スマートフォンを充電するとき、専用のパッドの上に「ポン」と置くだけで充電が始まるワイヤレス充電。毎日のように使っている方も多いのではないでしょうか。
ケーブルを端子に挿していないのに、スマートフォンの中に電気が吸い込まれていく様子は、少し不思議ですよね。空気を伝って電気がピリピリと飛んでいるわけでもないのに、どうしてバッテリーがたまるのでしょうか。
今回は、置くだけ充電の裏側に隠された、美しくて賢い物理の仕組みを一緒にのぞいてみましょう。
結論：電気を「磁石の力」に変えて届けている
線をつながずに充電できる最大の秘密は、電気をそのまま飛ばしているのではなく、一度「磁力」に変えて空間を渡していることにあります。
仕組みを一言でいうと、理科の授業で耳にしたことがあるかもしれない「電磁誘導（でんじゆうどう）」という現象を利用しています。
充電パッド側で電気を「磁力の波」に変えて送り出し、スマートフォン側がその磁力をキャッチして、再び「電気」へと戻しているのです。
仕組みをのぞいてみよう：2つのコイルによるリレー
ワイヤレス充電器とスマートフォンの内部には、どちらも細い銅線をぐるぐると渦巻き状に巻いた「コイル」が隠れています。この2枚のコイルが向かい合うことで、電気のリレーが行われます。
- 充電パッド側で磁力を生み出す
充電パッドの中にあるコイルに電流を流すと、コイルの周りに磁界（磁石の力がおよぶ空間）が生まれます。電気を流すと磁石になる「電磁石」と同じ原理です。このとき、電流の向きを細かく切り替えることで、磁界の強さを絶えず変化させます。 - 磁力がスマートフォンに届く
充電パッドから発生した目に見えない磁力の変化が、スマートフォンの背面を通り抜けます。 - スマートフォン側で電気が生まれる
磁石の力が変化する場所にコイルを置くと、その変化に反応してコイルの中に勝手に電気が流れるという物理の性質があります。これこそが「電磁誘導」です。スマートフォン側のコイルが磁界の変化をキャッチして新しい電気を生み出し、バッテリーへと送り届けています。
つまり、ワイヤレス充電は「電気のキャッチボール」ではなく、電気から磁気へ、磁気から電気へと姿を変える「バトンタッチのリレー」をしているのです。
実はここが面白い：IHクッキングヒーターと親戚？
この電磁誘導という仕組み、実は台所にある「IHクッキングヒーター」と全く同じ原理です。
IHは、コイルから出る磁界の変化を使ってフライパンの底に電気を起こし、金属そのものを発熱させています。
そう考えると、少し心配になりませんか？「もし充電器の上にクリップや小銭などの金属を置いたら、熱くなってしまうのでは？」と。
実はその通りで、電磁誘導は金属全般に反応するため、何もしないと金属が熱を持ってしまいます。そのため、現代のワイヤレス充電器には「金属異物検知」という機能が必ず備わっています。パッドの上に置かれたものがスマートフォンなのか、それとも誤って置かれた金属なのかを充電器がセンサーで確かめ、金属だと判断したときは自動で電気を止める安全な工夫が施されているのです。
また、最近のスマートフォンでは磁石で決まった位置にピタッと吸着するタイプが増えていますよね。あれは、送る側と受け取る側の2つのコイルの位置が少しでもずれると、磁力のリレーがうまくいかなくなってしまうため、確実に中心同士を重ね合わせるための賢い工夫なのです。
日常とのつながり
ワイヤレス充電の国際標準規格は「Qi（チー）」と呼ばれており、カフェのテーブルや空港の待合席、自動車のダッシュボードなど、街中のさまざまな場所で見かけるようになりました。
スマートフォンだけでなく、防水性を高めたい電動歯ブラシやスマートウォッチなど、端子を水やホコリから守りたい機器でも大活躍しています。さらに最近では、道路や駐車場にコイルを埋め込んで、停車中や走行中に電気自動車（EV）へ充電する実験も世界中で進んでいます。
プラグを抜き差しする手間をなくすだけでなく、端子の劣化を防ぎ、水濡れによるショートの心配も減らせるため、私たちの暮らしを陰ながら安全で快適にしてくれているのですね。
まとめ
コードをつながずに充電できる不思議な現象。その正体は、充電パッドとスマートフォンの間で交わされる「電気と磁気のリレー」でした。
- 充電器とスマートフォンの中には、それぞれ小さなコイルが入っている
- 電気で磁力を生み出し、その磁力でスマホ側に再び電気を起こす「電磁誘導」を使っている
- 金属が発熱しないように安全装置が働き、位置がずれないような工夫も詰まっている
デスクの上の充電器にスマートフォンを置くとき、「いま、目に見えない磁力のリレーが始まったんだな」と想像してみると、いつもの何気ない日常が少し面白く見えてきませんか？