科學魔法「電磁感應」太神啦！西瓜卡（Suica）、PASMO 等感應式卡片的運作原理
我是科學訓練師桑子研，每天都是實驗！
大家每天通勤、通學、逛街購物都會用到的 Suica、PASMO 這類交通 IC 卡，真的超方便的對吧！不過，你有沒有偶爾突然冒出這個疑問呢？
「明明沒有電池，它為什麼還會動啊？」
這項技術簡直像魔法一樣，它的核心到底長什麼樣子呢……。我的科學好奇心實在按捺不住，所以這次決定放手一搏，把 Suica 拆開來看看！
一起來偷看 Suica 的心臟吧！
首先，為了讓硬硬的塑膠變軟，我把 Suica 放進熱水裡稍微煮一下，目的是讓卡片使用的黏著劑變弱。時間差不多就把它撈出來，小心地用剪刀沿著卡片邊緣剪開，接著從側面插入美工刀……哇！比想像中還要漂亮，啪地一聲就分成了兩片。然後，裡面的構造讓我大吃一驚！
出現在眼前的，是一顆小小的黑色 IC 晶片，還有沿著卡片邊緣繞了一整圈的天線（線圈）。完全看不到任何像電池的東西。這就是 Suica 不用電池也能運作的魔法真相！
靠看不見的電來運作！「電磁感應」的魔法
這個天線（線圈），就是解開 Suica 祕密的關鍵。
關鍵字是「電磁感應」。你可能在自然課上聽過這個詞喔。
簡單來說，就是「當線圈周圍的磁場（磁鐵作用力所及的空間）發生變化，線圈裡就會產生電流」的現象。閘門機（讀寫器）會發出肉眼看不見的磁場。而且這個磁場可不是只有單純存在而已，它每秒鐘大約會來回變換方向 1356 萬次，速度快得驚人。
當你把 Suica 拿去感應、靠近閘門機時，卡片裡的線圈就會進入這個不斷變化的磁場。這時線圈就會產生電流！這就是「電磁感應」。這裡很重要的一點是，磁場必須是「變化」的。如果磁場一直維持不變，線圈是不會產生電流的。所以閘門機才會不停地讓磁場以超高速變化。
自然課學過的「交流電」，就在這裡大顯身手了呢。 IC 晶片利用這股電流啟動，再和閘門機高速交換資訊（確認餘額、扣款等等）。也就是說，Suica 其實是一邊向閘門機「分一點電來用」一邊運作的。難怪不需要電池，對吧。
而且，完全不用擔心沒電。 順帶一提，能夠分到電的範圍只限於閘門機附近。這種機制下，卡片和閘門機只能在幾公分到十幾公分的距離內通訊。這也就是為什麼我們總被要求「要貼近感應」的原因了。
這個電磁感應，是 19 世紀英國科學家麥可・法拉第在 1831 年發現的歷史性大發現。我們每天隨手一刷的閘門感應，其實是從將近 200 年前的發現一路傳承下來的尖端科技結晶。是不是覺得有點浪漫呢！
科技從卡片走進了手機裡
其實，這項厲害的技術可不只存在於卡片裡。我也終於趕上潮流，最近把「行動 Suica」放進了 iPhone。不用再帶著卡片到處跑，只靠一支手機就能過閘門，真的讓我超感動的！
每次使用都能即時顯示餘額，也讓人覺得很有未來感、興奮不已。
當然，手機掉了或是沒電的話就慘了，這確實是個風險，不過它帶來的便利性遠遠勝過這一點。我一開始還想過：「難道手機就不是電磁感應了嗎？」結果其實原理完全一樣。手機裡搭載的「FeliCa」或「NFC」功能，扮演著卡片中線圈與 IC 晶片的角色，透過電磁感應和閘門機通訊。
以前那張薄薄的卡片裡的技術，現在已經內建在我們的手機裡，讓生活變得更方便了呢。關於錢包手機（FeliCa），請參考這裡，內容很有趣喔。 順帶一提，這個「電磁感應」在我們身邊還有很多地方大顯身手。
舉例來說，手機的無線充電器就是其中之一。它也是利用充電器發出的變化磁場，讓手機內部的線圈產生電流，機制跟 Suica 簡直一模一樣。雖然使用的磁場強度和頻率不同，但原理是相同的。也請順便看看手機充電器的那篇文章。
一個科學發現，隨著時代演進換了模樣，豐富了我們的生活。這樣想想，是不是覺得藏在日常裡的科學變得更有趣了呢？下次在閘門機上刷卡的時候，不妨想像一下：卡片裡的線圈，正從看不見的磁場中接收電力的畫面吧。
- @IT「FeliCa 的技術」（關於頻率 13.56MHz、讀寫器以無線方式供電、通訊距離）https://atmarkit.itmedia.co.jp/frfid/special/felica/felica02.html
- 錢包手機（維基百科）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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