スマートフォンやタブレットを充電したり、外付けHDDで大容量ファイルを転送したりする際、USBケーブルがほんのり温かくなるのを感じたことはありませんか？一方で、パソコンとルーターをつなぐLANケーブルは、どれだけデータが流れてもほとんど熱を持ちません。この身近な現象の裏には、USBとLANケーブル、それぞれの設計思想に根本的な違いが隠されています。一体なぜ、USBは熱くなるのにLANケーブルは冷たいままなのでしょうか？その謎を、技術的な視点から解き明かします。
USBの発熱の秘密：多機能ゆえの宿命
私たちが日常的に使うUSBケーブルは、実は「電力供給」と「データ転送」という二つの重要な役割を同時に担っています。特に、急速充電が普及した現代では、その傾向が顕著です。
高電流と接触抵抗が引き起こす発熱
例えば、現在主流のUSB PD 3.1規格では、最大5Aもの充電電流をサポートしています。ジュール熱の法則（電流の二乗に比例して熱が発生する）に従えば、この大電流がケーブル内部を流れる際に、必然的に大きな熱が生じます。
さらに、USBコネクタの金属接触点には微細な接触抵抗が存在します。ケーブルの抜き差しを繰り返したり、経年劣化による酸化が進んだりすると、この抵抗値が上昇し、さらに発熱を加速させてしまいます。
そして、コンパクトなType-Cコネクタの設計もまた、熱の放散スペースを制限し、コネクタ部分に熱がこもりやすい一因となっています。
LANケーブルの「クール」な理由：データ転送に特化した設計
対照的に、LANケーブルがほとんど熱を持たないのは、その「単一機能」にあります。一般的なLANケーブルは、データ転送のみに特化して設計されているからです。
差動信号と独立した電力供給
従来のイーサネット機器は、専用の電源アダプターで電力を供給されるため、LANケーブル自体はデータ信号の伝送のみを行います。これにより、電力供給に伴う発熱の心配がありません。
また、LANケーブルは「差動信号技術」を採用しています。これは、ツイストペアケーブル（より対線）で極性が逆の同じ振幅の信号を伝送することで、外部ノイズへの耐性を高めるとともに、動作に必要な電圧振幅を小さく抑えることができます。この電圧差は通常±1V程度、駆動電流も数mAから数十mAと非常に小さいため、発生する熱量は無視できるレベルなのです。
例外：PoE（Power over Ethernet）の場合
ただし、全てのネットワークケーブルが冷たいわけではありません。「PoE（Power over Ethernet）」対応機器、例えばIP電話やネットワークカメラなどは、一本のLANケーブルでデータ転送と同時に電力供給も行います。この場合、ケーブルはわずかに温かくなりますが、それでもUSBの急速充電時ほどではありません。
PoEの給電能力は最大100W、電流は通常2A以下と厳しく制限されています。さらに重要なのは、PoEではケーブル内の8本の芯線に電力を分散して流すため、一本あたりの発熱量が大幅に抑えられる点です。この工夫により、標準的なPoE機器であれば、LANケーブルはほんのり暖かくなる程度で、USB充電時のような明らかな発熱には至りません。
まとめ：用途に応じた設計思想の違い
USBの「オールラウンド」な設計は、モバイル機器への充電需要に応える汎用性を提供しますが、その代償として熱管理の課題を抱えています。一方、イーサネットの「専門特化」された設計は、長距離かつ安定したデータ転送を低消費電力で実現し、優れた熱効率を誇ります。
この違いは、それぞれのインターフェースが想定する利用シーンと、そこで求められる機能の優先順位が異なることを示しています。急速充電技術の進化が進む現代において、USB機器の発熱問題は引き続き存在し続けるでしょう。しかし、その技術的な背景を理解することで、私たちはより賢くデバイスと付き合っていくことができます。日本のユーザーも、自身の使い方に合わせて、ケーブル選びや熱対策への意識を高めることが重要となるでしょう。
元記事: pcd
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