはどこにもありません。これこそが、電池なしでSuicaを動かす魔法の正体だったのです。
見えない電気で動く！「電磁誘導」の魔法
このアンテナ（コイル）こそが、Suicaの秘密を解き明かす鍵です。
キーワードは「電磁誘導」。理科の授業で聞いたことがあるかもしれませんね。
簡単に言うと、「コイルのまわりで磁界（磁石の力が働く空間）が変化すると、コイルに電流が流れる」という現象です。 改札機（リーダーライター）からは、目に見えない磁界が出ています。しかもこの磁界は、ただ出ているだけではありません。1秒間に約1356万回という猛スピードで、向きを入れ替えながら変化しています。
Suicaをタッチして改札機に近づけると、カード内部のコイルがこの変化する磁界の中に入ります。すると、コイルに電流が発生！これが「電磁誘導」です。 ここで大切なのは、磁界が「変化している」ことです。磁界が一定のままだと、コイルは電流を生みません。だからこそ、改札機は磁界をものすごい速さで変化させ続けているのです。
理科の授業で習う「交流」が、ここで活躍しているわけですね。 この電流を使ってICチップが起動し、改札機と高速で情報のやり取り（残高の確認や引き去りなど）を行っていたのです。つまり、Suicaは改札機から「電気を分けてもらいながら」動いていたんですね。電池が要らないのも納得です。
しかも、電池が切れる心配もありません。 ちなみに、電気を分けてもらえるのは、改札機の近くだけです。この仕組みでは、カードと改札機は数センチから十数センチほどの距離でしか通信できません。タッチするように言われる理由が、これで分かりますね。
この電磁誘導は、19世紀のイギリスの科学者マイケル・ファラデーが1831年に発見した、歴史的な大発見です。私たちが毎日何気なく使っている改札のタッチは、約200年前の発見からつながる、最先端技術の結晶というわけです。なんだかロマンがありますよね！
技術はカードからスマホの中へ
さて、この素晴らしい技術は、カードだけの話ではありません。遅ればせながら、私も最近「モバイルSuica」をiPhoneに入れてみました。カードを持ち歩く必要がなく、スマホ一つで改札を通れる手軽さに本当に感動しました！
使うたびにリアルタイムで残高が表示されるのも未来的でワクワクします。
もちろん、スマホを落としたり充電が切れたりすると大変というリスクはありますが、それを上回る利便性です。「もしかして、スマホの場合は電磁誘導じゃないのかな？」なんて一瞬考えたのですが、実はこれも同じ原理なんです。スマホに搭載された「FeliCa」や「NFC」と呼ばれる機能が、カードのコイルとICチップの役割を果たし、改札機と電磁誘導で通信しています。
あの薄いカードに入っていた技術が、今や私たちのスマホに内蔵され、より生活を便利にしてくれているんですね。お財布携帯（FeliCa）についてはこちらを御覧ください。興味深いです。 ちなみに、この「電磁誘導」は他にも私たちの身近なところで大活躍しています。
例えば、スマートフォンのワイヤレス充電器。これも、充電器から出る変化する磁界を使ってスマホ内部のコイルに電流を発生させる、Suicaとそっくりの仕組みなんですよ。使う磁界の強さや周波数は違いますが、原理は同じです。あわせてスマホ充電器の記事もご覧ください。
一つの科学の発見が、時代を経て形を変え、私たちの生活を豊かにしている。そう考えると、日常に隠れた科学がもっと面白く見えてきませんか？次に改札機にタッチするときは、カードの中のコイルが、見えない磁界から電気を受け取っている様子を想像してみてください。
- @IT「FeliCaの技術」（周波数13.56MHz、リーダーライターからの無線による電力供給、通信距離について）https://atmarkit.itmedia.co.jp/frfid/special/felica/felica02.html
- おサイフケータイ（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
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