自分の中で交通系ICカードといえば、子供のころCMでよく見たICOCAである。ICOCAが全国共通のICカードとすら思っていた。今ではモバイルに対応しているSuicaの一択だが。

しかし普段から利用しているにも関わらず、なぜ動力源もなしにICカードで運賃のやり取りができるのか自分は知らなかった。改札を通過する時には疑問に思っても、3歩歩けば忘れてしまうような些細な疑問だったのだ。先日この疑問をふと自室で『思い出した』ので調べてみたら、丁度どんぴしゃの動画を見つけた。

出てくる内容は中学生の物理レベルでしかもそれを丁寧に解説している、とてもわかりやすい動画だ。

こちらの動画を見てもらえば十分に理解できるので気になる方はぜひ見て欲しいのだが、自分の記憶の定着を狙ってこの動画のノートを下に書き記そうと思う。

ノートは余談みたいなものなので、ここであとがきを挟ましてもらいます。ここまで読んで頂きありがとうございました。自分の好きなこと、思ったことを徒然なるままに書きなぐるだけですが、フォロー、コメントして頂けると励みになります。twitterもよろしければフォローしてください。

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解説 : 電子機器は電池なしでも動く!?

まず交通系ICカードは、電子機器である。つまり電気で動いているということだ。しかしご存知の通りICカード自体は、電池等の動力源を備えていない。ではどこから電力を得ているのかというと、それは改札のタッチ部から得ているのだ。

このタッチ部とICカード、ある程度近づければ非接触でも改札は問題なく通れる。繋がっていないにも関わらず、どのようにして電力を得ているのだろうか。答えは電磁誘導にある。

電磁誘導を説明するために、電気と磁気の理解から始めよう。

解説 : 電気と磁気の相互作用

電気はあらゆる機械の動力になっており、普段の生活にあって当然なものになっている。一方で磁気を感じる機会はそうないかもしれない。

磁気はいわば磁石から発生する力だ。N極同士を近づければ反発し、N極とS極を近づければくっつこうとする。これは磁気によって発生する力だ。N極から発生しS極に戻ってくる磁力線で表される磁界によって、この力は表される。下は磁界を図示したものだ。

参照 : 電磁気の道(http://contest.japias.jp/tqj14/140294/begin03-02.html)

そしてこの電気と磁気は相互作用の関係にある。電気が発生すればそこに磁気が発生し、磁気が発生すればそこに電気が発生するのだ。

例えば一本の導線に電流を流した時、その周りには磁気が生じる。磁気は電流の進む向きに対して右回りに生じる。この向きの決まりは、ネジの進む方向と回る方向に見立てて『右ねじの法則』と呼ばれる。下図は右ねじの法則を図解したものだ。

参照 : わかりやすい高校物理の部屋(http://www.wakariyasui.sakura.ne.jp/p/elec/ryuujiba/ryuujiba.html)

解説 : 磁気で電気を流す

逆に磁気を発生させることで、電気を流すことができる。それを利用した現象を電磁誘導という。この現象が、Suicaが動く原理のキーポイントとなる。

電磁誘導とは、コイルに加わる磁気が変化すると、コイルに電流が流れる現象のことだ。そしてこのときコイルに流れる電流を、誘導電流という。

例えば下図のようにコイルに磁石を出し入れすると、磁気が変化するのでコイルに電流が流れるのだ。

参照 : Try IT 【中2理科】電磁誘導とは (https://www.try-it.jp/keyword_articles/55/)

解説 : Suicaは誘導電流で動いている

さてここまで解説すれば、Suicaがどのように電気を得ているか推測できるのではないだろうか。そう誘導電流でSuicaは動いているのだ。

参照 : 東北大学学習支援センター Suicaはどうして電池なしで改札と通信できるのか？ (http://sla.cls.ihe.tohoku.ac.jp/learningtip/2965/)

上の図のようにICカードの内部には、コイルが仕込まれているのだ。そして改札の読み取り機からは磁界が発生している。

つまりICカード内部に誘導電流が生じるのだ！