空中結合の仕組み―線をつながず、電気・情報・エネルギーを伝える技術―（電子本）
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空中結合の仕組み―線をつながず、電気・情報・エネルギーを伝える技術―（電子本）
著書の紹介（立ち読み用）
本書は、電線や接点を使わず、空間を介して電力や情報を伝える「空中結合」の世界を解き明かす入門書です。
電磁誘導、静電結合、共振結合、電波通信の違いを整理し、ワイヤレス充電、スマートフォン、ICカード、医療機器、電気自動車などの身近な実例を紹介します。
さらに、伝送効率や発熱、電波干渉といった課題にも触れ、空中結合を利用した新しい発明の可能性を考えます。
はじめに
私たちの身の回りでは、目に見えない空間を通して、さまざまなものが伝えられています。
スマートフォンの通信、Bluetooth、Wi-Fi、非接触ICカード、ワイヤレス充電などは、その代表例です。
機器同士を電線で直接つながず、電界・磁界・電波などを利用してエネルギーや情報を伝える仕組みを、広い意味で「空中結合」と呼びます。
本書では、空中結合の基本原理から、ワイヤレス給電、通信、センサー、医療、ロボット、電気自動車への応用までを、分かりやすく解説します。
第1章 空中結合とは何か
接触していない二つの機器が、空間を介して影響を与え合う基本的な仕組みを紹介する。
第2章 目に見えない電界と磁界
空中結合を理解するために必要な、電界・磁界・電磁界の違いを解説する。
第3章 電磁誘導結合の仕組み
コイルに流れる電流が磁界を生み、別のコイルに電気を発生させる原理を探る。
第4章 静電結合の仕組み
二つの電極間に生じる電界を利用して、信号や電力を伝える技術を紹介する。
第5章 共振結合とは何か
送電側と受電側の周波数を合わせることで、効率よくエネルギーを伝える仕組みを解説する。
第6章 電波による空中結合
アンテナから放射された電波が、離れた機器へ情報を届ける原理を説明する。
第7章 アンテナの役割
電気信号を電波へ変換し、再び電気信号へ戻すアンテナの働きを考える。
第8章 ワイヤレス充電の秘密
スマートフォンや小型機器が、ケーブルなしで充電できる理由を明らかにする。
第9章 ICカードと非接触通信
交通系ICカードや電子決済カードが、端末に触れるだけで動作する仕組みを解説する。
第10章 Wi-FiとBluetooth
家庭や職場で利用される近距離無線通信と、空中結合との関係を紹介する。
第11章 スマートフォン内部の空中結合
小さな端末に組み込まれた複数のアンテナ、コイル、センサーの働きを探る。
第12章 位置ずれと伝送効率
送電側と受電側の位置や距離によって、伝わる電力が変化する理由を考える。
第13章 金属と発熱の問題
周囲の金属に電流が生じ、温度上昇や電力損失を招く現象を解説する。
第14章 電波干渉とノイズ
複数の機器が発する電磁波が、通信や電子回路に与える影響を紹介する。
第15章 人体への影響と安全性
空中結合に使われる電磁界の安全基準と、正しく使用するための注意点を考える。
第16章 医療機器への応用
体内センサーや人工心臓などへ、非接触で電力や情報を送る技術を紹介する。
第17章 電気自動車の無線給電
駐車中や走行中の自動車へ、道路や地面から電力を送る未来技術を探る。
第18章 ロボットとドローンへの応用
自律型ロボットや飛行中のドローンに、無線で電力を供給する可能性を考える。
第19章 空中結合を利用した発明
発熱対策、位置合わせ、伝送効率の改善など、新しい製品開発の着眼点を紹介する。
第20章 線のない社会がやって来る
通信と電力供給が一体化することで、生活や産業がどのように変わるのかを展望する。
